專(zhuān)利名稱(chēng)：一種空間八活動(dòng)度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，特別是一種空間八活動(dòng)度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)。
技術(shù)背景
機(jī)器人廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的焊接、搬運(yùn)、碼垛、裝配、切割等作業(yè)當(dāng)中。其中已得到較好應(yīng)用的機(jī)器人基本上都屬于關(guān)節(jié)機(jī)器人，多為6個(gè)軸，通過(guò)1、2、3軸的聯(lián)合動(dòng)作將末端工具送到不同的空間位置，并輔以4、5、6軸的聯(lián)動(dòng)以滿(mǎn)足工具姿態(tài)的不同要求。這種機(jī)器人本體機(jī)械結(jié)構(gòu)主要有平行四邊形結(jié)構(gòu)和側(cè)置式結(jié)構(gòu)兩種形式，因其具有較大工作空間和較為靈活的動(dòng)作得到了廣泛應(yīng)用。但這類(lèi)傳統(tǒng)開(kāi)鏈?zhǔn)酱?lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)因其自身結(jié)構(gòu)的限制，存在著機(jī)構(gòu)笨重、剛性差、慣量大、關(guān)節(jié)誤差累積等問(wèn)題，動(dòng)力學(xué)性能較差，難以滿(mǎn)足日益嚴(yán)格的高速高精度作業(yè)要求。并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)是一種動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)通過(guò)至少兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈相連接，機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的閉環(huán)機(jī)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、誤差累計(jì)小、精度高、作業(yè)速度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)，但也存在工作空間較小、動(dòng)作不夠靈活等缺點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種空間八活動(dòng)度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)，具有工作空間大、軌跡輸出靈活、剛度大、穩(wěn)定性強(qiáng)、累計(jì)誤差小、精度高等優(yōu)點(diǎn)，能有效解決傳統(tǒng)開(kāi)鏈?zhǔn)酱?lián)機(jī)器人手臂重量大、剛性差、慣量大、關(guān)節(jié)誤差累積，以及并聯(lián)機(jī)器人工作空間較小、動(dòng)作不夠靈活等的各自問(wèn)題，適用于受到工裝夾具、高溫高壓等危險(xiǎn)作業(yè)的環(huán)境限制使得人工操作難度大等場(chǎng)合，可有效提高工作質(zhì)量、效率，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度。
本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的一種空間八活動(dòng)度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂機(jī)構(gòu)、三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂機(jī)構(gòu)和末端執(zhí)行平臺(tái)機(jī)構(gòu)。
所述二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂機(jī)構(gòu)由機(jī)架、二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂、第一直線驅(qū)動(dòng)器和第二直線驅(qū)動(dòng)器組成，二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂通過(guò)第一虎克鉸連接到機(jī)架上，第一直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第一球面副連接到機(jī)架上，另一端通過(guò)第二球面副連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂上；第二直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第三球面副連接到機(jī)架上，另一端通過(guò)第四球面副連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂上。第一直線驅(qū)動(dòng)器和第二直線驅(qū)動(dòng)器可各自單獨(dú)驅(qū)動(dòng)二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出，也可以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂實(shí)現(xiàn)相對(duì)機(jī)架的二維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。
所述三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂機(jī)構(gòu)由三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂、第三直線驅(qū)動(dòng)器、第四直線驅(qū)動(dòng)器和第五直線驅(qū)動(dòng)器組成，三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂通過(guò)第五球面副連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂上，第三直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第六球面副連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂上，另一端通過(guò)第七球面副連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上，第四直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第八球面副連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂上，另一端通過(guò)第九球面副連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上；第五直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第十球面副連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂上， 另一端通過(guò)第十一球面副連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上。第三直線驅(qū)動(dòng)器、第四直線驅(qū)動(dòng)器、第五直線驅(qū)動(dòng)器可各自單獨(dú)驅(qū)動(dòng)三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出，也可以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂實(shí)現(xiàn)相對(duì)二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂的三維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。
所述末端執(zhí)行平臺(tái)機(jī)構(gòu)由末端執(zhí)行平臺(tái)、第六直線驅(qū)動(dòng)器、第七直線驅(qū)動(dòng)器和第八直線驅(qū)動(dòng)器組成，末端執(zhí)行平臺(tái)通過(guò)第十二球面副連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上，第六直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第十三球面副連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上，另一端通過(guò)第十四球面副連接到末端執(zhí)行平臺(tái)上，第七直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第十五球面副連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上，另一端通過(guò)第十六球面副連接到末端執(zhí)行平臺(tái)上；第八直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第十七球面副連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上，另一端通過(guò)第十八球面副連接到末端執(zhí)行平臺(tái)上。第六直線驅(qū)動(dòng)器、第七直線驅(qū)動(dòng)器和第八直線驅(qū)動(dòng)器可各自單獨(dú)驅(qū)動(dòng)末端執(zhí)行平臺(tái)實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出，也可以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)末端執(zhí)行平臺(tái)實(shí)現(xiàn)相對(duì)三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂的三維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。
本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)在于
1、二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂、三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂、末端執(zhí)行平臺(tái)串聯(lián)連接，連接處分別由兩個(gè)直線驅(qū)動(dòng)器、三個(gè)直線驅(qū)動(dòng)器、三個(gè)直線驅(qū)動(dòng)器并聯(lián)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)大工作空間、靈活的軌跡輸出，且整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、誤差補(bǔ)償好。
2、通過(guò)在末端執(zhí)行平臺(tái)上安裝各種不同用途的末端執(zhí)行器，本發(fā)明可應(yīng)用到搬運(yùn)、碼垛、裝配、切割等工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，也可應(yīng)用于挖掘機(jī)等工程機(jī)械和仿生手臂、仿生腿等仿生機(jī)構(gòu)等領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明所述空間八活動(dòng)度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明所述空間八活動(dòng)度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)的二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂機(jī)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明所述空間八活動(dòng)度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)的三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂機(jī)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明所述空間八活動(dòng)度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)的末端執(zhí)行平臺(tái)機(jī)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明所述空間八活動(dòng)度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)的第一種工作狀態(tài)示意圖。
圖6為本發(fā)明所述空間八活動(dòng)度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)的第二種工作狀態(tài)示意圖。
圖7為本發(fā)明所述空間八活動(dòng)度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)的第三種工作狀態(tài)示意圖。
圖8為本發(fā)明所述空間八活動(dòng)度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)的第四種工作狀態(tài)示意圖。
圖9為本發(fā)明所述空間八活動(dòng)度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)的第五種工作狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。
對(duì)照?qǐng)D1、2、3和4，所述空間八活動(dòng)度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)由二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂機(jī)構(gòu)、三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂機(jī)構(gòu)和末端執(zhí)行平臺(tái)機(jī)構(gòu)組成。
對(duì)照?qǐng)D1、2，所述二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂機(jī)構(gòu)由機(jī)架1、二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂6、第一直線驅(qū)動(dòng)器4 和第二直線驅(qū)動(dòng)器30組成，二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂6通過(guò)第一虎克鉸2連接到機(jī)架1上，第一直線驅(qū)動(dòng)器4 一端通過(guò)第一球面副3連接到機(jī)架1上，另一端通過(guò)第二球面副5連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂6上，第二直線驅(qū)動(dòng)器30 —端通過(guò)第三球面副31連接到機(jī)架1上，另一端通過(guò)第四球面副四連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂6上。第一直線驅(qū)動(dòng)器4和第二直線驅(qū)動(dòng)器30可各自單獨(dú)驅(qū)動(dòng)二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂6實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出，也可以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂6實(shí)現(xiàn)相對(duì)機(jī)架1的二維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。
對(duì)照?qǐng)D1、3，所述三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂機(jī)構(gòu)由三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂11、第三直線驅(qū)動(dòng)器9、第四直線驅(qū)動(dòng)器沈和第五直線驅(qū)動(dòng)器27組成，三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂11通過(guò)第五球面副12連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂6上，第三直線驅(qū)動(dòng)器9 一端通過(guò)第六球面副8連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂6上，另一端通過(guò)第七球面副10連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂11上，第四直線驅(qū)動(dòng)器沈一端通過(guò)第八球面副 28連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂6上，另一端通過(guò)第九球面副25連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂11上，第五直線驅(qū)動(dòng)器27 —端通過(guò)第十球面副7連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂6上，另一端通過(guò)第十一球面副13 連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂11上。第三直線驅(qū)動(dòng)器9、第四直線驅(qū)動(dòng)器沈、第五直線驅(qū)動(dòng)器27可各自單獨(dú)驅(qū)動(dòng)三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂11實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出，也可以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂11 實(shí)現(xiàn)相對(duì)二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂6的三維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。
對(duì)照?qǐng)D1、4，所述末端執(zhí)行平臺(tái)機(jī)構(gòu)由末端執(zhí)行平臺(tái)17、第六直線驅(qū)動(dòng)器15、第七直線驅(qū)動(dòng)器22和第八直線驅(qū)動(dòng)器20組成，末端執(zhí)行平臺(tái)17通過(guò)第十二球面副19連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂11上，第六直線驅(qū)動(dòng)15器一端通過(guò)第十三球面副14連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂11 上，另一端通過(guò)第十四球面副16連接到末端執(zhí)行平臺(tái)17上，第七直線驅(qū)動(dòng)器22 —端通過(guò)第十五球面副M連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂11上，另一端通過(guò)第十六球面副21連接到末端執(zhí)行平臺(tái)17上，第八直線驅(qū)動(dòng)器20 —端通過(guò)第十七球面副23連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂11上，另一端通過(guò)第十八球面副18連接到末端執(zhí)行平臺(tái)17上。第六直線驅(qū)動(dòng)器15、第七直線驅(qū)動(dòng)器 22和第八直線驅(qū)動(dòng)器20可各自單獨(dú)驅(qū)動(dòng)末端執(zhí)行平臺(tái)17實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出，也可以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)末端執(zhí)行平臺(tái)17實(shí)現(xiàn)相對(duì)三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂11的三維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。
對(duì)照?qǐng)D5、6、7、8和9，所述空間八活動(dòng)度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)通過(guò)每個(gè)關(guān)節(jié)處共八個(gè)直線驅(qū)動(dòng)器并聯(lián)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)末端各種靈活多變位置和姿態(tài)輸出的示意圖。
權(quán)利要求
1. 一種空間八活動(dòng)度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂機(jī)構(gòu)、三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂機(jī)構(gòu)和末端執(zhí)行平臺(tái)機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)和連接方式為所述二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂機(jī)構(gòu)由機(jī)架、二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂、第一直線驅(qū)動(dòng)器和第二直線驅(qū)動(dòng)器組成，二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂通過(guò)第一虎克鉸連接到機(jī)架上，第一直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第一球面副連接到機(jī)架上，另一端通過(guò)第二球面副連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂上，第二直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第三球面副連接到機(jī)架上，另一端通過(guò)第四球面副連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂上，所述三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂機(jī)構(gòu)由三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂、第三直線驅(qū)動(dòng)器、第四直線驅(qū)動(dòng)器和第五直線驅(qū)動(dòng)器組成，三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂通過(guò)第五球面副連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂上，第三直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第六球面副連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂上，另一端通過(guò)第七球面副連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上，第四直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第八球面副連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂上，另一端通過(guò)第九球面副連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上，第五直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第十球面副連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂上，另一端通過(guò)第十一球面副連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上，所述末端執(zhí)行平臺(tái)機(jī)構(gòu)由末端執(zhí)行平臺(tái)、第六直線驅(qū)動(dòng)器、第七直線驅(qū)動(dòng)器和第八直線驅(qū)動(dòng)器組成，末端執(zhí)行平臺(tái)通過(guò)第十二球面副連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上，第六直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第十三球面副連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上，另一端通過(guò)第十四球面副連接到末端執(zhí)行平臺(tái)上，第七直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第十五球面副連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上，另一端通過(guò)第十六球面副連接到末端執(zhí)行平臺(tái)上，第八直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第十七球面副連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上，另一端通過(guò)第十八球面副連接到末端執(zhí)行平臺(tái)上。
全文摘要
一種空間八活動(dòng)度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括二維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂機(jī)構(gòu)、三維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂機(jī)構(gòu)和末端執(zhí)行平臺(tái)機(jī)構(gòu)，上述三個(gè)部分串聯(lián)連接，連接處分別由兩個(gè)直線驅(qū)動(dòng)器、三個(gè)直線驅(qū)動(dòng)器、三個(gè)直線驅(qū)動(dòng)器并聯(lián)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)大工作空間、靈活的軌跡輸出，且整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、誤差補(bǔ)償好。末端執(zhí)行平臺(tái)用于安裝焊槍或焊鉗等設(shè)備。本發(fā)明可應(yīng)用到搬運(yùn)、碼垛、裝配、切割等工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，也可應(yīng)用于挖掘機(jī)等工程機(jī)械和仿生手臂、仿生腿等仿生機(jī)構(gòu)等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B23K37/00GK102514001SQ201110445319
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者張 林, 張金玲, 李小清, 潘宇晨, 王建亮, 王紅州, 蔡敢為, 鄧培, 黃院星 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)