CN106891115A - 一种欠驱动蛇形焊接机器人方案 - Google Patents

Abstract

一种欠驱动蛇形焊接机器人方案。焊接机器人的结构一般都较大，灵活性不高，在进行焊接时干涉现象较为明显，有很大的局限性，基于此，提出一种仿蛇形的自动焊接机器人，使用欠驱动方式进行设计，该机器人的电机数目小于结构的自由度，使其机构更加紧凑，有利于降低机身的重量，增加焊接机器人的灵活性和实用性。本发明中，基座（1），固定整个机器人，固定环孔（2），用于传输焊丝和保护气，连接轴（3），用于连接各个关节，焊枪夹持器（4），用于夹持焊枪进行焊接工作，并能旋转调整焊枪姿态，焊枪（5）。本发明用于工业焊接领域。

Description

一种欠驱动蛇形焊接机器人方案

技术领域

本发明属于机器人焊接技术领域中自动焊接机器人的设计，尤其是一种欠驱动仿蛇形焊接机器人。

背景技术

焊接机器人的结构一般都较大，灵活性不高，在进行焊接时干涉现象较为明显，有很大的局限性，再进行焊接时，尤其是对空间较为复杂的三维曲线焊接难以满足焊接要求，一般只能通过变位机带动工件配合机器人相对运动实现焊枪姿态的调节，或者机器人夹持在支管上，以支管为轴，绕轴旋转，实现焊枪位置和焊枪姿态的改变实现焊接目的，但是在主管巨大的情况下，需求的机器人也会庞大，系统更加复杂，造成极大的不便和高昂的成本，且不易完成工件的变位；第二种方案机器人多采用串联结构的方式，实现焊枪位姿的变化需要多级关节耦合叠加，系统冗杂且惯量大。基于此，提出一种仿蛇形的自动焊接机器人，使用欠驱动方式进行设计，该机器人的电机数目小于结构的自由度，使其机构更加紧凑，有利于降低机身的重量，增加焊接机器人的灵活性和实用性。

发明内容

本发明的目的是提供一种欠驱动仿蛇形焊接机器人方案：

该机器人的自由度大于其电机数目，采用欠驱动方式，一个电机可以控制2个关节，其中：

所述的驱动关节（6）带电机，另一个没有电机的为被动关节（7），转盘1（9）固定在关节1（6）上，通过轴承连接转盘2（11）和关节1（6），使转盘2（11）可以围绕轴旋转；

所述的伺服电机（8）带动齿轮相互转动，齿轮带动圆盘1（10）转动，圆盘1再通过摩擦力带动转盘1（9）转动，使得关节1（6）能够实现转动；

所述的圆盘1（10）也通过摩擦带动转盘2（11）转动，转盘2（11）再带动圆盘2（12）转动，转盘2（11）和圆盘2（12）形成姿态可变的传动，各个关节之间均通过此等方式进行动作。

根据权利要求书所述的一种欠驱动蛇形焊接机器人方案，其特征在于，使用欠驱动方式进行设计，该机器人的电机数目小于结构的自由度，使其机构更加紧凑，有利于降低机身的重量，增加焊接机器人的灵活性和实用性；

所述的基座（1），固定整个机器人，固定环孔（2），用于传输焊丝和保护气，连接到焊枪，连接轴（3）用于连接各个关节，使得关节之间可以相互转动，焊枪夹持器（4），用于夹持焊枪进行焊接工作，并能旋转调整焊枪姿态；

所述的蛇形焊接机器人可以根据实际需要增加或者减少所用关节数，保证机器人整体的稳定性，减少超调抖动。

这个技术方案如下有益效果：

采用欠驱动方式使得机器人的电机数量大大减少，结构趋于简单化，减轻机器人的重量和结构体积，使其更加灵活，适应性强；

机器人整体结构较小，受到焊接条件的限制少，有利于机器人的移动或者运输，对焊接机器人领域有重要意义。

附图说明

图1为本发明中一种欠驱动蛇形焊接机器人的整体机构图。

图2为本发明中一种欠驱动蛇形焊接机器人的关节连接图。

图3为本发明中一种欠驱动蛇形焊接机器人的传动机构图。

1.基座 2.固定环孔 3.连接轴 4.焊枪夹持器 5.焊枪 6.关节1 7.关节2

8.伺服电机 9.转盘1 10.圆盘1 11.转盘2 12.圆盘2。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，参照附图，对本发明进一步详细说明。

所述的传动机构，是由两个圆形盘直接接触产生摩擦力传递运动和动力，实现一定的动作，结构简单直观，可在运转过程中实现变速、变向的功能。圆盘转动时，通过摩擦带动转盘转动，相应的，由于两个盘是紧密贴合在一起的，转盘转动时，也会带动圆盘转动。这种传动方式，可以将圆盘视为驱动盘，也可将转盘视为驱动盘。

所述的驱动关节（6）带电机，为关节运动提供驱动力，另一个没有电机的为被动关节（7），由驱动关节带动来实现关节间的变向，转盘1（9）固定在关节1（6）上，通过轴承连接转盘2（11）和关节1（6），使转盘2（11）可以围绕轴旋转。

所述的伺服电机（8）带动齿轮相互转动，齿轮带动圆盘1（10）转动，圆盘1再通过摩擦力带动转盘1（9）转动，使得关节1（6）能够实现转动。

所述的圆盘1（10）也通过摩擦带动转盘2（11）转动，转盘2（11）再带动圆盘2（12）转动，转盘2（11）和圆盘2（12）形成姿态可变的传动，各个关节之间均通过此等方式进行动作，两个关节之间的欠驱动连接完成。

结合本发明结构图进一步分析说明。

步骤S1：以对一个平面工件进行焊缝为例，将机器人的基座固定在工件可焊接的区域，将软管穿插在固定环孔中，连接到焊枪处，防止机器人作业时对机器人造成干涉。

步骤S2：送丝机构将焊丝通过送丝软管送到焊枪，保护气经通气软管送到焊枪。

步骤S3：调节机器人的送丝速度和气体传输速度，试运行，检测送丝、送气是否正常。

步骤S4：机器人收到指令后，驱动电机驱动本关节并通过转盘和圆盘带动被动关节实现关节之间的变向和变速，每个驱动关节都能够独立被控制，经过各个关节调整焊接的位姿，使焊枪首先对准焊点。

步骤S5：焊枪对准焊点后，根据实际焊缝情况，不断调整机器人的各个关节，调整焊枪的焊接位姿完成焊接任务。

Claims (2)

1.一种欠驱动蛇形焊接机器人方案，其特征在于，该机器人的自由度大于其电机数目，采用欠驱动方式，一个电机可以控制2个关节，其中：

所述的驱动关节（6）带电机，另一个没有电机的为被动关节（7），转盘1（9）固定在关节1（6）上，通过轴承连接转盘2（11）和关节1（6），使转盘2（11）可以围绕轴旋转；

所述的伺服电机（8）带动齿轮相互转动，齿轮带动圆盘1（10）转动，圆盘1再通过摩擦力带动转盘1（9）转动，使得关节1（6）能够实现转动；

所述的圆盘1（10）也通过摩擦带动转盘2（11）转动，转盘2（11）再带动圆盘2（12）转动，转盘2（11）和圆盘2（12）形成姿态可变的传动，各个关节之间均通过此等方式进行动作。

2.根据权利要求书所述的一种欠驱动蛇形焊接机器人方案，其特征在于，使用欠驱动方式进行设计，该机器人的电机数目小于结构的自由度，使其机构更加紧凑，有利于降低机身的重量，增加焊接机器人的灵活性和实用性；

所述的基座（1），固定整个机器人，固定环孔（2），用于传输焊丝和保护气，连接到焊枪，连接轴（3）用于连接各个关节，使得关节之间可以相互转动，焊枪夹持器（4），用于夹持焊枪进行焊接工作，并能旋转调整焊枪姿态；

所述的蛇形焊接机器人可以根据实际需要增加或者减少所用关节数，保证机器人整体的稳定性，减少超调抖动。