一種並聯可控機構式鑽孔機器人機構的製作方法

2023-06-23 20:58:56

專利名稱：一種並聯可控機構式鑽孔機器人機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及鑽孔機器人領域，特別是一種並聯可控機構式鑽孔機器人機構。
背景技術：
鑽孔機器人是自動執行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現各種功 能的一種機器。它可以接受人類智慧，也可以按照預先編排的程序執行。鑽孔機器人在工 業生產中能代替人做某些單調、頻繁和重複的長時間作業，或是精密加工等對精度要求高 的作業，廣泛應用於機械加工和生產裝配等工序上，以及煤礦等障礙物多、環境條件惡劣的 工作場所中。現有的鑽孔機器人基本上都屬於關節機器人，因其具有較大工作空間和較為 靈活的動作得到了廣泛應用。但這類傳統開鏈式串聯機器人機構因其自身結構的限制，電 機都需要安裝在連接處，會導致手臂重量大、剛性差、慣量大、關節誤差累積、機構動力學性 能較差等問題，難以滿足高速高精度定位、多角度可調等鑽孔作業要求。

發明內容
本發明目的在於提供一種並聯可控機構式鑽孔機器人機構，解決傳統開鏈式串聯 鑽孔機器人機構的電機安裝在其鉸接處，導致手臂重量大、剛性差、慣量大、關節誤差累積、 機構動力學性能較差、負荷量較輕，難安裝體積、重量較大的工作裝置，難保證高速高精度 定位、多角度可調鑽孔作業要求等問題。本發明通過以下技術方案達到上述目的一種並聯可控機構式鑽孔機器人機構， 包括可控調整支鏈、帶閉環子鏈的中心支鏈、迴轉平臺、動平臺和機架。其結構和連接方式 為其中，所述機架安裝在迴轉平臺上。第一可控調整支鏈由第一主動杆、第一連杆組成。第一主動杆一端通過第一轉動 副連接到機架上，另一端通過第一胡克鉸與第一連杆連接。第一連杆另一端通過第一球面 副與動平臺連接。所述第一主動杆由第一伺服電機驅動。第二可控調整支鏈由第二主動杆、第二連杆組成。第二主動杆一端通過第二轉動 副連接到機架上，另一端通過第二胡克鉸與第二連杆連接。第二連杆另一端通過第二球面 副與動平臺連接。所述第二主動杆由第二伺服電機驅動。第三可控調整支鏈由第三主動杆、第三連杆組成。第三主動杆一端通過第三轉動 副連接到機架上，另一端通過第三胡克鉸與第三連杆連接。第三連杆另一端通過第三球面 副與動平臺連接。所述第三主動杆由第三伺服電機驅動。第四可控調整支鏈由第四主動杆、第四連杆組成。第四主動杆一端通過第四轉動 副連接到機架上，另一端通過第四胡克鉸與第四連杆連接。第四連杆另一端通過第四球面 副與動平臺連接。所述第四主動杆由第四伺服電機驅動。所述帶閉環子鏈的中心支鏈由第五主動杆、第五連杆、第六連杆、第七連杆組成， 第五主動杆一端通過第五轉動副與機架連接，另一端通過第六轉動副與第五連杆連接，第五連杆另一端通過第八轉動副與第六連杆、第七連杆連接，第六連杆另一端通過第七轉動 副與機架連接，第七連杆另一端通過第五球面副與動平臺連接。所述第五主動杆由第五伺 服電機驅動。所述動平臺有法蘭盤，動平臺通過第一球面副、第二球面副、第三球面副、第四球 面副、第五球面副分別與第一可控調整支鏈、第二可控調整支鏈、第三可控調整支鏈、第四 可控調整支鏈、帶閉環子鏈的中心支鏈連接。所述法蘭盤上可安裝鑽槍、噴塗裝置、焊槍等 各種末端執行器。所述機架上安裝有第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機、第四伺服電機、 第五伺服電機，各伺服電機平行布置。機架安裝在迴轉平臺上，實現整個機器人機構在工作 空間內靈活多變工作要求。本發明的突出優點在於1，採用帶閉環子鏈的並聯結構形式，不僅具有傳統並聯機器人剛度重量比大，承 載能力強、誤差累積小等優點，而且比傳統並聯式機器人運動空間大，更靈活。2，所有伺服電機均安裝在機架上，機器人運動慣量小，動力學性能好，能較好滿足 各類高精度大載荷鑽孔作業的需求。


圖1為本發明所述並聯可控機構式鑽孔機器人機構的結構示意圖。圖2為本發明所述並聯可控機構式鑽孔機器人機構第一可控調整支鏈結構示意 圖。圖3為本發明所述並聯可控機構式鑽孔機器人機構第二可控調整支鏈結構示意 圖。圖4為本發明所述並聯可控機構式鑽孔機器人機構第三可控調整支鏈結構示意 圖。圖5為本發明所述並聯可控機構式鑽孔機器人機構第四可控調整支鏈結構示意 圖。圖6為為本發明所並聯可控機構式鑽孔機器人機構中心支鏈機構示意圖。圖7為本發明所述並聯可控機構式鑽孔機器人機構伺服電機布置示意圖。圖8為本發明所述並聯可控機構式鑽孔機器人機構動平撞球副布置示意圖。圖9為本發明所述並聯可控機構式鑽孔機器人機構動平臺法蘭盤結構示意圖。圖10為本發明所述並聯可控機構式鑽孔機器人機構安裝在平臺上的第一種工作 狀態示意圖。圖11為本發明所述並聯可控機構式鑽孔機器人機構安裝在平臺上的第二種工作 狀態示意圖。圖12為本發明所述並聯可控機構式鑽孔機器人機構安裝在平臺上的第三種工作 狀態示意圖。圖13為本發明所述並聯可控機構式鑽孔機器人機構安裝在平臺上的第四種工作 狀態示意圖。
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1、7、8和9，一種並聯可控機構式鑽孔機器人機構，包括一條帶閉環子鏈的 中心支鏈、四條可控調整支鏈、帶法蘭盤15的動平臺13、機架2及迴轉平臺1。所述機架2 安裝在迴轉平臺1上，實現整個機器人機構在工作空間內的靈活多變的工作要求。對照圖1、2，所述第一可控調整支鏈由第一主動杆6、第一連杆10組成。第一主動 杆6 —端通過第一轉動副3連接到機架2上，另一端通過第一胡克鉸7與第一連杆10連接。 第一連杆10另一端通過第一球面副12與動平臺13連接。所述第一主動杆6由第一伺服 電機34驅動。對照圖1、3，所述第二可控調整支鏈由第二主動杆23、第二連杆8組成。第二主動 杆23 —端通過第二轉動副M連接到機架2上，另一端通過第二胡克鉸22與第二連杆8連 接。第二連杆8另一端通過第二球面副11與動平臺13連接。所述第二主動杆23由第二 伺服電機35驅動。對照圖1、4，所述第三可控調整支鏈由第三主動杆31、第三連杆20組成。第三主 動杆31 —端通過第三轉動副33連接到機架2上，另一端通過第三胡克鉸沈與第三連杆20 連接。第三連杆20另一端通過第三球面副16與動平臺13連接。所述第三主動杆31由第 三伺服電機36驅動。對照圖1、5，所述第四可控調整支鏈由第四主動杆觀、第四連杆18組成。第四主 動杆觀一端通過第四轉動副30連接到機架2上，另一端通過第四胡克鉸25與第四連杆18 連接。第四連杆18另一端通過第四球面副17與動平臺13連接。所述第四主動杆觀由第 四伺服電機37驅動。對照圖1、6，所述帶閉環子鏈的中心支鏈由第五主動杆四、第五連杆21、第六連杆 5、第七連杆19組成，第五主動杆四一端通過第五轉動副32與機架2連接，另一端通過第 六轉動副27與第五連杆21連接，第五連杆21另一端通過第八轉動副9與第六連杆5、第七 連杆19連接，第六連杆5另一端通過第七轉動副4與機架2連接，第七連杆19另一端通過 第五球面副14與動平臺13連接。所述第五主動杆四由第五伺服電機38驅動。對照圖8、9，所述動平臺13有法蘭盤15，動平臺13通過第一球面副12、第二球面 副11、第三球面副16、第四球面副17、第五球面副14分別與第一可控調整支鏈、第二可控調 整支鏈、第三可控調整支鏈、第四可控調整支鏈、帶閉環子鏈的中心支鏈連接。所述法蘭盤 15上安裝鑽槍、噴塗裝置、焊槍等各種末端執行器。對照圖7，所述機架2上安裝有第一伺服電機34、第二伺服電機35、第三伺服電機 36、第四伺服電機37、第五伺服電機38，各伺服電機平行布置。機架2安裝在迴轉平臺1上， 實現整個機器人機構在工作空間內靈活多變的鑽孔工作要求。對照圖10，所述空間並聯可控機構式鑽孔機器人機構的第一伺服電機34、第二伺 服電機35、第三伺服電機36、第四伺服電機37、第五伺服電機38聯合驅動，並配合迴轉平臺 1的轉動，完成正前方低位鑽孔任務。對照圖11，所述空間並聯可控機構式鑽孔機器人機構的第一伺服電機34、第二伺 服電機35、第三伺服電機36、第四伺服電機37、第五伺服電機38聯合驅動，並配合迴轉平臺 1的轉動，完成右上方高位鑽孔任務。
對照圖12，所述空間並聯可控機構式鑽孔機器人機構的第一可控調整支鏈、第二 可控調整支鏈、第三可控調整支鏈、第四可控調整支鏈的配合，完成動平臺的姿態調整工 作。對照圖13，所述空間並聯可控機構式鑽孔機器人機構的第一伺服電機34、第二伺 服電機35、第三伺服電機36、第四伺服電機37、第五伺服電機38聯合驅動，並配合迴轉平臺 1的轉動，完成正前方遠處鑽孔任務。
權利要求
1. 一種並聯可控機構式鑽孔機器人機構，基特徵在於，該機構包括可控調整支鏈、帶閉 環子鏈的中心支鏈、迴轉平臺、動平臺和機架，其結構和連接方式為第一可控調整支鏈由第一主動杆、第一連杆組成，第一主動杆一端通過第一轉動副連 接到機架上，另一端通過第一胡克鉸與第一連杆連接，第一連杆另一端通過第一球面副與 動平臺連接，所述第一主動杆由第一伺服電機驅動，第二可控調整支鏈由第二主動杆、第二連杆組成，第二主動杆一端通過第二轉動副連 接到機架上，另一端通過第二胡克鉸與第二連杆連接，第二連杆另一端通過第二球面副與 動平臺連接，所述第二主動杆由第二伺服電機驅動，第三可控調整支鏈由第三主動杆、第三連杆組成，第三主動杆一端通過第三轉動副連 接到機架上，另一端通過第三胡克鉸與第三連杆連接，第三連杆另一端通過第三球面副與 動平臺連接，所述第三主動杆由第三伺服電機驅動，第四可控調整支鏈由第四主動杆、第四連杆組成，第四主動杆一端通過第四轉動副連 接到機架上，另一端通過第四胡克鉸與第四連杆連接，第四連杆另一端通過第四球面副與 動平臺連接，所述第四主動杆由第四伺服電機驅動，所述帶閉環子鏈的中心支鏈由第五主動杆、第五連杆、第六連杆、第七連杆組成，第五 主動杆一端通過第五轉動副與機架連接，另一端通過第六轉動副與第五連杆連接，第五連 杆另一端通過第八轉動副與第六連杆、第七連杆連接，第六連杆另一端通過第七轉動副與 機架連接，第七連杆另一端通過第五球面副與動平臺連接，所述第五主動杆由第五伺服電 機驅動，所述動平臺有法蘭盤，動平臺通過第一球面副、第二球面副、第三球面副、第四球面副、 第五球面副分別與第一可控調整支鏈、第二可控調整支鏈、第三可控調整支鏈、第四可控調 整支鏈、帶閉環子鏈的中心支鏈連接，所述機架上安裝有第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機、第四伺服電機、第五 伺服電機。
全文摘要
本發明涉及一種並聯可控機構式鑽孔機器人機構，包括迴轉平臺、機架、動平臺、帶閉環子鏈的中心支鏈和可控調整支鏈。所述機架安裝在迴轉平臺上，迴轉平臺可安裝在各類行走裝置或固定裝置上，機架上安裝有五臺伺服電機。動平臺背部有五個球副，動平臺上的法蘭盤用於安裝鑽槍、噴塗裝置、焊槍等不同設備。本機構所有伺服電機均安裝在機架上，機構運動慣量小、動力學性能好、拆裝方便、擴展能力強，能滿足高精度大載荷鑽孔等多方面工作的要求。
文檔編號B25J9/10GK102085657SQ201110029309
公開日2011年6月8日 申請日期2011年1月27日 優先權日2011年1月27日
發明者周曉蓉, 張 林, 李巖舟, 溫芳, 潘宇晨, 王紅州, 蔡敢為, 陳淵 申請人:廣西大學