一种自驱动关节臂坐标测量机制造技术

本发明专利技术公开一种自驱动关节臂坐标测量机，包括固定基座，所述固定基座上设有肩关节摆动基座，肩关节摆动基座上转动连接有肩关节摆臂，肩关节摆动基座一侧还设有与肩关节摆臂连接的肩部一体化关节模组，肩关节摆臂上设有大臂，大臂上设有大臂旋转臂，大臂与大臂旋转臂之间设有大臂一体化关节模组，大臂一体化关节模组安装在大臂内与大臂旋转臂转动连接，大臂旋转臂上设有转动连接的肘部摆动基座。本发明专利技术在自驱动关节臂关节臂坐标测量机的6个转动关节内部添加伺服控制系统和圆光栅测量系统，在结构设计时同时考虑加入的伺服控制系统和圆光栅测量系统对关节臂坐标测量机造成的重复定位误差与绝对测量误差的误差影响。

【技术实现步骤摘要】
一种自驱动关节臂坐标测量机
本专利技术涉及一种工业机器人领域，具体是一种自驱动关节臂坐标测量机。
技术介绍
现有工业机器人机械手的设计主要基于双目视觉或者机器视觉技术，其设计目标主要偏向于技术应用，比如通过计算机控制机械手进行定位抓取，工件搬运，分拣包装，由于工业机器人和机械臂的任务主要是完成搬运、抓取等动作，负载较重，且集中在末端执行器，工业机器人和机械臂在执行任务时，起始点与目标点明确已知，其轨迹规划主要是点到点运动，通常采用多项式、样条曲线以及其他形式的曲线对轨迹进行插值，实现两点之间的运动轨迹研究,在机械臂现有的轨迹研究中，很多都会采用点到点的轨迹规划,然后从多项式函数、B样条函数等一系列函数中根据情况选取轨迹函数，并对其进行位置、速度、加速度等方面的约束，在对终止点进行约束时，通常都会选择对其进行速度为零的约束，而自驱动关节臂坐标测量机的设计目标是进行工件参数测量，通过自驱动控制系统实现在线加工时的高精度自动测量，并非是机器人技术应用，自驱动关节臂坐标测量机的技术要求比工业机械臂更高。工业机械臂的设计只是要求重复定位精度，以便完成对产品的准确定位与目标点移动传送，具有高负载低精度特点，因此定位精度等级较低,而自驱动关节臂坐标测量机属于低负载高精度测量设备，其设计要求不仅包括工件测量点的重复定位精度，而且对测量机的测量工作提出绝对测量精度的技术要求，其重复定位精度与绝对测量精度要求在0.05mm以内，两个设计精度均高于工业机械臂的设计精度，自驱动关节臂坐标测量机的设计是基于传统的关节臂坐标测量机的结构设计进行改进设计的创新结构，在测量驱动方式上与传统的关节臂坐标测量机有很大差别，传统的手动式关节臂坐标测量机在测量过程中主要依靠工作人员手动操作进行离线测量，但测量位姿随机导致测量结果稳定性较差等，故测量机的关键设备的选型需要考虑测量机的各个关节末端承受的重力负载，而自驱动关节臂坐标测量机的主要任务是进行高精度定位与测量工作，在达到指定点后需按固定轨迹运动直至完成测量，根据其所受负载是自身重力，自驱动关节臂坐标测量机在进行定位测量时，根据被测模型估计大致空间位置，在近测量点时测量机的速度并不为零，直到测头触碰到待测表面时，触发测头停止运动，完成精确位置定位与工件测量。自驱动关节臂的测量过程中，当它运行到待测物体表面附近时，由于距离测量点还有一段微小距离，所以在终止点的位置自驱动关节臂不停止，可以继续保持速度运动，直至恒力触发测头接触到待测物体的表面时，完成这一过程，所以自驱动关节臂的测量过程可以分成两步，第一步是靠近被测物，即完成点到点的规划，第二步是逼近测量点，针对这种情况，现提出一种自驱动关节臂坐标测量机，自驱动关节臂式坐标测量机通过在关节模块中加入自驱动控制系统，根据加工工件待测点空间位置自主规划路径，保障测量机的测量平稳性，完成工件参数的在线自动测量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种自驱动关节臂坐标测量机，在自驱动关节臂关节臂坐标测量机的6个转动关节内部添加伺服控制系统和圆光栅测量系统，在结构设计时同时考虑加入的伺服控制系统和圆光栅测量系统对关节臂坐标测量机造成的重复定位误差与绝对测量误差的误差影响，对自驱动关节臂坐标测量机进行结构优化，通过自主路径规划实现测量机在对工件进行测量时，经过加速-匀速-减速三个阶段的运动过程，保障测量的测量平稳性，通过在关节模块中加入自驱动控制系统，根据加工工件待测点空间位置自主规划路径，保障测量机的测量平稳性。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种自驱动关节臂坐标测量机，包括固定基座，所述固定基座上设有肩关节摆动基座，肩关节摆动基座上转动连接有肩关节摆臂，肩关节摆动基座一侧还设有与肩关节摆臂连接的肩部一体化关节模组，肩部一体化关节模组与肩关节摆臂转动连接，肩关节摆臂上设有大臂，大臂上设有大臂旋转臂，大臂与大臂旋转臂之间设有大臂一体化关节模组，大臂一体化关节模组安装在大臂内与大臂旋转臂转动连接，大臂旋转臂上设有转动连接的肘部摆动基座；所述肘部摆动基座一侧设有肘部一体化关节模组，肘部摆动基座上还设有与肘部一体化关节模组转动连接的肘部摆臂，肘部摆臂上端设有小臂，小臂内设有小臂一体化关节模组，小臂上还设有小臂旋转臂，小臂旋转臂与小臂一体化关节模组转动连接，小臂旋转臂顶端设有腕部摆动基座；所述腕部摆动基座上设有转动连接的腕部摆臂，腕部摆动基座一侧设有腕部一体化关节模组，腕部摆臂同样与腕部一体化关节模组转动连接，固定基座内设有肩关节一体化关节模组，肩关节一体化关节模组与肩关节摆动基座转动连接，腕部摆臂顶端设有探针固定筒，探针固定筒上设有测量器，测量器上设有探针。进一步地，所述肩关节摆臂在两个垂直的圆柱面过渡区域增加了10mm厚的三角形加强筋结构。进一步地，所述肩部一体化关节模组、大臂一体化关节模组、肘部一体化关节模组、小臂一体化关节模组、腕部一体化关节模组与肩关节一体化关节模组均包括：伺服电机、谐波减速器、转轴、十字交叉轴承。进一步地，所述测量机主体采用高强度铝合金制造，基座、小臂和大臂部分采用合金钢制造，总臂长设计800mm，底座到肩部的高度为175.5mm，肩部到肘部的大臂长度为290.5mm，肘部到腕部的小臂长度为260.6mm，腕部长度为253mm。进一步地，所述大臂4外径为92mm，内径为81mm，长度为100mm，大臂旋转臂5的外径为80mm，内径为65mm，长度为73mm；小臂8的大圆筒外径为80mm，内径为71mm，长度为90mm，小臂旋转臂9的外径为70mm，内径为55mm，长度为73mm。进一步地，所述测量机采用ANSYS、Adams分析软件对测量机的零部件以及测量机整体进行仿真分析，根据仿真结果反馈对设计的零件以及选型的设备进行优化完善，通过自主路径规划实现测量机在对工件进行测量时，经过加速-匀速-减速三个阶段的运动过程。本专利技术的有益效果：1、本专利技术设计为6自由度结构，根据自驱动关节臂坐标测量机的低负载高精度测量设备要求，并结合自驱动关节臂坐标测量机的重复定位精度和绝对测量精度的高精度设计要求；2、本专利技术在自驱动关节臂关节臂坐标测量机的6个转动关节内部添加伺服控制系统和圆光栅测量系统，在结构设计时同时考虑加入的伺服控制系统和圆光栅测量系统对关节臂坐标测量机造成的重复定位误差与绝对测量误差的误差影响，对自驱动关节臂坐标测量机进行结构优化；3、本专利技术通过自主路径规划实现测量机在对工件进行测量时，经过加速-匀速-减速三个阶段的运动过程，保障测量的测量平稳性；4、本专利技术自驱动关节臂式坐标测量机通过在关节模块中加入自驱动控制系统，根据加工工件待测点空间位置自主规划路径，保障测量机的测量平稳性，完成工件参数的在线自动测量。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。图1是本专利技术自驱动关节臂坐标测量机结构示意图；图2是本专利技术自驱动关节臂坐标测量机结构示意图；图3是本专利技术自驱动关节臂坐标测量机部分结构示意图；图4是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自驱动关节臂坐标测量机，包括固定基座(1)，其特征在于，所述固定基座(1)上设有肩关节摆动基座(2)，肩关节摆动基座(2)上转动连接有肩关节摆臂(3)，肩关节摆动基座(2)一侧还设有与肩关节摆臂(3)连接的肩部一体化关节模组(15)，肩部一体化关节模组(15)与肩关节摆臂(3)转动连接，肩关节摆臂(3)上设有大臂(4)，大臂(4)上设有大臂旋转臂(5)，大臂(4)与大臂旋转臂(5)之间设有大臂一体化关节模组(16)，大臂一体化关节模组(16)安装在大臂(4)内与大臂旋转臂(5)转动连接，大臂旋转臂(5)上设有转动连接的肘部摆动基座(6)；/n所述肘部摆动基座(6)一侧设有肘部一体化关节模组(17)，肘部摆动基座(6)上还设有与肘部一体化关节模组(17)转动连接的肘部摆臂(7)，肘部摆臂(7)上端设有小臂(8)，小臂(8)内设有小臂一体化关节模组(18)，小臂(8)上还设有小臂旋转臂(9)，小臂旋转臂(9)与小臂一体化关节模组(18)转动连接，小臂旋转臂(9)顶端设有腕部摆动基座(10)；/n所述腕部摆动基座(10)上设有转动连接的腕部摆臂(11)，腕部摆动基座(10)一侧设有腕部一体化关节模组(19)，腕部摆臂(11)同样与腕部一体化关节模组(19)转动连接，固定基座(1)内设有肩关节一体化关节模组(20)，肩关节一体化关节模组(20)与肩关节摆动基座(2)转动连接，腕部摆臂(11)顶端设有探针固定筒(12)，探针固定筒(12)上设有测量器(13)，测量器(13)上设有探针(14)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种自驱动关节臂坐标测量机，包括固定基座(1)，其特征在于，所述固定基座(1)上设有肩关节摆动基座(2)，肩关节摆动基座(2)上转动连接有肩关节摆臂(3)，肩关节摆动基座(2)一侧还设有与肩关节摆臂(3)连接的肩部一体化关节模组(15)，肩部一体化关节模组(15)与肩关节摆臂(3)转动连接，肩关节摆臂(3)上设有大臂(4)，大臂(4)上设有大臂旋转臂(5)，大臂(4)与大臂旋转臂(5)之间设有大臂一体化关节模组(16)，大臂一体化关节模组(16)安装在大臂(4)内与大臂旋转臂(5)转动连接，大臂旋转臂(5)上设有转动连接的肘部摆动基座(6)；
所述肘部摆动基座(6)一侧设有肘部一体化关节模组(17)，肘部摆动基座(6)上还设有与肘部一体化关节模组(17)转动连接的肘部摆臂(7)，肘部摆臂(7)上端设有小臂(8)，小臂(8)内设有小臂一体化关节模组(18)，小臂(8)上还设有小臂旋转臂(9)，小臂旋转臂(9)与小臂一体化关节模组(18)转动连接，小臂旋转臂(9)顶端设有腕部摆动基座(10)；
所述腕部摆动基座(10)上设有转动连接的腕部摆臂(11)，腕部摆动基座(10)一侧设有腕部一体化关节模组(19)，腕部摆臂(11)同样与腕部一体化关节模组(19)转动连接，固定基座(1)内设有肩关节一体化关节模组(20)，肩关节一体化关节模组(20)与肩关节摆动基座(2)转动连接，腕部摆臂(11)顶端设有探针固定筒(12)，探针固定筒(12)上设有测量器(13)，测量器(13)上设有探针(14)。


2.根据权利要求1所述的一种自驱动关节...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洪涛，杨鹏，胡毅，张梦遥，程晶晶，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34