CN107932476B - 一种六自由度自重构并联喷涂机器人 - Google Patents

一种六自由度自重构并联喷涂机器人 Download PDF

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Abstract

一种六自由度自重构并联喷涂机器人，由喷头、喷头支撑平台、三个结构完全相同的喷头铰链、三条完全相同的长支杆、制动器、三个相同规格的气缸、三个结构相同的支座铰链、和机架组成；该喷涂机器人可实现四种构型，对于不同的工作内容，可灵活地选择合适的构型完成工作。相对于传统的串联式喷涂机器人，该机器人机身轻盈简单，灵活性高，稳定性好，动态响应好，能够通过灵活变换构型来适应不同的喷涂工作，从简单直线到复杂空间曲线的喷涂工作。

Description

一种六自由度自重构并联喷涂机器人
技术领域
本发明涉及一种喷涂机器人领域，特别是一种六自由度自重构并联喷涂机器人。
背景技术
现代社会中，几乎每一款成熟工业产品都离不开喷涂工业，喷涂质量的好坏直接决定了产品的外观和质量，一个漂亮的外观对购买者和使用者都会产生积极的影响。作为大多数产品生产的重要工艺之一，喷涂工艺传统的作业方式是人工喷涂，但是，漆料本身含有有毒物质，对工人的健康产生巨大的危害，而且，操作工人的技术等主观因素经常会影响到喷涂效果，造成浪费，产生不良影响。社会需求使得喷涂机器人的产生变得理所当然，甚至正在追求着更优秀的喷涂机器人。现如今，大量的喷涂机器人应用在工业的各个领域，取代了人工喷涂，改善了劳动条件，提高工作效率和产品的质量，生产成本也得到极大的降低。
现如今，由于串联式机器人具备工作空间大，结构和控制相对简单，所以大多数的喷涂机器人都为串联机械臂，其末端喷头的姿态由机械臂各个驱动关节的参数决定，但是，此类的喷涂机器人为了能得到很高的重复定位精度，以便很好地控制喷涂机器人进行喷涂作业，必须在各个关节处放置驱动电机，这样会使得机器人的机构沉重，末端载荷较大，工作时动载荷大，动态响应差。如中国专利201310405357.3公布的一种五自由度混联喷涂机器人，由基础串联运动单元和末端并联喷涂作业单元两部分组成，容易实现模块化，但是其内部结构复杂，末端载荷大，整个机构显得笨重。
目前，尚未见到一种六自由度自重构并联式的，灵活性高，稳定性好，机身轻盈，动态响应好，能够通过灵活变换构型来适应不同的社会生产需求，完美地完成从简单直线到复杂空间曲线的喷涂工作的喷涂机器人结构的创新发明设计。
发明内容
本发明的目的是提供一种六自由度自重构并联喷涂机器人，它具有六个全自由度，且机身轻盈，动态响应好，灵活性高，稳定性好的特点，能够根据不同的任务变换最合适的构型进行喷涂工作，满足用户不同的需求。
本发明通过以下技术方案实现上述目的：一种六自由度自重构并联喷涂机器人，由喷头、喷头支撑平台、三个结构完全相同的喷头铰链、三条完全相同的长支杆、制动器、三个相同规格的气缸、三个结构相同的支座铰链和机架组成，具体结构和连接关系为：
所述喷头和喷头支撑平台固定连接在一起，两者之间相对静止，喷头支撑平台靠近机架的一侧与三个喷头铰链连接；
所述三个结构完全相同的喷头铰链均是由转动头和转动套组成，转动头一端和转动套一端以转动副连接，转动头另一端与喷头支撑平台以转动副连接，转动套的另一端分别与三根完全相同的长支杆连接，连接方式为转动副，三个转动副的轴线在空间中相交，实现了类似球铰的功能；
所述三条完全相同的长支杆的一端都与喷头铰链连接，另一端与气缸连接，连接方式为转动副，转动副处连接着制动器，当制动器工作时，该转动副才能转动，否则长支杆与气缸的中心轴线保持平行；
所述三个相同规格的气缸均由气缸体和活塞杆组成，活塞杆的一端与长支杆转动连接，另一端在气缸体中滑动，气缸体和活塞杆的中心轴线在同一直线上，气缸体的另一端连接着支座铰链；
所述三个结构相同的支座铰链由铰链轴和铰链套组成，铰链轴和铰链套以转动副连接，铰链轴通过转动副连接着气缸体的一端，铰链套与机架连接，连接方式仍为转动副，三个转动副的轴线在空间中相交，实现类似球铰的功能。
所述喷头支撑平台靠近机架的一侧分布有三个轴耳，三个轴耳的位置位于等边三角形的三个顶点，轴耳与喷头铰链的转动头连接。
本发明的突出优点在于：
1、该喷涂机器人比传统的串联式的喷涂机器人喷涂速度快，该喷涂机器人具有六自由度，灵活性强，且动态响应好，稳定性好，无积累误差，精度较高。
2、该喷涂机器人具有多种构型且能够在各个构型之间自重构，获得不同工作构型，每种构型的工作空间都不相同，用户可根据自身需求灵活的转换，以得到最佳的生产加工效果。
3、该喷涂机器人相比于传统的喷涂机器人，其结构紧凑，机身轻盈，刚度高，承载能力大，可完成更为复杂的焊接工序，并且能够适应不同需求的焊接工作。
附图说明
图1是本发明所述的六自由度自重构并联喷涂机器人的结构示意图。
图2是本发明所述的六自由度自重构并联喷涂机器人的喷头支撑平台的结构示意图。
图3是本发明所述的六自由度自重构并联喷涂机器人的喷涂铰链的结构示意图。
图4是本发明所述的六自由度自重构并联喷涂机器人的气缸长支杆连接的结构示意图。
图5是本发明所述的六自由度自重构并联喷涂机器人的支座铰链的结构示意图。
图6是本发明所述的六自由度自重构并联喷涂机器人的构型一示意图。
图7是本发明所述的六自由度自重构并联喷涂机器人的构型二示意图。
图8是本发明所述的六自由度自重构并联喷涂机器人的构型三示意图。
图9是本发明所述的六自由度自重构并联喷涂机器人的构型四示意图。
图中标记为：1.喷头支撑平台；2.喷头；3.喷头铰链；4.长支杆；5.活塞杆；6.气缸体；7.机架；8.支座铰链；9.制动器；31.转动头；32.转动套；81.铰链套；82.铰链轴。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。
如图1至图9所示，本发明所述的六自由度自重构并联喷涂机器人，由喷头2、喷头支撑平台1、三个结构完全相同的喷头铰链3、三条完全相同的长支杆4、制动器9、三个相同规格的气缸体6、三个结构相同的支座铰链8和机架7组成，具体结构和连接关系为：
所述喷头2和喷头支撑平台1固定连接在一起，两者之间相对静止，喷头支撑平台1靠近机架7的一侧与三个喷头铰链3连接；
所述三个结构完全相同的喷头铰链3均是由转动头31和转动套32组成，转动头31一端和转动套32一端以转动副连接，转动头31另一端与喷头支撑平台1以转动副连接，转动套32的另一端分别与三根完全相同的长支杆4连接，连接方式为转动副，三个转动副的轴线在空间中相交，实现了类似球铰的功能；
所述三条完全相同的长支杆4的一端都与喷头铰链3连接，另一端与气缸体6连接，连接方式为转动副，转动副处连接着制动器9，当制动器9工作时，该转动副才能转动，否则长支杆4与气缸的中心轴线保持平行；
所述三个相同规格的气缸体6均由气缸体6和活塞杆5组成，活塞杆5的一端与长支杆4转动连接，另一端在气缸体6中滑动，气缸体6和活塞杆5的中心轴线在同一直线上，气缸体6的另一端连接着支座铰链8；
所述三个结构相同的支座铰链8由铰链轴82和铰链套81组成，铰链轴82和铰链套81以转动副连接，铰链轴82通过转动副连接着气缸体6的一端，铰链套81与机架7连接，连接方式仍为转动副，三个转动副的轴线在空间中相交，实现类似球铰的功能。
所述喷头支撑平台1靠近机架7的一侧分布有三根轴耳，三根轴耳的位置组成等边三角形，轴耳与喷头铰链3的转动头31连接。
本发明的工作原理是：该喷涂机器人的喷头支撑平台1连接着三条自重构运动支链，三条自重构运动支链的组成和连接方式相同，依次由喷头铰链3、长支杆4、活塞杆5、气缸体6、支座铰链8连接组成，三个支座铰链8连接机架7，一起组成了一个自重构并联平台，当制动器9不工作时，三条支链中的活塞杆5与气缸体6做相对滑动，当活塞杆5运动到最顶端时，气缸停止工作并保持状态不变，制动器9工作，活塞杆5和长支杆4连接的转动副工作，于是，连接支链的运动方式便由滑动转变为转动，三条运动支链完成自重构的过程。喷头铰链和支座铰链都可实现类似球铰的功能，可将喷头铰链和支座铰链看作球副，当三条支链的运动均为滑动时，并联平台的三条运动支链均处于“球副-移动副-球副”的连接模式，这种构型为喷涂机器人的构型一，该构型下，喷涂机器人可完成一些较为简单的工作；同理，当一条支链的运动为转动，另外两条支链的运动为滑动时，并联平台的其中两条运动支链处于“球副-移动副-球副”的连接模式，另外一条运动支链处于“球副-转动副-球副”的连接模式，这种构型为喷涂机器人的构型二，该构型下，喷涂机器人可完成一般的工作；当两条支链的运动方式为转动，另外一条支链的运动为滑动时，并联平台的两条运动支链处于“球副-转动副-球副”的连接模式，另外一条运动支链处于“球副-移动副-球副”的连接模式，这种构型为喷涂机器人的构型三，该构型下喷涂机器人可完成较为复杂的工作；当三条支链的运动均为转动时，并联平台的三条支链都处于“球副-转动副-球副”的连接模式，此为喷涂机器人的四构型，该构型下，喷涂机器人可完成沿复杂的空间曲线喷涂的工作。

Claims (2)

1.一种六自由度自重构并联喷涂机器人，其特征在于，该喷涂机器人由喷头、喷头支撑平台、三个结构完全相同的喷头铰链、三条完全相同的长支杆、制动器、三个相同规格的气缸、三个结构相同的支座铰链和机架组成，具体结构和连接关系为：
所述喷头和喷头支撑平台固定连接在一起，两者之间相对静止，喷头支撑平台靠近机架的一侧与三个喷头铰链连接；
所述三个结构完全相同的喷头铰链均是由转动头和转动套组成，转动头一端和转动套一端以转动副连接，转动头另一端与喷头支撑平台以转动副连接，转动套的另一端分别与三根完全相同的长支杆连接，连接方式为转动副，三个转动副的轴线在空间中相交；
所述三条完全相同的长支杆的一端都与喷头铰链连接，另一端与气缸连接，连接方式为转动副，转动副处连接着制动器，当制动器工作时，该转动副才能转动，否则长支杆与气缸的中心轴线保持平行；
所述三个相同规格的气缸均由气缸体和活塞杆组成，活塞杆的一端与长支杆转动连接，另一端在气缸体中滑动，气缸体和活塞杆的中心轴线在同一直线上，气缸体的另一端连接着支座铰链；
所述三个结构相同的支座铰链由铰链轴和铰链套组成，铰链轴和铰链套以转动副连接，铰链轴通过转动副连接着气缸体的一端，铰链套与机架连接，连接方式仍为转动副，三个转动副的轴线在空间中相交。
2.根据权利要求1所述的六自由度自重构并联喷涂机器人，其特征在于，所述喷头支撑平台靠近机架的一侧分布有三个轴耳，三个轴耳的位置位于等边三角形的三个顶点，轴耳与喷头铰链的转动头连接。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109227598B (zh) * 2018-11-27 2024-01-30 福州大学 可重构模块化机器人连接机构及连接方法
CN110743736B (zh) * 2019-11-13 2020-08-04 合肥工业大学 一种悬挂式六自由度混联喷涂机器人
CN111300445B (zh) * 2020-03-04 2021-04-27 张梅 一种移动机器人搭载用六自由度关节型机械臂

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4806068A (en) * 1986-09-30 1989-02-21 Dilip Kohli Rotary linear actuator for use in robotic manipulators
CN100540239C (zh) * 2007-05-18 2009-09-16 燕山大学 一组两转动解耦并联机器人机构
CN103213130B (zh) * 2013-04-09 2015-04-22 北京交通大学 一种可折叠移动机器人
CN103381601B (zh) * 2013-07-01 2016-05-25 上海交通大学 六自由度3-3正交型并联机器人
EP2985009B1 (en) * 2014-08-13 2017-09-06 Harris Corporation Robotic exoskeleton with fall control and actuation
CN104706453B (zh) * 2015-03-25 2016-09-21 北京航空航天大学 一种可在3urs和2rrs/urs两种构型之间转换的下肢康复机器人机构
CN105058413B (zh) * 2015-08-12 2017-06-20 北京化工大学 仿蛇搜救机器人变胞关节机构
CN105965477B (zh) * 2016-05-17 2018-01-05 广西大学 对称和非对称可重构四构态并联平台
CN107053122A (zh) * 2016-12-07 2017-08-18 广西大学 一种用于简易气割下料机的伺服驱动多连杆可变自由度连杆机构

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