一种汽车涂装机器人的新型球面并联机构的制作方法

本发明涉及机器人和机械制造技术领域，具体为一种汽车涂装机器人的新型球面并联机构。

背景技术：

汽车涂装主要是指对汽车表面进行连续涂膜工艺处理,使得汽车表面能够具有较强的防护、装饰和其他功能,提高汽车的质量及美观程度。而机器人喷涂工艺则是一种能够进行自动喷涂涂料的工业机器人,早在20世纪60年代末就被发明出来,随后便在汽车、仪表等工业中广泛应用,大大提高了喷涂质量和喷涂效率,在现如今的汽车涂装领域中有着较高的应用比率,机器人喷涂技术的发展对于汽车涂装工艺水平的提高有着重要的影响。随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,我国交通运输行业也进入了新的发展时期,在此情况下,汽车制造业迅速发展,汽车制造工艺也在不断完善。涂装机器人的自由度是工作精度的重要因素，采用三自由度球面并联机构是比较好的选择。

三自由度球面并联机构是典型的少自由度并联机构之一，作为典型的少自由度并联机构，其结构、运动状态和特性与人体的肩关节、髋关节很相似，非常适合用于人形机器人的肩关节、髋关节原型机构，然而，三自由度球面并联机构在仿生机器人技术领域并没有得到广泛的推广和使用，究其根本，主要由于传统的三自由度球面并联机构存在如下的缺陷：(1)各分支链由两段小支链组成，使得整体的小支链的数量较多，分支链在旋转运动的过程中，小支链也会随着分支链进行旋转转动，此时各小支链之间就会产生相互干扰，从而影响了分支链的正常运动；(2)分支链的功能比较单一，只具有简单的旋转转动的效果，不能实现分支链伸缩的功能；(3)传统球面并联机构采用一体化的结构设计，一旦机构中的一个分支链的某个小部件出现故障，这个分支链就无法继续工作，从而导致整个球面并联机构也无法工作，此时，就需要更换整个分支链，使得分支链的安装和维修操作都很复杂。

技术实现要素：

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种汽车涂装机器人的新型球面并联机构，结构简单，安装和拆卸都很方便，采用单支链支路，使得各分支链之间互不干扰，而且在工作过程中，可实现对分支链进行伸缩调节的功能，值得推广。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种汽车涂装机器人的新型球面并联机构，包括多边形的固定平台和运动平台，所述固定平台和运动平台之间通过若干分支链连接在一起，所述固定平台和运动平台之间通过若干分支链组合在一起形成了转动中心，所述运动平台可绕着转动中心相对固定平台在三维空间内转动，所述固定平台的上表面和运动平台的下表面均设置有若干球形槽，若干所述分支链的两端均设置有半球形的套接环，所述套接环内固定设置有旋转球，所述旋转球的上部设在球形槽的内部，所述旋转球的下部设在套接环的内部，所述旋转球可在球形槽内部旋转转动，所述套接环和球形槽之间通过卡扣连接在一起，所述分支链由内杆和外杆组成，且内杆的外径等于外杆的内径，所述内杆直接套接在外杆的内部。

作为本发明一种优选的技术方案，所述分支链的数量不小于三个，且若干所述的分支链分别设在固定平台和运动平台的对应边角的连接线上，所述分支链的数量决定了自由度的数量。

作为本发明一种优选的技术方案，所述球形槽与旋转球之间设置有摩擦硅胶层，所述摩擦硅胶层的厚度等于球形槽与旋转球的半径差，且所述摩擦橡胶层均匀分布在球形槽与旋转球之间。

作为本发明一种优选的技术方案，若干所述分支链的转动轴线或者是转动轴线的延长线均通过转动中心，且转动轴线或转动轴线的延长线通过运动平台的中心点。

作为本发明一种优选的技术方案，所述套接环的直径与球形槽的直径相同。

作为本发明一种优选的技术方案，所述固定平台、运动平台和分支链均采用304不锈钢材料制成。

作为本发明一种优选的技术方案，且所述内杆的外表面和外杆的内表面均刻有相互匹配的防滑纹。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该新型球面并联机构通过设置分支链，实现了活动平台相对固定平台在三维空间随意旋转转动的功能，适用于仿生机器人的肩关节和髋关节部位的运动，可广泛应用在仿生机器人技术领域，通过对分支链内杆和外杆的组合式结构设计，实现了分支链长度调节的功能，从而满足工作过程中对于长度调节的需求，整体上来看，该新型球面并联机构，结构简单，安装和拆卸都很方便，采用单支链支路，使得各分支链之间互不干扰，值得推广。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明分支链结构示意图；

图3为本发明球形槽和套接环连接关系结构示意图。

图中：1-固定平台；2-运动平台；3-分支链；4-球形槽；5-套接环；6-旋转球；7-卡扣；8-内杆；9-外杆；10-防滑纹；11-摩擦硅胶层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向和位置用语，例如「上」、「中」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向和位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

实施例：

如图1、图2和图3所示，本发明提供了一种汽车涂装机器人的新型球面并联机构，包括多边形的固定平台1和运动平台2，所述固定平台1和运动平台2之间通过若干分支链3连接在一起，所述固定平台1和运动平台2之间通过若干分支链3组合在一起形成了转动中心，所述运动平台2可绕着转动中心相对固定平台1在三维空间内转动，所述固定平台1的上表面和运动平台2的下表面均设置有若干球形槽4，若干所述分支链3的两端均设置有半球形的套接环5，所述套接环5内固定设置有旋转球6，所述旋转球6的上部设在球形槽4的内部，所述旋转球6的下部设在套接环5的内部，所述旋转球6可在球形槽4内部旋转转动，所述套接环5和球形槽4之间通过卡扣7连接在一起，所述分支链3由内杆8和外杆9组成，且内杆8的外径等于外杆9的内径，所述内杆8直接套接在外杆9的内部，且所述内杆8的外表面和外杆9的内表面均刻有相互匹配的防滑纹10，通过内杆8和外杆9的相互摩擦配合形成伸缩结构，能够进行适度的调整分支链3的长度，从而满足在调整过程中的长度调节需求。

本发明的技术方案为：所述分支链3的数量不小于三个，且若干所述的分支链3分别设在固定平台1和运动平台2的对应边角的连接线上，所述分支链3的数量决定了自由度的数量，下面进一步解释自由度的概念：自由度球面并联机构属于自由度并联机构的范畴,其运动平台2与固定平台1一般通过若干个分支链3来连接,运动平台2可绕空间一固定点相对于固定平台1做三维转动,此固定点称为三自由度球面并联机构的转动中心，综上来说，在本发明中，自由度既为分支链3的个数；所述球形槽4与旋转球6之间设置有摩擦硅胶层11，所述摩擦硅胶层11的厚度等于球形槽4与旋转球6的半径差，且所述摩擦橡胶层11均匀分布在球形槽4与旋转球6之间，通过摩擦硅胶层11的摩擦限位作用使得球形槽4和旋转球6之间不能自发的发生相对滑动，必须人工进行调节才能完整角度的调节，这样的结构设计使得旋转球6的调整过程更加简单便捷；若干所述分支链3的转动轴线或者是转动轴线的延长线均通过转动中心，且转动轴线或转动轴线的延长线通过运动平台2的中心点，使得分支链3一直绕着转动中心转动；所述套接环5的直径与球形槽4的直径相同，使得卡扣7可将套接环5与球形槽4稳固的卡接在一起；所述固定平台1、运动平台2和分支链3均采用304不锈钢材料制成，304不锈钢材料具有强度高，经久耐用的优点。

另外的，在本发明中，还需要进一步说明的是：在本发明中，为了更好的说明各个结构之间的连接关系，将分支链3的数量设定为六个，但是在实际的应用中，并不限于具体的数量，而是根据实际的需求来设定具体的数量，应当理解的是，在本发明中，不能将分支链3的数量作为限定条件。

本发明的主要特点在于，该新型球面并联机构通过设置分支链，实现了活动平台相对固定平台在三维空间随意旋转转动的功能，适用于仿生机器人的肩关节和髋关节部位的运动，可广泛应用在仿生机器人技术领域，通过对分支链内杆和外杆的组合式结构设计，实现了分支链长度调节的功能，从而满足工作过程中对于长度调节的需求，整体上来看，该新型球面并联机构，结构简单，安装和拆卸都很方便，采用单支链支路，使得各分支链之间互不干扰，值得推广。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。