专利名称：一种三维平动一维整周转动的并联焊接机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及焊接机器人领域，特别是一种三维平动一维整周转动的并联焊接机器人。
背景技术：
工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机(Manipulator)，具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化领域。为了适应不同的用途，机器人最后一个轴的机械接口，通常是一个连接法兰，可接装不同工具或称末端执行器。焊接机器人就是在工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊(割)枪的，使之能进行焊接，切割或热喷涂。据不完全统计，全世界在役的工业机器人有近一半为焊接机器人。而目前各国生产的焊接用机器人基本上都属于关节机器人，绝大部分有6个轴。其中，1、2、3轴可将末端工具送到不同的空间位置，而4、5、6轴解决工具姿态的不同要求。传统上的焊接机器人大都采用开链式串联机构，这样电机都装在关节处，导致手臂笨重、刚性差、惯量大、关节误差累积等问题的出现。 本发明是提供一种多自由度可控机构式新型焊接机器人，本焊接机器人采用可控并联式机构，能很好解决开链式串联焊接机器人的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三维平动一维整周转动的并联焊接机器人，解决传统自由度数大于支链数的并联焊接机器人刚性差、惯量大、关节误差累积等问题。本发明通过以下技术方案达到上述目的一种三维平动一维整周转动的并联焊接机器人，包括第一 RPRR闭环子链、第二 RPRR闭环子链和执行机构子链，其结构和连接方式为所述第一 RPRR闭环子链由第一主动杆、第一连杆、第一转台、第一直线驱动器连接而成，第一主动杆通过第一转动副连接在机架上，第一主动杆由第一伺服电机驱动，第一主动杆另一端通过第一移动副与第一连杆连接，第一连杆另一端通过第二转动副与第一转台连接，第一转台另一端通过第三移动副与第一直线驱动器连接，第一直线驱动器另一端通过第一转动副连接在机架上。所述第二 RPRR闭环子链由第二主动杆、第二连杆、第二转台、第二直线驱动器连接而成，第二主动杆通过第一转动副连接在机架上，第二主动杆由第二伺服电机驱动，第二主动杆另一端通过第二移动副与第二连杆连接，第二连杆另一端通过第四移动副与第二转台连接，第二转台另一端通过第五转动副与第二直线驱动器连接，第二直线驱动器另一端通过第一转动副连接在机架上。所述执行机构子链由第一转台、第二转台、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆以及法兰盘连接而成，第三连杆通过第六转动副连接在第一转台上，第三连杆另一端通过第七转动副与法兰盘连接，第四连杆通过第八转动副连接在第一转台上，第四连杆通过第九转动副与法兰盘连接，第五连杆通过第十转动副连接在第二转台上，第五连杆另一端通过第七转动副与同平台和第三连杆连接，第六连杆通过第i—转动副连接在第二转台上，第六连杆另一端通过第十二转动副与法兰盘连接，法兰盘可实现三维平动一维整周转动的运动输出。所述第一转动副、第二转动副、第三转动副、第四转动副、第五转动副轴线相互平行，第六转动副、第七转动副、第八转动副、第九转动副、第十转动副、第十一转动副、第十二转动副轴线相互平行，第三连杆与第四连杆等长平行，第五连杆与第六连杆等长平行。本发明的突出优点在于I、驱动器均安装在机架上，杆件都可以做成轻杆，有效降低机构重量，机构刚性好、惯量小，动力学性能好；2、通过两个对称结构的闭环子链控制法兰盘运动输出，机构运动学正、逆问题求解容易，控制方便；3、通过在法兰盘上安装各种不同用途的末端执行器，本机构可应用到抓取、搬运、 码垛、装配等领域。
图I为本发明所述一种三维平动一维整周转动的并联焊接机器人的第一结构示意图。图2为本发明所述一种三维平动一维整周转动的并联焊接机器人的第二结构示意图。图3为本发明所述一种三维平动一维整周转动的并联焊接机器人的第一工作示意图。图4为本发明所述一种三维平动一维整周转动的并联焊接机器人的第二工作示意图。图5为本发明所述一种三维平动一维整周转动的并联焊接机器人的第三工作示意图。图6为本发明所述一种三维平动一维整周转动的并联焊接机器人的第四工作示意图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步说明。对照图I和图2，一种三维平动一维整周转动的并联焊接机器人，包括第一 RPRR闭环子链、第二 RPRR闭环子链和执行机构子链。所述第一 RPRR闭环子链由第一主动杆2、第一连杆4、第一转台5、第一直线驱动器8连接而成，第一主动杆2通过第一转动副23连接在机架I上，第一主动杆2由第一伺服电机25驱动,第一主动杆2另一端通过第一移动副3与第一连杆4连接,第一连杆4另一端通过第二转动副27与第一转台5连接，第一转台5另一端通过第三移动副28与第一直线驱动器8连接，第一直线驱动器另一端通过第一转动副24连接在机架I上。所述第二 RPRR闭环子链由第二主动杆17、第二连杆19、第二转台22、第二直线驱动器23连接而成，第二主动杆17通过第一转动副24连接在机架I上，第二主动杆由第二伺服电机26驱动，第二主动杆17另一端通过第二移动副18与第二连杆19连接，第二连杆 19另一端通过第四移动副29与第二转台22连接，第二转台22另一端通过第五转动副30 与第二直线驱动器23连接，第二直线驱动器23另一端通过第一转动副24连接在机架I上。所述执行机构子链由第一转台5、第二转台22、第三连杆9、第四连杆10、第五连杆
15、第六连杆16以及法兰盘14连接而成，第三连杆9通过第六转动副7连接在第一转台5 上，第三连杆9另一端通过第七转动副12与法兰盘14连接，第四连杆10通过第八转动副6连接在第一转台5上，第四连杆10通过第九转动副11与法兰盘14连接，第五连杆15通过第十转动副20连接在第二转台22上，第五连杆15另一端通过第七转动副12与同平台14 和第三连杆9连接，第六连杆16通过第i^一转动副21连接在第二转台22上，第六连杆16 另一端通过第十二转动副13与法兰盘14连接法，法兰盘14可实现三维平动一维整周转动的运动输出。所述第一转动副24、第二转动副27、第三转动副28、第四转动副29、第五转动副30 轴线相互平行，第六转动副7、第七转动副12、第八转动副6、第九转动副U、第十转动副20、 第十一转动副21、第十二转动副13轴线相互平行，第三连杆9与第四连杆10等长平行，第五连杆15与第六连杆16等长平行。对照图3和图4，第一转台5和第二转台22在运动空间内运动可实现法兰盘14的左右平移。对照图5，第一转台5和第二转台22在运动空间内运动可实现法兰盘14绕自身轴线的一维整周转动。对照图6，第一转台5和第二转台22在运动空间内运动可实现法兰盘14的前后平移。
权利要求
1 .一种三维平动一维整周转动的并联焊接机器人，包括第一 RPRR闭环子链、第二 RPRR 闭环子链和执行机构子链，其特征在于，其结构和连接方式为所述第一 RPRR闭环子链由第一主动杆、第一连杆、第一转台、第一直线驱动器连接而成，第一主动杆通过第一转动副连接在机架上，第一主动杆由第一伺服电机驱动，第一主动杆另一端通过第一移动副与第一连杆连接，第一连杆另一端通过第二转动副与第一转台连接，第一转台另一端通过第三移动副与第一直线驱动器连接，第一直线驱动器另一端通过第一转动副连接在机架上，所述第二 RPRR闭环子链由第二主动杆、第二连杆、第二转台、第二直线驱动器连接而成，第二主动杆通过第一转动副连接在机架上，第二主动杆由第二伺服电机驱动，第二主动杆另一端通过第二移动副与第二连杆连接，第二连杆另一端通过第四移动副与第二转台连接，第二转台另一端通过第五转动副与第二直线驱动器连接，第二直线驱动器另一端通过第一转动副连接在机架上，所述执行机构子链由第一转台、第二转台、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆以及法兰盘连接而成，第三连杆通过第六转动副连接在第一转台上，第三连杆另一端通过第七转动副与法兰盘连接，第四连杆通过第八转动副连接在第一转台上，第四连杆通过第九转动副与法兰盘连接，第五连杆通过第十转动副连接在第二转台上，第五连杆另一端通过第七转动副与同平台和第三连杆连接，第六连杆通过第十一转动副连接在第二转台上，第六连杆另一端通过第十二转动副与法兰盘连接，所述第一转动副、第二转动副、第三转动副、第四转动副、第五转动副轴线相互平行，第六转动副、第七转动副、第八转动副、第九转动副、第十转动副、第i^一转动副、第十二转动副轴线相互平行，第三连杆与第四连杆等长平行，第五连杆与第六连杆等长平行。
全文摘要
本发明涉及一种三维平动一维整周转动的并联焊接机器人，包括第一RPRR闭环子链、第二RPRR闭环子链以及执行机构子链。所述第一RPRR闭环子链、第二RPRR闭环子链控杆转动轴在同一轴线。第一RPRR闭环子链可控制第一转台在平面内做二自由度运动，可做整周回转运动，第二RPRR闭环子链可控制第二转台在平面内做二自由度运动，可做整周回转运动。第一转台和第二转台的运动可实现法兰盘在空间内的四自由度运动。本发明通过两个闭环子链来控制两个转台在平面的运动，从而实现法兰盘的空间四自由度运动，具有结构紧凑控制简单的优点，且所有主动杆都连接在机架上，杆件能做成轻杆，机构运动惯量小，动力学性能好。
文档编号B23K37/02GK102601791SQ201210084859
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月28日 优先权日2012年3月28日
发明者张 林, 潘宇晨, 王红州, 蔡敢为, 高德中 申请人:广西大学