一种六自由度七杆串并联喷涂机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程机械领域，特别是一种六自由度七杆串并联喷涂机器人。
【背景技术】
[0002]随着现代喷涂工艺的不断发展和完善，对喷涂机技术的改革也时刻进行着，而今自动化工业生产的要求逐渐提高，安全生产、环保生产等原则的不断贯彻，喷涂机器人的出现就成为了必然，而这种高科技的喷涂设备也能很好的迎合各种工件的这些要求。
[0003]喷涂机器人又叫喷漆机器人，是可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的工业机器人。喷漆机器人主要由机器人本体、计算机和相应的控制系统组成。多采用5或6自由度关节式结构，结构紧凑，手臂有较大的运动空间，并可做复杂的轨迹运动，其腕部一般有2?3个自由度，可灵活运动。较先进的喷漆机器人腕部采用柔性手腕，既可向各个方向弯曲，又可转动，其动作类似人的手腕，能方便地通过较小的孔伸入工件内部，喷涂其内表面。喷漆机器人广泛用于汽车、仪表、电器、搪瓷等工艺生产部门。
[0004]现有的喷涂机器人大多采用伺服电机驱动的六自由度串联结构，这种结构所有电机都安装在手臂关节处，使得机器人整体刚度低，动态性能差，关节累计误差大，转动惯量大，工作范围有限，这些因素直接影响着喷涂机器人的喷涂效率，降低了喷涂质量，增加了喷涂时间，延长了喷涂时间，从而增加了喷涂成本。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于设计一种六自由度七杆串并联喷涂机器人，除了必须具备传统喷涂机器人结构紧凑，可做复杂轨迹运动等优点，克服传统喷涂机器人转动惯量大，动态性能差，工作空间有限，关节误差累计等特点之外，还应将部分原安装于手臂上的电机安装于机架上来减轻手臂重量，使其满足多种工作需求。
[0006]本发明通过以下技术方案达到上述目的:一种六自由度七杆串并联喷涂机器人，包括底座旋转套筒、底座盖、旋转机架、主动杆、直线驱动器、支撑杆、主动连杆、动臂台、转动臂、摆臂、喷头台、喷头、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机、第五伺服电机、第一减速器、第二减速器、第三减速器、第四减速器以及第五减速器。具体结构和连接关系为:
[0007]所述第一伺服电机连接在第一减速器上，第一减速器通过第一转动副与底座盖连接，底座盖与底座旋转套筒固接，旋转机架通过第一转动副与第一减速器连接。
[0008]所述第二伺服电机连接在第二减速器上，第二减速器通过第二转动副与旋转机架连接，主动杆通过第二转动副与第二减速器连接，主动杆另一端通过第五转动副与主动连杆连接，主动连杆另一端通过第六转动副与支撑杆连接。
[0009]所述直线驱动器一端通过第四转动副与旋转机架连接，另一端通过第八转动副与动臂台连接。
[0010]所述支撑杆通过第三转动副与旋转机架连接，支撑杆另一端通过第七转动副与动臂台连接。
[0011]所述第三伺服电机连接在第三减速器上，第三减速器通过第九转动副与动臂台连接，转动臂通过第九转动副与第三减速器连接。
[0012]所述第四伺服电机固定连接在转动臂上，第四减速器通过第十转动副与转动臂连接，第四减速器通过第十转动副与第四伺服电机连接。
[0013]所述第五伺服电机连接在第五减速器上，第五减速器通过第十一转动副与摆臂连接，
[0014]所述摆臂通过第十转动副与第四减速器连接。
[0015]所述喷头台通过第^^一转动副与第五减速器连接，喷头固定连接在喷头台上。
[0016]本发明的突出优点在于:
[0017]1.利用串并联机构代替原有单一串联结构，使得原来部分安装于手臂上的电动机能够安装在机架上，减轻了手臂自身重量，降低了其转动惯量，提高了其动态性能，提高了结构刚度，减少了原有手臂重量所带来的关节累计误差，提高了喷涂精度和速度。
[0018]2.通过使用多连杆机构，使得整体结构变轻，刚度得到增强，更加灵活，扩大了原有串联六自由度机器人的工作范围。
[0019]3.通过运用平行四边形机构，使得机器人控制编程难度降低，能够实现更加复杂的轨迹运动。
[0020]4.通过使用直线驱动器，减少了电机数量，使得生产成本降低，有益于结构优化和控制。
【附图说明】
[0021]图1为本发明所述的六自由度七杆串并联喷涂机器人的结构示意图。
[0022]图2为本发明所述的六自由度七杆串并联喷涂机器人的底座部分分解图。
[0023]图3为本发明所述的六自由度七杆串并联喷涂机器人的转动臂部分分解图。
[0024]图4为本发明所述的六自由度七杆串并联喷涂机器人的喷头台部分分解图。
[0025]图5为本发明所述的六自由度七杆串并联喷涂机器人的整体效果图。
【具体实施方式】
[0026]对照图1至图4，本发明所述的六自由度七杆串并联喷涂机器人，包括底座旋转套筒3、底座盖2、旋转机架1、主动杆4、直线驱动器12、支撑杆6、主动连杆5、动臂台7、转动臂8、摆臂9、喷头台10、喷头11、第一伺服电机13、第二伺服电机15、第三伺服电机17、第四伺服电机19、第五伺服电机21、第一减速器14、第二减速器16、第三减速器18、第四减速器20以及第五减速器22，具体结构和连接方式为:
[0027]对照图1和图2，所述第一伺服电机13连接在第一减速器14上，第一减速器14通过第一转动副23与底座盖2连接，底座盖2与底座旋转套筒3固接，旋转机架I通过第一转动副23与第一减速器14连接，
[0028]所述第二伺服电机15连接在第二减速器16上，第二减速器16通过第二转动副24与旋转机架I连接，主动杆4通过第二转动副24与第二减速器16连接，主动杆4另一端通过第五转动副27与主动连杆5连接，主动连杆5另一端通过第六转动副28与支撑杆6连接，
[0029]所述直线驱动器12 —端通过第四转动副26与旋转机架I连接，另一端通过第八转动副30与动臂台7连接，
[0030]所述支撑杆6通过第三转动副25与旋转机架I连接，支撑杆6另一端通过第七转动副29与动臂台7连接。
[0031]对照图1和图3，所述第三伺服电机17连接在第三减速器18上，第三减速器18通过第九转动副31与动臂台7连接，转动臂8通过第九转动副31与第三减速器18连接。
[0032]对照图1和图3，所述第四伺服电机19固接在转动臂上，第四减速器20通过第十转动副32与转动臂8连接，第四减速器20通过第十转动副32与第四伺服电机19连接。
[0033]对照图1、图3、图4，所述摆臂9通过第十转动副32与第四减速器20连接，第五伺服电机21连接在第五减速器22上，第五减速器22通过第十一转动副33与摆臂9连接。
[0034]对照图4，所述喷头台10通过第十一转动副33与第五减速器33连接，喷头11固接在喷头台10上。
[0035]工作原理及过程:
[0036]对照图1至图4，所述的六自由度七杆串并联喷涂机器人在各个工况中，空间移动工况，通过旋转机架I绕转动副23转动，可实现喷头11的水平平动；主动杆4绕转动副24转动，运动经过由主动干4、主动连杆5、支撑杆6和旋转机架I组成的四连杆机构，可实现支撑杆6绕转动副25的摆动；直线驱动器12的伸缩驱动实现动臂台7绕转动副29转动；支撑杆6绕转动副25的摆动和动臂台7绕转动副29的转动联合控制喷头11在竖直平面内的任意轨迹移动；喷头11在竖直平面内的任意轨迹移动和喷头11水平平动联合作用就实现了喷头11在一定空间内任意轨迹的移动，使喷头11获得任意想要的工况位置。空间转动工况，通过转动臂8绕转动副31转动、摆臂9绕转动副32转动、喷头台10绕转动副33转动的控制配合使得喷头11可在一定空间范围内任意转动，使喷头11获得任意想要的工况姿态。
【主权项】
1.一种六自由度七杆串并联喷涂机器人，包括底座旋转套筒、底座盖、旋转机架、主动杆、直线驱动器、支撑杆、主动连杆、动臂台、转动臂、摆臂、喷头台、喷头、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机、第五伺服电机、第一减速器、第二减速器、第三减速器、第四减速器以及第五减速器，其特征在于，具体结构和连接关系为: 所述第一伺服电机连接在第一减速器上，第一减速器通过第一转动副与底座盖连接，底座盖与底座旋转套筒固接，旋转机架通过第一转动副与第一减速器连接， 所述第二伺服电机连接在第二减速器上，第二减速器通过第二转动副与旋转机架连接，主动杆通过第二转动副与第二减速器连接，主动杆另一端通过第五转动副与主动连杆连接，主动连杆另一端通过第六转动副与支撑杆连接， 所述直线驱动器一端通过第四转动副与旋转机架连接，另一端通过第八转动副与动臂台连接， 所述支撑杆通过第三转动副与旋转机架连接，支撑杆另一端通过第七转动副与动臂台连接， 所述第三伺服电机连接在第三减速器上，第三减速器通过第九转动副与动臂台连接，转动臂通过第九转动副与第三减速器连接， 所述第四伺服电机固定连接在转动臂上，第四减速器通过第十转动副与转动臂连接，第四减速器通过第十转动副与第四伺服电机连接， 所述第五伺服电机连接在第五减速器上，第五减速器通过第十一转动副与摆臂连接， 所述摆臂通过第十转动副与第四减速器连接， 所述喷头台通过第i^一转动副与第五减速器连接，喷头固定连接在喷头台上。
【专利摘要】一种六自由度七杆串并联喷涂机器人，该喷涂机器人的主动杆、直线驱动器、支撑杆与旋转机架连接，主动连杆与主动杆连接，主动连杆另一端与支撑杆连接，动臂台与支撑杆和直线驱动器连接，转动臂与动臂台连接，摆臂与转动臂连接，喷头台连接于摆臂上，喷头连接在喷头台上。本发明采用串并联一体结构代替原有机器人所运用的单一串联结构，刚度高，并将平行四边形连杆机构应用于本发明上，易于实现精确控制，适用于制造各类机械手臂及其他工程机械。<!-- 2 -->
【IPC分类】B05B13/04
【公开号】CN105057148
【申请号】CN201510452133
【发明人】蔡敢为, 陈渊, 李智杰, 张永文, 李俊明, 王湘, 王龙, 李荣康, 段铭钰, 彭凡, 黄逸哲
【申请人】广西大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月28日