【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及打磨机器人领域，具体涉及一种面向复杂曲面打磨的刚柔耦合机器人。
技术介绍
1、机器人打磨技术是现代工业领域中重要的制造工艺之一，被广泛运用于金属加工、汽车制造、航空航天、电子设备等行业，其提高了生产效率，降低了人力成本，并且可以在无人操作的环境中进行自动连续作业。在某些待加工件较大且具有较多形状复杂的待加工面的打磨场合中，由于打磨机器人的运动特性，以及打磨执行器结构上的原因，会造成某些待加工面无法打磨或打磨路径规划较为复杂的情况。
2、如申请号为“cn202310414147.4”的一种面向曲面工件的柔顺打磨机器人，由八根独立柔索驱动打磨执行器，实现对较为平滑的曲面的浮动打磨。但所述打磨执行器较为简易，难以对较为复杂的曲面进行打磨，柔索驱动的结构难以保证打磨过程中所需要的刚度，且没有相应的柔索变刚度拉紧机构，在打磨执行器移动过程中由于柔索的松弛会导致打磨定位不准确。
3、如申请号为“cn202211332745.9”的一种冗余驱动平面两自由度并联打磨机器人的运动机构，通过四根可移动杆件冗余驱动动平台，具有良好的刚度，可实现两自由度打磨。但是当待打磨件表面形状较为复杂时，只有两自由度的动平台难以完成打磨作业。
4、如申请号为“cn202211537467.0”的一种面向光学器件磨抛加工的可重构混联机器人，通过可升降平台与混联机械臂结构结合，实现高刚度高精度打磨。但是当待打磨工件较大时，由于其工作空间的限制，使得某些表面接触不到，难以达到打磨作业的要求。
5、因此，在面向
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的弊端提供一种面向复杂曲面打磨的刚柔耦合机器人。
2、为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：包括框架、悬吊在框架内的自适应打磨装置以及与自适应打磨装置相连的减震装置，所述的减震装置固定在第一移动平台及第二移动平台之间，所述的第一移动平台通过推杆移动装置与框架连接，所述的第二移动平台通过电动推杆与自适应打磨装置相连，且第二移动平台通过位置控制柔索与第一卷扬机构相连，所述的自适应打磨装置通过姿态调节柔索与第二卷扬机构相连，所述的推杆移动装置对第一移动平台提供向下的推力以实现自适应打磨装置与待打磨件的贴合，所述的第一卷扬机构及第二卷扬机构分别驱动位置控制柔索及姿态调节柔索的收放以实现自适应打磨装置在框架内的多自由度运动；
3、所述的自适应打磨装置包括打磨头连接板，所述打磨头连接板的下板面设有主打磨头及副打磨头，其中：所述的主打磨头设置在打磨头连接板的中心处，副打磨头沿主打磨头的周向均匀布置多组，所述的主打磨头包括自上向下依次布置的第一弹性件、第一力传感器、主打磨电机及主打磨轮盘，所述的副打磨头包括自上向下依次布置的第二弹性件、第二力传感器、副打磨电机及副打磨轮盘，所述的第一弹性件与第二弹性件分别与打磨头连接板相连；所述的第一弹性件包括垂直于打磨头连接板设置的筒体及置于筒体内的主打磨头弹簧；所述的第二弹性件包括与第二力传感器相连的第三连接板、与打磨头连接板相连的滑轨、与滑轨形成滑动配合的滑块、连接滑块与第三连接板的连杆、连接第三连接板与打磨头连接板的第一伸缩导杆以及套设在第一伸缩导杆上的副打磨头弹簧，所述的主打磨轮盘与副打磨轮盘在初始状态下形成一个向内凹的圆形曲面，且主打磨轮盘与副打磨轮盘分别在第一弹性件和第二弹性件的弹性作用下实现位置的高低变化；
4、所述的减震装置包括与第一移动平台相固定的减震顶座、与第二移动平台相固定的减震底座、连接减震顶座与减震底座的第二伸缩导杆以及套设在第二伸缩导杆上的减震弹簧；
5、所述的推杆移动装置包括滚珠丝杆机构及推杆组件，所述推杆组件的两端分别与滚珠丝杆机构中的丝杆滑块及第一移动平台铰接，所述的滚珠丝杆机构固定在框架上。
6、所述的框架整体呈方形，所述框架的顶部沿框架对角线方向连接有第一梁体及第二梁体，所述的第一梁体及第二梁体形成框架顶部的x型顶梁，所述x型顶梁的下方设有口字型安装梁，所述框架的底部设有框架底板，所述框架底板的上方平行布置有打磨件放置平台，所述框架的底部还安装有脚轮。
7、所述的筒体为分体结构，包括第一筒体及套设在第一筒体上的第二筒体，所述第一筒体的端部通过第一连接板与第一力传感器相连，所述第二筒体的端部通过第二连接板与打磨头连接板相连，所述第一筒体的外筒壁上均匀设置四组固定滑块，所述的固定滑块设置在第一筒体远离第一连接板的端部，所述的第二筒体上设有与固定滑块形成滑动配合的滑槽，所述的滑槽为自第二连接板端向另一端开设的盲槽，所述的第二筒体与第一筒体之间留有间隙，所述的第二筒体内设有与第二连接板相固定的弹簧定位座，所述主打磨头弹簧的一端位于第一筒体内且该端与第一连接板相抵靠，所述主打磨头弹簧的另一端位于第二筒体内且该端套设在弹簧定位座上并与第二连接板相抵靠。
8、所述的滑轨整体为中空的长方体结构，由前后方向平行布置的第一框体、第二框体及左右方向平行布置的第一侧板、第二侧板围设而成，所述第一伸缩导杆的伸缩杆段与伸缩杆支座铰接，且副打磨头弹簧套设在第一伸缩导杆的伸缩杆段上，所述第一伸缩导杆的固定杆段从第一框体与第二框体之间穿过并与打磨头连接板相固定；所述的滑块设置两组，两组滑块分别位于第一框体及第二框体的内框中且分别与内框形成滑动配合；所述的连杆平行布置两组，两组连杆的一端均与连杆支座铰接，两组连杆的另一端分别与两组滑块相靠近的端面铰接，两组滑块与第一侧板之间分别通过拉伸弹簧连接，所述的伸缩杆支座与连杆支座沿第三连接板的周向对称设置。
9、所述的推杆组件包括缸体、与缸体相配合的推杆以及驱动推杆动作的推杆电机，所述的缸体通过虎克铰与滚珠丝杆机构中的丝杆滑块铰接，所述推杆的端部设有第一球铰头，所述的第一球铰头与设置在第一移动平台上的第一球铰座相配合；
10、所述的推杆移动装置共设置四组，四组滚珠丝杆机构分别通过基板固定在框架顶部的x型顶梁上，四组第一球铰座分别设置在第一移动平台的四角处。
11、所述第二伸缩导杆的伸缩杆段与减震顶座的中心处相连，所述第二伸缩导杆的固定杆段与减震底座的中心处相连，所述减震顶座及减震底座上分别设有与减震弹簧端部相配合的弹簧座；所述的减震装置还包括对称设置在第二伸缩导杆两侧的第一蓄能弹簧和第二蓄能弹簧，所述的第一蓄能弹簧和第二蓄能弹簧均分别与减震顶座及减震底座相连，所述第一蓄能弹簧及第二蓄能弹簧的轴向均与减震弹簧的轴向相垂直。
12、所述的减震顶座包括水平布置的第一板体，所述第一板体的下板面在靠近两端的位置设有垂直于第一板体的第二板体及第三板体，所述第二板体及第三板体的端部分别向内折弯形成倾斜的第四板体及第五板体；所述的减震底座包括水平布置的第六板体，所述第六板体的上板面在靠近两端的位置本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向复杂曲面打磨的刚柔耦合机器人，其特征在于：包括框架(1)、悬吊在框架(1)内的自适应打磨装置(2)以及与自适应打磨装置(2)相连的减震装置(3)，所述的减震装置(3)固定在第一移动平台(41)及第二移动平台(42)之间，所述的第一移动平台(41)通过推杆移动装置(6)与框架(1)连接，所述的第二移动平台(42)通过电动推杆(43)与自适应打磨装置(2)相连，且第二移动平台(42)通过位置控制柔索(5)与第一卷扬机构相连，所述的自适应打磨装置(2)通过姿态调节柔索(7)与第二卷扬机构相连，所述的推杆移动装置(6)对第一移动平台(41)提供向下的推力以实现自适应打磨装置(2)与待打磨件的贴合，所述的第一卷扬机构及第二卷扬机构分别驱动位置控制柔索(5)及姿态调节柔索(7)的收放以实现自适应打磨装置(2)在框架(1)内的多自由度运动；
2.根据权利要求1所述的面向复杂曲面打磨的刚柔耦合机器人，其特征在于：所述的框架(1)整体呈方形，所述框架(1)的顶部沿框架(1)对角线方向连接有第一梁体(11)及第二梁体(12)，所述的第一梁体(11)及第二梁体(12)形成框架(
3.根据权利要求1所述的面向复杂曲面打磨的刚柔耦合机器人，其特征在于：所述的筒体(224)为分体结构，包括第一筒体(2241)及套设在第一筒体(2241)上的第二筒体(2242)，所述第一筒体(2241)的端部通过第一连接板(2243)与第一力传感器(223)相连，所述第二筒体(2242)的端部通过第二连接板(2244)与打磨头连接板(21)相连，所述第一筒体(2241)的外筒壁上均匀设置四组固定滑块(2245)，所述的固定滑块(2245)设置在第一筒体(2241)远离第一连接板(2243)的端部，所述的第二筒体(2242)上设有与固定滑块(2245)形成滑动配合的滑槽(2246)，所述的滑槽(2246)为自第二连接板(2244)端向另一端开设的盲槽，所述的第二筒体(2242)与第一筒体(2241)之间留有间隙，所述的第二筒体(2242)内设有与第二连接板(2244)相固定的弹簧定位座(2247)，所述主打磨头弹簧(225)的一端位于第一筒体(2241)内且该端与第一连接板(2243)相抵靠，所述主打磨头弹簧(225)的另一端位于第二筒体(2242)内且该端套设在弹簧定位座(2247)上并与第二连接板(2244)相抵靠。
4.根据权利要求1所述的面向复杂曲面打磨的刚柔耦合机器人，其特征在于：所述的滑轨(235)整体为中空的长方体结构，由前后方向平行布置的第一框体(2351)、第二框体(2352)及左右方向平行布置的第一侧板(2353)、第二侧板(2354)围设而成，所述第一伸缩导杆(238)的伸缩杆段与伸缩杆支座(2381)铰接，且副打磨头弹簧(239)套设在第一伸缩导杆(238)的伸缩杆段上，所述第一伸缩导杆(238)的固定杆段从第一框体(2351)与第二框体(2352)之间穿过并与打磨头连接板(21)相固定；所述的滑块(236)设置两组，两组滑块(236)分别位于第一框体(2351)及第二框体(2352)的内框中且分别与内框形成滑动配合；所述的连杆(237)平行布置两组，两组连杆(237)的一端均与连杆支座(2371)铰接，两组连杆(237)的另一端分别与两组滑块(236)相靠近的端面铰接，两组滑块(236)与第一侧板(2353)之间分别通过拉伸弹簧(2361)连接，所述的伸缩杆支座(2381)与连杆支座(2371)沿第三连接板(234)的周向对称设置。
5.根据权利要求1所述的面向复杂曲面打磨的刚柔耦合机器人，其特征在于：所述的推杆组件包括缸体(62)、与缸体(62)相配合的推杆(63)以及驱动推杆(63)动作的推杆电机(64)，所述的缸体(62)通过虎克铰(65)与滚珠丝杆机构(61)中的丝杆滑块(611)铰接，所述推杆(63)的端部设有第一球铰头(631)，所述的第一球铰头(631)与设置在第一移动平台(41)上的第一球铰座(411)相配合；
6.根据权利要求1所述的面向复杂曲面打磨的刚柔耦合机器人，其特征在于：所述第二伸缩导杆(33)的伸缩杆段与减震顶座(31)的中心处相连，所述第二伸缩导杆(33)的固定杆段与减震底座(32)的中心处相连，所述减震顶座(31)及减震底座(32)上分别设有与减震弹簧(34)端部相配合的弹簧座(35)；所述的减震装置(3)还包括对称设置在第二伸缩导杆(...
【技术特征摘要】
1.一种面向复杂曲面打磨的刚柔耦合机器人，其特征在于：包括框架(1)、悬吊在框架(1)内的自适应打磨装置(2)以及与自适应打磨装置(2)相连的减震装置(3)，所述的减震装置(3)固定在第一移动平台(41)及第二移动平台(42)之间，所述的第一移动平台(41)通过推杆移动装置(6)与框架(1)连接，所述的第二移动平台(42)通过电动推杆(43)与自适应打磨装置(2)相连，且第二移动平台(42)通过位置控制柔索(5)与第一卷扬机构相连，所述的自适应打磨装置(2)通过姿态调节柔索(7)与第二卷扬机构相连，所述的推杆移动装置(6)对第一移动平台(41)提供向下的推力以实现自适应打磨装置(2)与待打磨件的贴合，所述的第一卷扬机构及第二卷扬机构分别驱动位置控制柔索(5)及姿态调节柔索(7)的收放以实现自适应打磨装置(2)在框架(1)内的多自由度运动；
2.根据权利要求1所述的面向复杂曲面打磨的刚柔耦合机器人，其特征在于：所述的框架(1)整体呈方形，所述框架(1)的顶部沿框架(1)对角线方向连接有第一梁体(11)及第二梁体(12)，所述的第一梁体(11)及第二梁体(12)形成框架(1)顶部的x型顶梁，所述x型顶梁的下方设有口字型安装梁(13)，所述框架(1)的底部设有框架底板(14)，所述框架底板(14)的上方平行布置有打磨件放置平台(15)，所述框架(1)的底部还安装有脚轮(16)。
3.根据权利要求1所述的面向复杂曲面打磨的刚柔耦合机器人，其特征在于：所述的筒体(224)为分体结构，包括第一筒体(2241)及套设在第一筒体(2241)上的第二筒体(2242)，所述第一筒体(2241)的端部通过第一连接板(2243)与第一力传感器(223)相连，所述第二筒体(2242)的端部通过第二连接板(2244)与打磨头连接板(21)相连，所述第一筒体(2241)的外筒壁上均匀设置四组固定滑块(2245)，所述的固定滑块(2245)设置在第一筒体(2241)远离第一连接板(2243)的端部，所述的第二筒体(2242)上设有与固定滑块(2245)形成滑动配合的滑槽(2246)，所述的滑槽(2246)为自第二连接板(2244)端向另一端开设的盲槽，所述的第二筒体(2242)与第一筒体(2241)之间留有间隙，所述的第二筒体(2242)内设有与第二连接板(2244)相固定的弹簧定位座(2247)，所述主打磨头弹簧(225)的一端位于第一筒体(2241)内且该端与第一连接板(2243)相抵靠，所述主打磨头弹簧(225)的另一端位于第二筒体(2242)内且该端套设在弹簧定位座(2247)上并与第二连接板(2244)相抵靠。
4.根据权利要求1所述的面向复杂曲面打磨的刚柔耦合机器人，其特征在于：所述的滑轨(235)整体为中空的长方体结构，由前后方向平行布置的第一框体(2351)、第二框体(2352)及左右方向平行布置的第一侧板(2353)、第二侧板(2354)围设而成，所述第一伸缩导杆(238)的伸缩杆段与伸缩杆支座(2381)铰接，且副打磨头弹簧(239)套设在第一伸缩导杆(238)的伸缩杆段上，所述第一伸缩导杆(238)的固定杆段从第一框体(2351)与第二框体(2352)之间穿过并与打磨头连接板(21)相固定；所述的滑块(236)设置两组，两组滑块(236)分别位于第一框体(2351)及第二框体(2352)的内框中且分别与内框形成滑动配合；所述的连杆(237)平行布置两组，两组连杆(237)的一端均与连杆支座(2371)铰接，两组连杆(237)的另一端分别与两组滑块(236)相靠近的端面铰接，两组滑块(236)与第一侧板(2353)之间分别通过拉伸弹簧(2361)连接，所述的伸缩杆支座(2381)与连杆支座(2371)沿第三连接板(234)的周向对称设置。
5.根据权利要求1所述的面向复杂曲面打磨的刚柔耦合机器人，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：周斌，王青涵，徐锋，吴帅楠，訾斌，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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