專利名稱：一種三維平動一維轉動的四自由度并聯焊接機器人的制作方法
技術領域：
本發明涉及焊接機器人領域，特別是一種三維平動一維轉動的四自由度并聯焊接機器人。
背景技術：
工業機器人是一種多用途的、可重復編程的自動控制操作機(Manipulator)，具有三個或更多可編程的軸，用于工業自動化領域。為了適應不同的用途，機器人最后一個軸的機械接口，通常是一個連接法蘭，可接裝不同工具或稱末端執行器。焊接機器人就是在工業機器人的末軸法蘭裝接焊鉗或焊(割)槍的，使之能進行焊接，切割或熱噴涂。據不完全統計，全世界在役的工業機器人有近一半為焊接機器人。而目前各國生產的焊接用機器人基本上都屬于關節機器人，絕大部分有6個軸。其中，1、2、3軸可將末端工具送到不同的空間位置，而4、5、6軸解決工具姿態的不同要求。傳統上的焊接機器人大都采用開鏈式串聯機構，這樣電機都裝在關節處，導致手臂笨重、剛性差、慣量大、關節誤差累積等問題的出現。 本發明是提供一種多自由度可控機構式新型焊接機器人，本焊接機器人采用可控并聯式機構，能很好解決開鏈式串聯焊接機器人的不足。

發明內容
本發明的目的在于提供一種三維平動一維轉動的四自由度并聯焊接機器人，解決傳統自由度數大于支鏈數的并聯機構剛性差、慣量大、關節誤差累積等問題。本發明通過以下技術方案達到上述目的一種三維平動一維轉動的四自由度并聯焊接機器人，包括第一兩自由度閉環子鏈、第二兩自由度閉環子鏈和執行機構子鏈，其機構和鏈接方式為所述第一兩自由度閉環子鏈由第一直線驅動器、第二直線驅動器以及機架連接而成，第一直線驅動器通過第一轉動副連接到機架上，第一直線驅動器通過第二轉動副與第二直線驅動器連接，第二直線驅動器另一端通過第三轉動副連接到機架上，所述第二兩自由度閉環子鏈由第三直線驅動器、第四直線驅動器以及機架連接而成，第三直線驅動器通過第四轉動副連接到機架上，第三直線驅動器通過第五轉動副與第四直線驅動器連接，第四直線驅動器另一端通過第六轉動副連接到機架上，所述執行機構子鏈由第一轉臺、第二轉臺、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿以及法蘭盤連接而成，第一轉臺通過第二轉動副與第一直線驅動器連接，第一轉臺通過第七轉動副與第一連桿連接，第一轉臺通過第八轉動副與第二連桿連接，第一連桿另一端通過第九轉動副與法蘭盤連接，第二連桿另一端通過第十轉動副與法蘭盤連接，第二轉臺通過五轉動副與第三直線驅動器連接，第二轉臺通過第十一轉動副與第三連桿連接，第二轉臺通過第十二轉動副與第四連桿連接，第三連桿另一端通過第九轉動副與法蘭盤和第一連桿連接，第四連桿另一端通過第十三轉動副與法蘭盤連接。第一轉臺和第二轉臺在平面內的運動可實現法蘭盤在空間的自由度運動，
所述第一轉動副、第二轉動副、第三轉動副、第四轉動副、第五轉動副、第六轉動副的旋轉軸線相互平行，第七轉動副、第八轉動副、第九轉動副、第十轉動副、第i^一轉動副、 第十二轉動副、第十三轉動副的旋轉軸線相互平行，第一連桿與第二連桿等長平行，第三連桿與第四連桿等長平行。本發明的突出優點在于I、直線驅動器均安裝在機架上，桿件都可以做成輕桿，有效降低機構重量，機構剛性好、慣量小，動力學性能好；2、通過兩個對稱結構的閉環子鏈控制法蘭盤運動輸出，機構運動學正、逆問題求解容易，控制方便；3、通過在法蘭盤上安裝各種不同用途的末端執行器，本機構可應用到抓取、搬運、 碼垛、裝配等領域。


圖
示意圖。圖示意圖。圖示意圖。圖示意圖。圖示意圖。圖示意圖。圖示意圖。
為本發明所述一種三維平動一維轉動的四自由度并聯焊接機器人第一結構為本發明所述一種三維平動一維轉動的四自由度并聯焊接機器人第二結構為本發明所述一種三維平動一維轉動的四自由度并聯焊接機器人第一工作為本發明所述一種三維平動一維轉動的四自由度并聯焊接機器人第二工作為本發明所述一種三維平動一維轉動的四自由度并聯焊接機器人第三工作為本發明所述一種三維平動一維轉動的四自由度并聯焊接機器人第四工作為本發明所述一種三維平動一維轉動的四自由度并聯焊接機器人第五工作
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明的技術方案作進一步說明。對照圖I和圖2，一種含閉環子鏈的四自由度并聯機構，包括第一兩自由度閉環子鏈、第二兩自由度閉環子鏈和執行機構子鏈。所述第一兩自由度閉環子鏈由第一直線驅動器2、第二直線驅動器5以及機架I連接而成，第一直線驅動器2通過第一轉動副3連接到機架I上，第一直線驅動器2另一端通過第二轉動副24與第二直線驅動器5連接，第二直線驅動器5另一端通過第三轉動副4連接到機架I上。所述第二兩自由度閉環子鏈由第三直線驅動器12、第四直線驅動器15以及機架I 連接而成，第三直線驅動器12通過第四轉動副13連接到機架I上，第三直線驅動器12另一端通過第五轉動副25與第四直線驅動器15連接，第四直線驅動器15另一端通過第六轉動副14連接到機架I上。所述執行機構子鏈由第一轉臺7、第二轉臺9、第一連桿18、第二連桿19、第三連桿 17、第四連桿16以及法蘭盤20連接而成，第一轉臺7通過第二轉動副24與第一直線驅動器2連接,第一轉臺7通過第七轉動副8與第一連桿18連接,第一轉臺7通過第八轉動副 6與第二連桿19連接，第一連桿18另一端通過第九轉動副22與法蘭盤20連接，第二連桿 19另一端通過第十轉動副21與法蘭盤20連接，第二轉臺9通過第五轉動副25與第三直線驅動器12連接，第二轉臺9通過第i^一轉動副10與第三連桿17連接，第二轉臺9通過第十二轉動副11與第四連桿16連接，第三連桿17另一端通過第九轉動副22與法蘭盤20和第一連桿18連接，第四連桿16另一端通過第十三轉動副23與法蘭盤20連接。第一轉臺 7和第二轉臺9在平面內的運動可實現法蘭盤20在空間的四自由度運動。所述第一轉動副3、第二轉動副24、第三轉動副4、第四轉動副13、第五轉動副25、 第六轉動副14的旋轉軸線相互平行，第七轉動副8、第八轉動副6、第九轉動副22、第十轉動副21、第十一轉動副10、第十二轉動副11、第十三轉動副23的旋轉軸線相互平行，第一連桿 18與第二連桿19等長平行，第三連桿17與第四連桿16等長平行。對照圖3和圖4，第一轉臺4和第二轉臺21在運動空間內運動可實現法蘭盤13的上下平移。所述第一轉動副3、第二轉動副24、第三轉動副4、第四轉動副13、第五轉動副25、 第六轉動副14的旋轉軸線相互平行，第七轉動副8、第八轉動副6、第九轉動副22、第十轉動副21、第十一轉動副10、第十二轉動副11、第十三轉動副23的旋轉軸線相互平行，第一連桿 18與第二連桿19等長平行，第三連桿17與第四連桿16等長平行。對照圖5，第一轉臺4和第二轉臺21在運動空間內運動可實現法蘭盤13繞自身軸線的ー維轉動。對照圖6，第一轉臺4和第二轉臺21在運動空間內運動可實現法蘭盤13的前后平
移。對照圖7，第一轉臺4和第二轉臺21在運動空間內運動可實現法蘭盤13的左右平移。
權利要求
1.一種三維平動一維轉動的四自由度并聯焊接機器人，包括第一兩自由度閉環子鏈、 第二兩自由度閉環子鏈和執行機構子鏈，其特征在于，其機構和鏈接方式為所述第一兩自由度閉環子鏈由第一直線驅動器、第二直線驅動器以及機架連接而成， 第一直線驅動器通過第一轉動副連接到機架上，第一直線驅動器另一端通過第二轉動副與第二直線驅動器連接，第二直線驅動器另一端通過第三轉動副連接到機架上，所述第二兩自由度閉環子鏈由第三直線驅動器、第四直線驅動器以及機架連接而成， 第三直線驅動器通過第四轉動副連接到機架上，第三直線驅動器另一端通過第五轉動副與第四直線驅動器連接，第四直線驅動器另一端通過第六轉動副連接到機架上，所述執行機構子鏈由第一轉臺、第二轉臺、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿以及法蘭盤連接而成，第一轉臺通過第二轉動副與第一直線驅動器連接，第一轉臺通過第七轉動副與第一連桿連接，第一轉臺通過第八轉動副與第二連桿連接，第一連桿另一端通過第九轉動副與法蘭盤連接，第二連桿另一端通過第十轉動副與法蘭盤連接，第二轉臺通過第五轉動副與第三直線驅動器連接，第二轉臺通過第十一轉動副與第三連桿連接，第二轉臺通過第十二轉動副與第四連桿連接，第三連桿另一端通過第九轉動副與法蘭盤和第一連桿連接，第四連桿另一端通過第十三轉動副與法蘭盤連接，第一轉臺和第二轉臺在平面內的運動可實現法蘭盤在空間的四自由度運動，所述第一轉動副、第二轉動副、第三轉動副、第四轉動副、第五轉動副、第六轉動副的旋轉軸線相互平行，第七轉動副、第八轉動副、第九轉動副、第十轉動副、第i^一轉動副、第十二轉動副、第十三轉動副的旋轉軸線相互平行，第一連桿與第二連桿等長平行，第三連桿與第四連桿等長平行。
全文摘要
本發明涉及一種三維平動一維轉動的四自由度并聯焊接機器人，包括第一兩自由度閉環子鏈、第二兩自由度閉環子鏈以及執行機構子鏈。所述第一兩自由度閉環子鏈、第二兩自由度閉環子鏈在同一平面內。第一兩自由度閉環子鏈可控制第一轉臺在平面內做二自由度運動，第二兩自由度閉環子鏈可控制第二轉臺在平面內做二自由度運動。第一轉臺和第二轉臺的運動可實現法蘭盤在空間內的四自由度運動。本發明通過兩個閉環子鏈來控制兩個轉臺在平面的運動，從而實現法蘭盤的空間四自由度運動，具有結構緊湊控制簡單的優點，且所有主動桿都連接在機架上，桿件能做成輕桿，機構運動慣量小，動力學性能好，閉環子鏈由液壓驅動，承載能力大。
文檔編號B23K37/02GK102601788SQ20121008481
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月28日 優先權日2012年3月28日
發明者張 林, 潘宇晨, 王紅州, 蔡敢為, 高德中 申請人:廣西大學