CN104551468A - 一种五自由度可控机构式移动焊接机器人 - Google Patents

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CN201410787552.1A
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English (en)
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蔡敢为
邓承祥
王麾
李智杰
张永文
李荣康
朱凯君
王龙
王小纯
李岩舟
杨旭鹃
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Guangxi University
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Guangxi University
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/02—Carriages for supporting the welding or cutting element
    • B23K37/0294—Transport carriages or vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
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  • Optics & Photonics (AREA)
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Abstract

本发明提供一种五自由度可控机构式移动焊接机器人，由水平行走机构、机架、机身、第一主动杆、第二主动杆、第一连杆、第二连杆和末端执行器连接构成一个并联可控四杆机构；机架连接在水平行走机构上，机身通过第一转动副连接在机架；第一主动杆一端通过第二转动副连接在机身，另一端通过第三转动副与第一连杆头端相连；第二主动杆一端通过第四转动副与机身相连接，另一端通过第五转动副与第二连杆一端相连；第二连杆另一端通过第六转动副连接在第一连杆中部位置，第一连杆尾端与末端执行器相连。本发明通过并联的四杆机构、机架和水平行走机构的合成运动来控制末端执行器的空间运动，使末端执行器更加灵活，各个关节的转动惯量小，动态性能更好。

Description

一种五自由度可控机构式移动焊接机器人
【技术领域】
本发明涉及机器人领域，尤指一种五自由度可控机构式移动焊接机器人。
【背景技术】
机器人的产生和科学技术的发展极大地改变了人类的生产和生活方式。机器人可以完成长时间的高频率重复性工作，减少人的疲劳；可以代替人类在恶劣危险的环境下可靠地完成任务，保护人的安全；可以凭借精准的操作完成工作，提高生产效率和生产质量等等。工业机器人技术日趋成熟，已经成为一种标准设备而得到工业界广泛应用，焊接机器人是其中很典型的一种。通常焊接机器人采用关节式工业机器人基本设计。
传统的串联机器人为了实现末端执行器的在空间中的任意运动，往往是用多个关节串联成一条运动连链，通过控制各个关节的运动，实现末端执行器的灵巧操作。通常是将电机安装在各个关节上，这样可以跟加直接的操作末端执行器。串联机器人研究得较为成熟，具有结构简单，成本低，控制简单，运动空间大等优点，已成功应用于很多领域，如各种机床，装配车间等。但是正是由于所有的关节都集中在一条运动链上，各个关节的运动误差和缺点会渐渐累积，逐级放大，到了末端执行器那里就会不精确，而且由于串联的关节较长，离心力较大，且残余震动大。各个电机安装在关节上也会造成转动惯量大、负载能力差等缺点。
并联机器人和串联机器人相比，串联机器人就像人的一个手拿东西，而并联机器人就相当于两个手一起端东西。所以并联机器人有以下优点：无累积误差，精度较高；驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度高，动态响应好；结构紧凑，刚度高，承载能力大；完全对称的并联机构具有较好的各向同性；工作空间较小等。
传统的机器人大多是在固定点工作，只能在其固定位置周边一定范围内运动，有很大的限制。而能够移动的并联机器人显然能够改善这种缺点。可移动的并联机器人可以完成更加复杂、跟多的任务，作业空间更大。
【发明内容】
针对背景技术所述面临的种种问题，本发明的目的在于提供一种五自由度可控机构式移动焊接机器人。
为达到上述目的，本发明一种五自由度可控机构式移动焊接机器人所采用的技术方案是：一种五自由度可控机构式移动焊接机器人，其由水平行走机构、机架、机身、第一主动杆、第二主动杆、第一连杆、第二连杆和末端执行器连接构成一个并联的可控四杆机构；机架连接在水平行走机构上，机身通过第一转动副连接在机架上；第一主动杆一端通过第二转动副连接在机身上，另一端通过第三转动副与第一连杆头端相连；第二主动杆一端通过第四转动副与机身相连接，另一端通过第五转动副与第二连杆一端相连；第二连杆另一端通过第六转动副连接在第一连杆中部位置，第一连杆尾端与末端执行器相连。
进一步地，所述的水平行走机构由电机驱动，机身由第一转动副驱动，第一转动副由电机驱动，第一主动杆由第二转动副驱动，第二转动副由电机驱动，第二主动杆由第四转动副驱动，第四转动副由电机驱动。
进一步地，所述的第一转动副垂直于机架，第二转动副、第三转动副、第四转动副、第五转动副、第六转动副的轴线相互平行。
本发明具有以下有益效果：
1.与传统的串联机器人相比，本发明通过并联闭环四杆机构实现对末端执行器的控制，具有结构紧凑、承载能力大、无累积误差、精度高等优点。
2.电机安装在水平行走机构上，很大程度上降低了机构的重心，除了水平行走机构的电机外，其他节点没有电机，使杆件机构更加轻便，各个关节的转动惯量小，残余震动小，动力矩小。
3.本发明装有水平行走机构，可以再平面内运动，与传统的固定位置机器人相比，本发明的工作空间更大，可以完成更加复杂的任务。
为便于贵审查委员能对本发明的目的、形状、构造、特征及其功效皆能有进一步的认识与了解，并结合实施例作详细说明。
【附图说明】
图1为本发明整体立体图；
图2为本发明并联闭环机构示意图。
具体实施方式的附图标号说明：
水平行走机构1 机架2 机身3
第一主动杆5 第二主动杆12 第一连杆7
第二连杆10 第一转动副14 第二转动副4
第三转动副6 第四转动副13 第五转动副11
第六转动副9 末端执行器8
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施例对本发明一种五自由度可控机构式移动焊接机器人作进一步说明。
请参阅图1和图2，为本发明一种五自由度可控机构式移动焊接机器人，其由水平行走机构1、机架2、机身3、第一主动杆5、第二主动杆12、第一连杆7、第二连杆10和末端执行器8连接构成一个并联的可控四杆机构。
机架2连接在水平行走机构1上，机身3通过第一转动副14连接在机架2上。
第一主动杆5一端通过第二转动副4连接在机身3上，另一端通过第三转动副6与第一连杆7头端相连。
第二主动杆12一端通过第四转动副13与机身3相连接，另一端通过第五转动副11与第二连杆10一端相连。
第二连杆10另一端通过第六转动副9连接在第一连杆7中部位置，第一连杆7尾端与末端执行器8相连。
所述的水平行走机构1由电机驱动，机身3由第一转动副14驱动，第一转动副14由电机驱动，第一主动杆5由第二转动副4驱动，第二转动副4由电机驱动，第二主动杆12由第四转动副13驱动，第四转动副13由电机驱动。
所述的第一转动副14垂直于机架2，第二转动副4、第三转动副6、第四转动副13、第五转动副11、第六转动副9的轴线相互平行。
工作时，通过控制水平行走机构1实现机器人的水平位置的改变，通过机身3的转动实现机器人的三百六十度的旋转，通过控制第一主动杆5和第二主动杆12，实现对末端执行器8的控制。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.与传统的串联机器人相比，本发明通过并联闭环四杆机构实现对末端执行器的控制，具有结构紧凑、承载能力大、无累积误差、精度高等优点。
2.电机安装在水平行走机构上，很大程度上降低了机构的重心，除了水平行走机构的电机外，其他节点没有电机，使杆件机构更加轻便，各个关节的转动惯量小，残余震动小，动力矩小。
3.本发明装有水平行走机构，可以再平面内运动，与传统的固定位置机器人相比，本发明的工作空间更大，可以完成更加复杂的任务。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (3)

1.一种五自由度可控机构式移动焊接机器人，其特征在于：其由水平行走机构、机架、机身、第一主动杆、第二主动杆、第一连杆、第二连杆和末端执行器连接构成一个并联的可控四杆机构；
机架连接在水平行走机构上，机身通过第一转动副连接在机架上；
第一主动杆一端通过第二转动副连接在机身上，另一端通过第三转动副与第一连杆头端相连；
第二主动杆一端通过第四转动副与机身相连接，另一端通过第五转动副与第二连杆一端相连；
第二连杆另一端通过第六转动副连接在第一连杆中部位置，第一连杆尾端与末端执行器相连。
2.如权利要求1所述的一种五自由度可控机构式移动焊接机器人，其特征在于：所述的水平行走机构由电机驱动，机身由第一转动副驱动，第一转动副由电机驱动，第一主动杆由第二转动副驱动，第二转动副由电机驱动，第二主动杆由第四转动副驱动，第四转动副由电机驱动。
3.如权利要求1所述的一种五自由度可控机构式移动焊接机器人，其特征在于：所述的第一转动副垂直于机架，第二转动副、第三转动副、第四转动副、第五转动副、第六转动副的轴线相互平行。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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