基于并联机构的焊接机器人制造技术

本发明专利技术涉及焊接机器人技术领域，尤其是一种基于并联机构的焊接机器人，包括并联机构，并联机构具有静平台、支链、动平台及线性驱动组件，支链至少具有三条，且围绕静平台的中心间隔分布，支链均包括平行架和驱动杆；其利用静平台及动平台均可与支链相对转动，并结合线性驱动组件沿直线方向带动驱动杆与杆三相互靠拢或远离，构成一个边长可伸长或缩短的平行四边形结构的设计，使得杆三与驱动杆之间的相对距离不断变化，从而实现动平台与静平台之间的位置不断的变化，进而实现在支链的约束及线性驱动组件的线性驱动下，从而实现动平台及其上的焊接工具具有三个平移自由度，能提高焊接范围；且负载能力强和精度高，能提高焊接的稳定性和焊接精度。定性和焊接精度。定性和焊接精度。

【技术实现步骤摘要】
基于并联机构的焊接机器人


[0001]本专利技术涉及焊接机器人
，尤其是一种基于并联机构的焊接机器人。

技术介绍

[0002]为了提高焊接时的灵活性和稳定性，公开号为CN105834619A、CN105945470A、CN105834621A、CN205218354U及CN103722553A等专利中均提出了采用并联机构的焊接机器人方案。
[0003]对于CN205218354U所公开的这种采用DELTA并联机构类的焊接机器人其主要存在的缺点为：A.活动范围小：该基于并联机构的焊接机器人的运动范围主要受摇臂长度的约束，其驱动范围是以旋转副为中心摇臂的长度为半径的圆，其运动范围较小。要想增大其运动范围必须加大摇臂的长度，但长度越大对驱动的要求越高，且随着长度的增大支链的惯量越大进而影响整个系统的运动性能。
[0004]B.负载能力差：该基于并联机构的焊接机器人的负载能力主要取决于结构性能与驱动性能，其第一拉杆和第二拉杆的上端与摇臂的连接处均设有万向转动头（相当于球头与球窝连接），第一拉杆和第二拉杆的下端与动平台的连接处也都设有万向转动头（相当于球头与球窝连接），导致其容易在负载较大时从球窝脱落，且其驱动为摆臂结构，驱动负载的能力受摆臂长度的限制，长度短负载能力强，长度长负载能力差。
[0005]C.精度差：该基于并联机构的焊接机器人由于机构采用非强制的约束故其容易从球窝脱落，故结构刚性差进而影响精度。
[0006]D.容易出现结构奇异：奇异是机器人非常忌讳的，它不仅影响机器人的运动性能，且有可能导致机构毁坏。该基于并联机构的焊接机器人在两个支链平行或接近平行时为奇异状态，该基于并联机构的焊接机器人由于支链的驱动采用摆臂的形式容易出现支链平行的状态导致结构奇异。
[0007]E.运动单一，该基于并联机构的焊接机器人为少自由度机器人，只拥有三个平移自由度，而对于要求有姿态的自由度的工况则难以胜任。

技术实现思路

[0008]本专利技术要解决的技术问题是：为了解决现有技术中该基于并联机构的焊接机器人活动范围受限、负载能力差、精度差及容易出现结构奇异的问题，现提供一种基于并联机构的焊接机器人。
[0009]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于并联机构的焊接机器人，包括并联机构，所述并联机构具有静平台、支链、动平台及线性驱动组件；所述支链至少具有三条，且围绕静平台的中心间隔分布，所述支链均包括平行架和驱动杆；所述平行架包括分别分布在平行四边形四个拐角处且轴线彼此平行的转动副一、转动副二、转动副三及转动副四，转动副一和转动副二之间连接有杆一，转动副二和转
动副三之间连接有杆二；转动副三和转动副四之间连接有杆三，转动副四和转动副一之间连接有杆四；所述驱动杆绕第一轴线与静平台转动连接，且驱动杆的两端分别滑动并转动的安装于杆二和杆四上；所述杆一的轴向、驱动杆的轴向及杆三的轴向相互平行；杆二的轴向与杆四的轴向平行；所述动平台绕第二轴线与杆三转动连接，第一轴线与第二轴线平行；所述动平台用于连接焊接工具；每条支链上均对应配置有线性驱动组件，所述线性驱动组件的一端转动安装于驱动杆上，另一端转动安装于杆三上，所述线性驱动组件用于带动驱动杆与杆三沿杆二的轴向相互靠拢或远离。
[0010]进一步地，所述杆二沿其轴向滑动安装有滑套，所述杆四沿其轴向也滑动安装有滑套；所述驱动杆的一端与杆二上的滑套转动连接形成转动副五，另一端与杆四上的滑套转动连接形成转动副六，转动副一的轴线、转动副五的轴线及转动副六的轴线彼此平行，所述转动副五的轴线和转动副六的轴线均与第一轴线垂直；所述转动副三的轴线和转动副四的轴线均与第二轴线垂直；所述转动副五的轴线与转动副六的轴线之间的间距、转动副一的轴线与转动副二的轴线之间的间距及转动副三的轴线与转动副四的轴线之间的间距相等，转动副五的轴线与转动副三的轴线之间的间距与转动副六的轴线与转动副四的轴线之间的间距相等。
[0011]进一步地，各支链与静平台连接的第一轴线均位于第一平面内，各支链与动平台连接的第二轴线均位于第二平面内，第一平面与第二平面平行。
[0012]进一步地，所述线性驱动组件的一端绕第三轴线转动安装于驱动杆上，另一端绕第四轴线转动安装于杆三上；所述第三轴线、第四轴线、转动副三的轴线、转动副四的轴线、转动副五的轴线及转动副六的轴线彼此平行；所述第三轴线与第一轴线垂直；所述第四轴线与第二轴线垂直。
[0013]进一步地，所述驱动杆上固定有机座，所述杆三上固定有底座；所述线性驱动组件的一端绕第三轴线转动安装于机座中，所述线性驱动组件的另一端绕第四轴线转动安装于底座上。
[0014]进一步地，所述线性驱动组件为气缸、液压缸或电动推杆。
[0015]进一步地，还包括串联机构，所述串联机构安装在并联机构的动平台上，且串联机构的末端具有三个旋转自由度，分别为能够绕上下方向的旋转自由度、绕左右方向旋转自由度和绕前后方向的旋转自由度；所述焊接工具安装在末端上。
[0016]进一步地，所述串联机构包括驱动装置一、驱动装置二、驱动装置三、齿轮一、齿轮二、齿轮三、转架及末端；所述驱动装置一安装在的动平台上，驱动装置一的输出端和转架固定连接，所述驱动装置二安装在转架内，齿轮一和驱动装置二的输出端固定连接，齿轮二转动安装在转架上，齿轮三与驱动装置三固定连接，齿轮一与齿轮二啮合，齿轮二与齿轮三啮合，末端与驱动装置三的输出端固定连接；驱动装置一的输出端用于带动转架、驱动装置二、驱动装置三、齿轮一、齿轮二、齿
轮三、转架及末端同步转动，驱动装置二的输出端用于通过齿轮一、齿轮二及齿轮三带动驱动装置三及末端同步转动，驱动装置三用于带动末端转动，以此使得末端具有够绕上下方向的旋转自由度、绕左右方向旋转自由度和绕前后方向的旋转自由度。
[0017]本专利技术的有益效果是：本专利技术的基于并联机构的焊接机器人其焊接工具的活动范围大，能提高焊接范围；负载能力强和精度高，能提高焊接的稳定性和焊接精度；且焊接工具能够产生六自由度运动，大幅度增加焊接时的灵活性；具体为： a. 焊接工具的活动范围大：采用线性驱动组件代替摆臂驱动，相比与摆臂驱动，直线驱动拥有更大的运动范围和更高的驱动利用率。
[0018] b. 焊接时负载能力强：采用具有刚性约束的转动副代替传统并联机构的球头和球窝约束，其负载能力几乎取决于驱动的驱动力而结构对负载的影响几乎没有。
[0019] c. 焊接的精度高：由于采用具有刚性约束的旋转副代替传统的球头球窝约束，结构刚性大幅增强，为精度做出基本保证，且其运动由驱动直接驱动而不是传统结构的多级传动与误差累积。
[0020] d.没有结构奇异，本专利技术由于采用线性驱动组件代替摆臂驱动，故不会产生传统结构在两支链相互平行时出现奇异的现象。
[0021] e.焊接时运动齐全，由于采用并联与串联结合的方式，并联机构产生3个自由度的平移自由度，串联机构产生3个自由度的旋转自由度，共同构成三维空间的6个自由度。具有并联结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于并联机构的焊接机器人，其特征在于：包括并联机构，所述并联机构具有静平台（1）、支链（2）、动平台（7）及线性驱动组件（6）：所述支链（2）至少具有三条，且围绕静平台（1）的中心间隔分布，所述支链（2）均包括平行架和驱动杆（3）；所述平行架包括分别分布在平行四边形四个拐角处且轴线彼此平行的转动副一（25）、转动副二（26）、转动副三（27）及转动副四（28），转动副一（25）和转动副二（26）之间连接有杆一（21），转动副二（26）和转动副三（27）之间连接有杆二（22）；转动副三（27）和转动副四（28）之间连接有杆三（23），转动副四（28）和转动副一（25）之间连接有杆四（24）；所述驱动杆（3）绕第一轴线（4）与静平台（1）转动连接，且驱动杆（3）的两端分别滑动并转动的安装于杆二（22）和杆四（24）上；所述杆一（21）的轴向、驱动杆（3）的轴向及杆三（23）的轴向相互平行；杆二（22）的轴向与杆四（24）的轴向平行；所述动平台（7）绕第二轴线（5）与杆三（23）转动连接，第一轴线（4）与第二轴线（5）平行；所述动平台（7）用于连接焊接工具；每条支链（2）上均对应配置有线性驱动组件（6），所述线性驱动组件（6）的一端转动安装于驱动杆（3）上，另一端转动安装于杆三（23）上，所述线性驱动组件（6）用于带动驱动杆（3）与杆三（23）沿杆二（22）的轴向相互靠拢或远离。2.根据权利要求1所述的基于并联机构的焊接机器人，其特征在于：所述杆二（22）沿其轴向滑动安装有滑套（31），所述杆四（24）沿其轴向也滑动安装有滑套（31）；所述驱动杆（3）的一端与杆二（22）上的滑套（31）转动连接形成转动副五（32），另一端与杆四（24）上的滑套（31）转动连接形成转动副六（33），转动副一（25）的轴线、转动副五（32）的轴线及转动副六（33）的轴线彼此平行，所述转动副五（32）的轴线和转动副六（33）的轴线均与第一轴线（4）垂直；所述转动副三（27）的轴线和转动副四（28）的轴线均与第二轴线（5）垂直；所述转动副五（32）的轴线与转动副六（33）的轴线之间的间距、转动副一（25）的轴线与转动副二（26）的轴线之间的间距及转动副三（27）的轴线与转动副四（28）的轴线之间的间距相等，转动副五（32）的轴线与转动副三（27）的轴线之间的间距与转动副六（33）的轴线与转动副四（28）的轴线之间的间距相等。3.根据权利要求2所述的基于并联机构的焊接机器人，其特征在于：各支链（2）与静平台（1）连接的第一轴线（4）均位于第一平面内，各支链（2）与动平台（7）连接的第二轴线（5）均...

【专利技术属性】
技术研发人员：芮建华，秦伟，吴方圆，周孝来，陈颖学，
申请(专利权)人：常州碳科智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：