一种可用于小五金打磨的五自由度机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，具体是一种可用于小五金打磨的五自由度机器人。

背景技术：

在五金件加工中，压铸、锻造是常用的加工手段。采用这种方法加工虽然效率高、强度好，但是工件表面粗糙度高、存在大量的飞边、毛刺等，需要进行表面打磨抛光。在很长一段时间内，五金行业中的打磨作业主要依赖人工进行，存在产品质量参差不齐、效率低下、危害工人健康等问题。在我国人口红利消耗殆尽、人工成本逐年上升的大坏境下，为适应产品质量要求的不断提升以及工人对工作环境安全与健康要求的日益提高，以机器人打磨替代手工打磨是五金产业发展的必然趋势。

五金件打磨要求机器人至少具有五个自由度，且有足够的转动能力。此外，现代产品质量要求高，为获得好的打磨精度，对机器人的刚度也有较高的要求。目前，应用于打磨作业的大部分是串联式机器人(cn111421435a，cn111086013a)。这类机器人转动能力高、灵活性好，但具有误差累积特点，精度低，悬臂式结构刚度差，动态特性差。为提高打磨质量，推动机器人打磨技术的广泛应用，提出一种刚度好、精度高、动力学特性好的可用于小五金打磨的五自由度机器人很有必要。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是克服背景技术存在的不足，提供一种可用于小五金打磨的五自由度机器人，该机器人应具有刚度好、精度高、动力学特性好等优点。

本实用新型的技术方案是：

一种可用于小五金打磨的五自由度机器人，包括移动工作台、机架；其特征在于：该五自由度机器人还包括由第一末端平台与第二末端平台连接而成且带有打磨头的组合平台以及并联连接在机架与组合平台之间的四个第一分支；

每个第一分支包括依次连接在机架与组合平台之间的机架转动副、由第一滑块与导杆配合形成的第一移动副以及第一虎克铰或者球副；

四个第一分支中，其中两个第一分支连接在机架与第一末端平台之间，另外两个第一分支连接在机架与第二末端平台之间。

所述机架转动副中的第一轴承座和第二轴承座安装在机架上，机架转动副中的转轴与所述第一滑块固定；机架转动副轴线平行于第一虎克铰与导杆连接的转动轴轴线，且垂直于第一移动副轴线。

所述四个第一分支中的机架转动副轴线相互平行；所述第一末端平台和第二末端平台通过末端转动副连接，或者通过末端移动副连接。

两个第一分支的第一虎克铰与第一末端平台连接的转动轴轴线重合；另外两个第一分支的第一虎克铰与第二末端平台连接的转动轴轴线重合。

第一虎克铰与第一末端平台连接的转动轴轴线平行于第一虎克铰与第二末端平台连接的转动轴轴线以及末端转动副轴线，且垂直于末端移动副滑动轴线。

连接在第一末端平台上的两个第一分支中两个球副中心连线平行于连接在第二末端平台上的两个第一分支中两个球副中心连线以及末端转动副轴线，且垂直于末端移动副滑动轴线。

所述移动工作台可相对于机架移动。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提出的机器人具有五个自由度，具有结构简单、刚度好、精度高、动力学特性好等优点，可用于五金件、汽车轮毂打磨等领域。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的立体结构示意图。

图2为本实用新型实施例二的立体结构示意图。

图3为本实用新型实施例三的立体结构示意图。

图4为本实用新型实施例四的立体结构示意图。

图5为实施例一和实施例二中第一分支的立体结构示意图。

图6为实施例三和实施例四中第一分支的立体结构示意图。

图7为第一滑块的立体结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例一

如图1，5，7所示，一种可用于小五金打磨的五自由度机器人，包括安装在机架(图中省略)上的移动工作台；这些与现有的机构类同

本实用新型的改进是：该机器人还包括由第一末端平台1与第二末端平台2连接而成且带有打磨头的组合平台以及并联连接在机架与组合平台之间的四个第一分支。其中：两个第一分支并联连接在机架与第一末端平台之间，另外两个第一分支并联连接在机架与第二末端平台之间。所述第一分支包括依次连接在机架与第一末端平台(或者第二末端平台)之间的机架转动副、由第一滑块13与导杆14配合形成的第一移动副以及第一虎克铰15；机架转动副中第一轴承座11和第二轴承座1第一虎克铰的第二转动安装在机架上，机架转动副中的转轴16(转轴两端分别与第一轴承座和第二轴承座可转动地插接配合)与第一滑块固定；机架转动副轴线平行于第一虎克铰的第一转动轴线(即第一虎克铰与导杆连接的转动轴轴线)，且垂直于第一移动副轴线。

四个第一分支中机架转动副轴线相互平行；第一末端平台和第二末端平台通过末端转动副4连接；连接在第一末端平台上的两个第一分支中第一虎克铰的第二转动轴线(即第一虎克铰与第一末端平台连接的转动轴轴线)重合；连接在第二末端平台上的两个第一分支中第一虎克铰的第二转动轴线(即第一虎克铰与第二末端平台连接的转动轴轴线)重合，且平行于连接在第一末端平台上的两个第一分支中第一虎克铰的第二转动轴线以及末端转动副轴线。

移动工作台是一个可相对于机架移动的平台。

本实施例中，并联机构的驱动副为各分支上的移动副，驱动方式可选用滚珠丝杠(图中省略)；移动工作台的驱动方式可选用滚珠丝杠；打磨头可固定于第一末端平台或者第二末端平台上，待打磨工件固定于移动工作台上，当驱动副运动时，打磨头相对于待打磨工件具有三移动和两转动运动，可完成五轴打磨任务。

实施例二

如图2，5，7所示的可用于小五金打磨的五自由度机器人，结构与实施例一的结构类似，不同之处在于：实施例二的第一末端平台和第二末端平台通过末端移动副5连接。所述末端移动副滑动轴线，垂直于第一虎克铰的第一虎克铰的第二转动轴轴线。

实施例三

如图3，6，7所示的可用于小五金打磨的五自由度机器人，结构与实施例一的结构类似，不同之处在于：实施例三的第一分支中，导杆与第一末端平台(或者第二末端平台)之间通过球副17连接。连接在第一末端平台上的两个第一分支中两个球副中心连线平行于连接在第二末端平台上的两个第一分支中两个球副中心连线以及末端转动副轴线。

实施例四

如图4，6，7所示的可用于小五金打磨的五自由度机器人，结构与实施例三的结构类似，不同之处在于：实施例四的第一末端平台和第二末端平台通过末端移动副5连接。所述末端移动副滑动轴线，垂直于第一末端平台上的两个第一分支中两个球副中心连线。

技术特征：

1.一种可用于小五金打磨的五自由度机器人，包括移动工作台(3)、机架；其特征在于：该五自由度机器人还包括由第一末端平台(1)与第二末端平台(2)连接而成且带有打磨头的组合平台以及并联连接在机架与组合平台之间的四个第一分支；

每个第一分支包括依次连接在机架与组合平台之间的机架转动副、由第一滑块与导杆配合形成的第一移动副以及第一虎克铰(15)或者球副(17)；

四个第一分支中，其中两个第一分支连接在机架与第一末端平台之间，另外两个第一分支连接在机架与第二末端平台之间。

2.根据权利要求1所述的可用于小五金打磨的五自由度机器人，其特征在于：所述机架转动副中的第一轴承座和第二轴承座安装在机架上，机架转动副中的转轴(16)与所述第一滑块固定；机架转动副轴线平行于第一虎克铰与导杆连接的转动轴轴线，且垂直于第一移动副轴线。

3.根据权利要求2所述的可用于小五金打磨的五自由度机器人，其特征在于：所述四个第一分支中的机架转动副轴线相互平行；所述第一末端平台和第二末端平台通过末端转动副(4)连接，或者通过末端移动副(5)连接。

4.根据权利要求3所述的可用于小五金打磨的五自由度机器人，其特征在于：两个第一分支的第一虎克铰与第一末端平台连接的转动轴轴线重合；另外两个第一分支的第一虎克铰与第二末端平台连接的转动轴轴线重合。

5.根据权利要求4所述的可用于小五金打磨的五自由度机器人，其特征在于：第一虎克铰与第一末端平台连接的转动轴轴线平行于第一虎克铰与第二末端平台连接的转动轴轴线以及末端转动副轴线，且垂直于末端移动副滑动轴线。

6.根据权利要求5所述的可用于小五金打磨的五自由度机器人，其特征在于：连接在第一末端平台上的两个第一分支中两个球副中心连线平行于连接在第二末端平台上的两个第一分支中两个球副中心连线以及末端转动副轴线，且垂直于末端移动副滑动轴线。

7.根据权利要求6所述的可用于小五金打磨的五自由度机器人，其特征在于：所述移动工作台可相对于机架移动。

技术总结
本实用新型涉及机器人技术领域。目的是提供一种可用于小五金打磨的五自由度机器人，该机器人应具有刚度好、精度高、动力学特性好等优点。技术方案是：一种可用于小五金打磨的五自由度机器人，包括移动工作台、机架；其特征在于：该五自由度机器人还包括由第一末端平台与第二末端平台连接而成且带有打磨头的组合平台以及并联连接在机架与组合平台之间的四个第一分支；每个第一分支包括依次连接在机架与组合平台之间的机架转动副、由第一滑块与导杆配合形成的第一移动副以及第一虎克铰或者球副；四个第一分支中，其中两个第一分支连接在机架与第一末端平台之间，另外两个第一分支连接在机架与第二末端平台之间。

技术研发人员：叶伟;龚朝鑫;谢镇涛;李秦川
受保护的技术使用者：浙江理工大学
技术研发日：2020.08.10
技术公布日：2021.01.15