一種欠驅動蛇形焊接機器人方案的製作方法

2023-06-12 07:50:01 2

本發明屬於機器人焊接技術領域中自動焊接機器人的設計，尤其是一種欠驅動仿蛇形焊接機器人。

背景技術：

焊接機器人的結構一般都較大，靈活性不高，在進行焊接時幹涉現象較為明顯，有很大的局限性，再進行焊接時，尤其是對空間較為複雜的三維曲線焊接難以滿足焊接要求，一般只能通過變位機帶動工件配合機器人相對運動實現焊槍姿態的調節，或者機器人夾持在支管上，以支管為軸，繞軸旋轉，實現焊槍位置和焊槍姿態的改變實現焊接目的，但是在主管巨大的情況下，需求的機器人也會龐大，系統更加複雜，造成極大的不便和高昂的成本，且不易完成工件的變位；第二種方案機器人多採用串聯結構的方式，實現焊槍位姿的變化需要多級關節耦合疊加，系統冗雜且慣量大。基於此，提出一種仿蛇形的自動焊接機器人，使用欠驅動方式進行設計，該機器人的電機數目小於結構的自由度，使其機構更加緊湊，有利於降低機身的重量，增加焊接機器人的靈活性和實用性。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種欠驅動仿蛇形焊接機器人方案：

該機器人的自由度大於其電機數目，採用欠驅動方式，一個電機可以控制2個關節，其中：

所述的驅動關節（6）帶電機，另一個沒有電機的為被動關節（7），轉盤1（9）固定在關節1（6）上，通過軸承連接轉盤2（11）和關節1（6），使轉盤2（11）可以圍繞軸旋轉；

所述的伺服電機（8）帶動齒輪相互轉動，齒輪帶動圓盤1（10）轉動，圓盤1再通過摩擦力帶動轉盤1（9）轉動，使得關節1（6）能夠實現轉動；

所述的圓盤1（10）也通過摩擦帶動轉盤2（11）轉動，轉盤2（11）再帶動圓盤2（12）轉動，轉盤2（11）和圓盤2（12）形成姿態可變的傳動，各個關節之間均通過此等方式進行動作。

根據權利要求書所述的一種欠驅動蛇形焊接機器人方案，其特徵在於，使用欠驅動方式進行設計，該機器人的電機數目小於結構的自由度，使其機構更加緊湊，有利於降低機身的重量，增加焊接機器人的靈活性和實用性；

所述的基座（1），固定整個機器人，固定環孔（2），用於傳輸焊絲和保護氣，連接到焊槍，連接軸（3）用於連接各個關節，使得關節之間可以相互轉動，焊槍夾持器（4），用於夾持焊槍進行焊接工作，並能旋轉調整焊槍姿態；

所述的蛇形焊接機器人可以根據實際需要增加或者減少所用關節數，保證機器人整體的穩定性，減少超調抖動。

這個技術方案如下有益效果：

採用欠驅動方式使得機器人的電機數量大大減少，結構趨於簡單化，減輕機器人的重量和結構體積，使其更加靈活，適應性強；

機器人整體結構較小，受到焊接條件的限制少，有利於機器人的移動或者運輸，對焊接機器人領域有重要意義。

附圖說明

圖1為本發明中一種欠驅動蛇形焊接機器人的整體機構圖。

圖2為本發明中一種欠驅動蛇形焊接機器人的關節連接圖。

圖3為本發明中一種欠驅動蛇形焊接機器人的傳動機構圖。

1.基座 2.固定環孔 3.連接軸 4.焊槍夾持器 5.焊槍 6.關節1 7.關節2

8.伺服電機 9.轉盤1 10.圓盤1 11.轉盤2 12.圓盤2。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，參照附圖，對本發明進一步詳細說明。

所述的傳動機構，是由兩個圓形盤直接接觸產生摩擦力傳遞運動和動力，實現一定的動作，結構簡單直觀，可在運轉過程中實現變速、變向的功能。圓盤轉動時，通過摩擦帶動轉盤轉動，相應的，由於兩個盤是緊密貼合在一起的，轉盤轉動時，也會帶動圓盤轉動。這種傳動方式，可以將圓盤視為驅動盤，也可將轉盤視為驅動盤。

所述的驅動關節（6）帶電機，為關節運動提供驅動力，另一個沒有電機的為被動關節（7），由驅動關節帶動來實現關節間的變向，轉盤1（9）固定在關節1（6）上，通過軸承連接轉盤2（11）和關節1（6），使轉盤2（11）可以圍繞軸旋轉。

所述的伺服電機（8）帶動齒輪相互轉動，齒輪帶動圓盤1（10）轉動，圓盤1再通過摩擦力帶動轉盤1（9）轉動，使得關節1（6）能夠實現轉動。

所述的圓盤1（10）也通過摩擦帶動轉盤2（11）轉動，轉盤2（11）再帶動圓盤2（12）轉動，轉盤2（11）和圓盤2（12）形成姿態可變的傳動，各個關節之間均通過此等方式進行動作，兩個關節之間的欠驅動連接完成。

結合本發明結構圖進一步分析說明。

步驟S1：以對一個平面工件進行焊縫為例，將機器人的基座固定在工件可焊接的區域，將軟管穿插在固定環孔中，連接到焊槍處，防止機器人作業時對機器人造成幹涉。

步驟S2：送絲機構將焊絲通過送絲軟管送到焊槍，保護氣經通氣軟管送到焊槍。

步驟S3：調節機器人的送絲速度和氣體傳輸速度，試運行，檢測送絲、送氣是否正常。

步驟S4：機器人收到指令後，驅動電機驅動本關節並通過轉盤和圓盤帶動被動關節實現關節之間的變向和變速，每個驅動關節都能夠獨立被控制，經過各個關節調整焊接的位姿，使焊槍首先對準焊點。

步驟S5：焊槍對準焊點後，根據實際焊縫情況，不斷調整機器人的各個關節，調整焊槍的焊接位姿完成焊接任務。