一种基于6-PSS并联机构的调姿装置的制作方法

一种基于6
‑
pss并联机构的调姿装置
技术领域
1.本发明涉及机械加工装置技术领域，尤其涉及一种基于6
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pss并联机构的调姿装置。


背景技术：

2.在高精密工件加工、装配、转运过程中，需要对末端位姿进行精密调整，普通的串联机器人是无法达到的。高精密工件的加工、装配、转运存在多样化和差异化要求，需要做到在刚性和柔性之间自由切换。在不同的应用场景中，还需要达到精密调姿和恒力浮动的不同目的。传统的单一设备扩展性不足，通用性不高，无法适应不同的高精密工件加工、装配、转运过程中的工况多样性。
3.因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于6
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pss并联机构的调姿装置，实现设备紧凑化，提高调整精度，满足个性化要求。


技术实现要素：

4.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何克服现有设备调整精度低、功能单一、生产效率低、综合成本高。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种基于6
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pss并联机构的调姿装置，包括基座、串联机器人、6
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pss并联机构，所述串联机器人设置在所述基座上，所述6
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pss并联机构固定至所述串联机器人的末端，所述6
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pss并联机构包括静平台和动平台，所述静平台和所述动平台间隔开设置并且大体上同心，所述静平台包括圆环形底座和沿所述底座径向向外延伸的三个凸耳，所述三个凸耳沿圆环底座的外周对称分布，每个凸耳上分别平行间隔开设置两个升降台，每个升降台上固定安装有转接板，所述转接板上安装有第一球铰副，所述第一球铰副通过连杆连接至安装在所述动平台对应位置的第二球铰副，所述连杆被配置为可伸缩控制，所述升降台、转接板、第一球铰副、第二球铰副被配置为形成pss运动支链，所述动平台适于安装末端执行器。
6.进一步地，所述升降台为水平电动升降台。
7.进一步地，所述转接板包括l型的第一板，所述第一板的第一面固定安装在所述升降台的上表面上，所述第一板的第二面远离所述升降台延伸，所述第一板的内侧设置有加强筋。
8.进一步地，所述转接板还包括t型的第二板，所述第二板的底面固定安装在所述第一板的第二面外侧，所述第二板的安装部的一侧安装有导向筒，与安装在所述静平台上的导向柱相对可滑动设置。
9.进一步地，在所述导向柱和所述静平台之间设置有过渡板。
10.进一步地，所述第一球铰副固定设置在所述第二板的安装部的另一侧，所述转接板通过所述第一球铰副连接至所述连杆的一端，所述连杆的另一端连接至安装在所述动平台对应位置的所述第二球铰副。
11.进一步地，所述连杆通过气缸或电动缸驱动。
12.进一步地，还包括呈正六边形状的框架，所述框架由刚性材料制成，通过所述三个凸耳固定至所述静平台。
13.进一步地，所述框架还包括带中心孔的顶板，所述中心孔的内径与所述动平台的外径相配合。
14.进一步地，还包括安装在所述框架上的视觉系统。
15.本发明的有益效果：1、采用串联机器人的末端组合并联机构的方式，在保证工作空间的同时，完成高精度的末端位姿调整，精度可达微米级，这一点单靠串联机器人是无法达到的。
16.2、采用6
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pss并联调姿装置固定外部刚性框架的形式，可做到刚性和柔性之间自由切换：当6
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pss动平台伸出刚性框架外部时，末端系统为柔性；当末端执行器与刚性框架固定时，末端系统为刚性。
17.3、末端6
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pss并联调姿装置可根据需求调整驱动形式，当需求为精密调姿时，可采用电动缸的形式作为驱动，调姿精度可达微米级；当需求为恒力浮动时，可采用气缸作为驱动，通过调整气压即可对末端出力进行修正，达到恒力浮动的目的。
18.4、末端采用6
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pss并联装置的形式，大大提高末端动态响应的能力，配合视觉系统可在极短时间内做出精确位姿调整。
19.以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
20.图1是本发明的一个较佳实施例的结构示意图；图2是本发明的一个较佳实施例的6
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pss并联机构的结构示意图；图3是本发明的一个较佳实施例的安装了末端执行器的6
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pss并联机构的主视图；图4是本发明的一个较佳实施例的安装了框架的6
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pss并联机构的俯视图；图5是本发明的一个较佳实施例的安装了框架和末端执行器的6
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pss并联机构的主视图。
21.其中，1
‑6‑
pss并联机构，2
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基座，3
‑
串联机器人，4
‑
框架，5
‑
末端执行器，6
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视觉相机，11
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静平台，12
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动平台，13
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升降台，14
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导向柱，15
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转接板，16
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连杆，17
‑
第一球铰副，18
‑
第二球铰副。
具体实施方式
22.以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
23.在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
24.如图1所示，本实施例提供了一种基于6
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pss并联机构的调姿装置，包括基座2、串
联机器人3、框架4、6
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pss并联机构1、末端执行器5。串联机器人3设置在基座2上，6
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pss并联机构1固定至串联机器人3的末端。
25.如图2所示，6
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pss并联机构1是一种六自由度并联平台，其中p表示移动副（prismatic joint），s表示球铰副（spherical joint）。6
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pss并联机构1主要包括静平台11、动平台12、升降台13、导向柱14、转接板15、连杆16。
26.静平台11包括圆环形底座和沿底座径向向外延伸的三个凸耳，三个凸耳沿圆环底座的外周对称分布，每个凸耳上分别平行间隔开设置两个升降台13，升降台13的下表面固定安装在凸耳上，升降台13的上表面作为安装面，固定安装有转接板15，优选地，升降台13采用水平电动升降台，配有步进电机和通信接口，通过运动控制器可对其实现自动化控制，使得转接板15可相对于静平台11上下移动。转接板15包括l型的第一板和t型的第二板，第一板的第一面固定安装在升降台13的上表面上，第一板的第二面向上延伸，第一板的内侧还设置有加强筋，以提高转接板15的刚度，第二板的底面固定安装在第一板的第二面外侧，第二板的安装部的底部安装有导向筒，与安装在静平台11上的导向柱14相对可滑动设置，以提高转接板15升降的稳定性。可选地，在导向柱14和静平台11之间固定设置有过渡板，设置过渡板可以有效地减少导向元件（导向柱14和导向筒）的高度，以提高6
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pss并联机构1的稳定性。优选地，导向柱14还设置有调整手柄，通过调整手柄可以调整导向元件的行程。第二板的安装部的顶部安装有第一球铰副17，通过第一球铰副17连接至连杆16的一端。
27.动平台12为中心带安装孔的圆环，与静平台11位于不同的高度并且大体上同心。动平台12相对应的位置安装有第二球铰副18，通过第二球铰副18连接至连杆16的另一端。动平台12的整体尺寸小于静平台11的整体尺寸。
28.本实施例中，升降台13、导向柱14和转接板15构成了移动副（p副），与第一球铰副17（s副）和第二球铰副18（s副）一起共同组成了一条pss运动支链。
29.优选地，连杆16还可以通过运动控制器实现伸缩控制。
30.在一些实施例中，连杆16采用电动缸驱动，有利于精密调姿的需求，调姿精度可达微米级；在另一些实施例中，连杆16采用气缸驱动，通过调整气压即可对末端出力进行修正，有利于恒力浮动的需求。
31.如图3所示，末端执行器5通过动平台12的中心孔以及设置在动平台12上的安装孔可拆卸固定在6
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pss并联机构1上，还可以具有不同的功能部件，以实现不同的高精密工件的加工、装配、转运功能。
32.在一些实施例中，如图4所示，还包括呈正六边形状的框架4，框架4由刚性材料制成，通过三个凸耳固定至静平台11，起到了固定和防护的作用。
33.在一些实施例中，如图5所示，框架4还包括带中心孔的顶板，中心孔的内径与动平台12的外径相配合，末端执行器5安装在动平台12的中心。当动平台12伸出框架4外部时，末端系统为柔性；当动平台12与框架4的顶板处于同一高度时，末端执行器5与框架4刚性连接时，末端系统为刚性，由此，可做到刚性和柔性之间自由切换，可以满足不同刚性的高精密工件的加工、装配、转运需求。优选地。框架4的侧壁和顶板之间还设置有加强筋，以增加框架4的刚性。
34.在一些实施例中，如图1所示，还包括安装在框架4上的视觉系统（通常是视觉相机6），通过视觉相机6采集的图像，反馈偏移量，可以达到更精密的控制效果。
35.具体工作流程如下：1、串联机器人3移动至待加工/装配工件附近；2、视觉相机6拍摄，反馈偏移量；3、6
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pss并联机构1进行姿态调整；4、末端执行器5启动，完成工件加工/装配。
36.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。