CN108297087A - 一种并联六自由度液压机器人平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液压设备技术领域，尤其涉及一种并联六自由度液压机器人平台，包括：电动伸缩缸、伺服驱动器、球铰；旋转轴承座设置在平台的底部，且旋转轴承座与平台通过焊接方式相连接；旋转轴承座的底部中间设置有珠套，且旋转轴承座与珠套通过焊接方式相连接；珠套的底部内端安装有摆动珠，且珠套与摆动珠通过嵌入方式相连接；摆动珠设置在液压杆的顶部，且摆动珠与液压杆通过旋接方式相连接；液压杆设置在电动伸缩缸的内部中间，且液压杆与电动伸缩缸通过嵌入方式相连接；本发明通过对结构上的改进，具有结构精良，承载能力高，且运行时微动精度高的优点，解决了现有装置技术中出现的问题和不足，使之更加具有实用性的目的。

Description

一种并联六自由度液压机器人平台

技术领域

本发明涉及液压设备技术领域，尤其涉及一种并联六自由度液压机器人平台。

背景技术

自工业机器人问世以来，采用串联机构的机器人占主导位置，串联机器人具有结构简单、操作空间大，因而获得广泛应用，由于串联机器人自身的限制，研究人员逐渐把研究方向转向并联机器人。

通过观察发现，现有的并联六自由度液压机器人平台普遍存在结构单一，承载能力低下，且运行时微动精度低的问题，在实际的使用过程中，带来了一定的局限性，于是，如何提供一种结构精良，承载能力高，且运行时微动精度高的并联六自由度液压机器人平台，成为了目前需要解决的重要课题。

有鉴于此，本发明人秉持多年该行业相关的设计理念和实际操作经验，并对现有技术缺失予以研究改良，提供一种结构精良，承载能力高，且运行时微动精度高的并联六自由度液压机器人平台，使之更加具有实用性的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种并联六自由度液压机器人平台，以解决上述背景技术中提出的结构单一，承载能力低下，且运行时微动精度低的问题和不足。

本发明的目的与功效，由以下具体技术方案所达成：

一种并联六自由度液压机器人平台，包括：平台、旋转轴承座、珠套、摆动珠、液压杆、卡箍、缓冲机构、电动伸缩缸、伺服驱动器、卡座、摆动器、球铰、底座、进油管、液压站和回油管；所述旋转轴承座设置在平台的底部，且旋转轴承座与平台通过焊接方式相连接；所述旋转轴承座的底部中间设置有珠套，且旋转轴承座与珠套通过焊接方式相连接；所述珠套的底部内端安装有摆动珠，且珠套与摆动珠通过嵌入方式相连接；所述摆动珠设置在液压杆的顶部，且摆动珠与液压杆通过旋接方式相连接；所述液压杆设置在电动伸缩缸的内部中间，且液压杆与电动伸缩缸通过嵌入方式相连接；所述电动伸缩缸的一侧安装有缓冲机构，且电动伸缩缸通过卡箍与缓冲机构通过贯通相连接；所述电动伸缩缸的前部中间安装有伺服驱动器，且电动伸缩缸与伺服驱动器通过内置螺丝固定相连接；所述电动伸缩缸的底部安装有卡座，且电动伸缩缸与卡座通过焊接方式相连接；所述卡座的内部下端安装有摆动器，且卡座通过转轴与摆动器通过套合方式相连接；所述摆动器设置在球铰的内部上端，且摆动器与球铰通过过盈方式相连接；所述球铰设置在底座的上部，且球铰与底座通过内置螺栓固定相连接；所述液压站设置在底座的上部中间，且液压站与底座通过内置螺栓相连接；所述液压站的外部下端安装有进油管及回油管，且液压站通过进油管及回油管分别与伺服驱动器通过贯通相连接。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种并联六自由度液压机器人平台所述电动伸缩缸为伺服电机的旋转运动转换机构，且每组电动伸缩缸上分别设置有一组伺服驱动器。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种并联六自由度液压机器人平台所述伺服驱动器为伺服电机的控制装置，且伺服驱动器为高精度的传动系统定位结构设置。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种并联六自由度液压机器人平台所述旋转轴承座仰视呈环形阵列状设置有三组，且每组旋转轴承座分别与两组电动伸缩缸通过珠套及摆动珠连接。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种并联六自由度液压机器人平台所述缓冲机构为圆形状的筒体式结构设置，且缓冲机构的内两端分别与电动伸缩缸贯通。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种并联六自由度液压机器人平台所述液压站是由液压泵、驱动用电动机、油箱、方向阀、节流阀、溢流阀等构成的液压源装置及包括控制阀在内的液压装置。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、本发明通过电动伸缩缸为伺服电机的旋转运动转换机构，且每组电动伸缩缸上分别设置有一组伺服驱动器，电动缸是将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，同时控制伺服电机的精确转速，精确转数控制，精确扭矩控制转变成精确速度控制，精确位置控制，精确推力控制；实现高精度直线运动，有效的实现了装置结构精良的效果。

2、本发明通过伺服驱动器为伺服电机的控制装置，且伺服驱动器为高精度的传动系统定位结构设置，伺服驱动器均采用数字信号处理器DSP作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化；功率器件采用以智能功率模块IPM为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击；功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电；经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机；实现了运行时微动精度高的效果。

3、本发明通过旋转轴承座仰视呈环形阵列状设置有三组，且每组旋转轴承座分别与两组电动伸缩缸通过珠套及摆动珠连接，旋转轴承座通过与珠套及摆动珠的紧密配合，实现装置的大幅度摆动，且能够有效的保证机器人平台的承载力。

4、本发明通过以上结构上的改进，具有结构精良，承载能力高，且运行时微动精度高的优点，从而有效的解决了现有装置中存在的问题和不足。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明平台与旋转轴承座的仰视结构示意图；

图3为本发明电动伸缩缸的前视与侧视结构示意图；

图4为本发明珠套、摆动珠与液压杆的分解结构示意图；

图5为本发明的工作原理示意图。

图中：平台1、旋转轴承座2、珠套3、摆动珠4、液压杆5、卡箍6、缓冲机构7、电动伸缩缸8、伺服驱动器9、卡座10、摆动器11、球铰12、底座13、进油管14、液压站15、回油管16。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图5，本发明提供一种并联六自由度液压机器人平台技术方案：

一种并联六自由度液压机器人平台，包括：平台1、旋转轴承座2、珠套3、摆动珠4、液压杆5、卡箍6、缓冲机构7、电动伸缩缸8、伺服驱动器9、卡座10、摆动器11、球铰12、底座13、进油管14、液压站15和回油管16；旋转轴承座2设置在平台1的底部，且旋转轴承座2与平台1通过焊接方式相连接；旋转轴承座2的底部中间设置有珠套3，且旋转轴承座2与珠套3通过焊接方式相连接；珠套3的底部内端安装有摆动珠4，且珠套3与摆动珠4通过嵌入方式相连接；摆动珠4设置在液压杆5的顶部，且摆动珠4与液压杆5通过旋接方式相连接；液压杆5设置在电动伸缩缸8的内部中间，且液压杆5与电动伸缩缸8通过嵌入方式相连接；电动伸缩缸8的一侧安装有缓冲机构7，且电动伸缩缸8通过卡箍6与缓冲机构7通过贯通相连接；电动伸缩缸8的前部中间安装有伺服驱动器9，且电动伸缩缸8与伺服驱动器9通过内置螺丝固定相连接；电动伸缩缸8的底部安装有卡座10，且电动伸缩缸8与卡座10通过焊接方式相连接；卡座10的内部下端安装有摆动器11，且卡座10通过转轴与摆动器11通过套合方式相连接；摆动器11设置在球铰12的内部上端，且摆动器11与球铰12通过过盈方式相连接；球铰12设置在底座13的上部，且球铰12与底座13通过内置螺栓固定相连接；液压站15设置在底座13的上部中间，且液压站15与底座13通过内置螺栓相连接；液压站15的外部下端安装有进油管14及回油管16，且液压站15通过进油管14及回油管16分别与伺服驱动器9通过贯通相连接。

具体的，电动伸缩缸8为伺服电机的旋转运动转换机构，且每组电动伸缩缸8上分别设置有一组伺服驱动器9，电动缸是将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，同时控制伺服电机的精确转速，精确转数控制，精确扭矩控制转变成精确速度控制，精确位置控制，精确推力控制；实现高精度直线运动，有效的实现了装置结构精良的效果。

具体的，伺服驱动器9为伺服电机的控制装置，且伺服驱动器9为高精度的传动系统定位结构设置，伺服驱动器均采用数字信号处理器DSP作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化；功率器件采用以智能功率模块IPM为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击；功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电；经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机；实现了运行时微动精度高的效果。

具体的，旋转轴承座2仰视呈环形阵列状设置有三组，且每组旋转轴承座2分别与两组电动伸缩缸8通过珠套3及摆动珠4连接，旋转轴承座通过与珠套及摆动珠的紧密配合，实现装置的大幅度摆动，且能够有效的保证机器人平台的承载力。

具体的，缓冲机构7为圆形状的筒体式结构设置，且缓冲机构7的内两端分别与电动伸缩缸8贯通，缓冲机构7能够有效的平衡电动伸缩缸8内部的油压力，实现装置运行性能稳定的效果。

具体的，液压站15是由液压泵、驱动用电动机、油箱、方向阀、节流阀、溢流阀等构成的液压源装置及包括控制阀在内的液压装置，液压站又称液压泵站，电机带动油泵旋转，泵从油箱中吸油后打油，将机械能转化为液压油的压力能，液压油通过集成块被液压阀实现了方向、压力、流量调节后经外接管路传输到液压机械的油缸中，从而控制了液动机方向的变换、力量的大小及速度的快慢，推动各种液压机械做功；液压站是独立的液压装置，它按驱动装置要求供油，并控制油流的方向、压力和流量，由电机带动油泵旋转，泵从油箱中吸油后打油，将机械能转化为液压油的压力能。

具体使用方法与作用：

使用该装置时，

平台1与底座13通过6个电动伸缩缸8、珠套3及摆动珠4连接，借助电动伸缩缸8的伸缩来实现平台1沿X、Y、Z的平移和绕X、Y、Z轴的旋转运动；电动伸缩缸8由伺服驱动器9控制，借助六个伺服电动缸的伸缩运动，完成上平台在空间六个自由度；当6根电动伸缩缸8的长度发生变化时平台1的位置和姿态也随之变化，通过控制6根电动伸缩缸8的伸缩长度，就能够对平台1的位置和姿态实现控制；采用控制计算机或触摸屏做为人机界面，输入姿态信号、设定运动指令与实时监控，控制器采用PLC或运动控制器作为控制核心，进行运动学反解计算，同时6个伺服驱动器9产生驱动信号，驱动电动伸缩缸8完成运动指令动作，实现实时闭环控制。

需要说明的是，本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，发明人在此不再详述

综上所述：该一种并联六自由度液压机器人平台，通过电动伸缩缸为伺服电机的旋转运动转换机构，且每组电动伸缩缸上分别设置有一组伺服驱动器，电动缸是将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，同时控制伺服电机的精确转速，精确转数控制，精确扭矩控制转变成精确速度控制，精确位置控制，精确推力控制；实现高精度直线运动，有效的实现了装置结构精良的效果；通过伺服驱动器为伺服电机的控制装置，且伺服驱动器为高精度的传动系统定位结构设置，伺服驱动器均采用数字信号处理器DSP作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化；功率器件采用以智能功率模块IPM为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击；功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电；经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机；实现了运行时微动精度高的效果；通过旋转轴承座仰视呈环形阵列状设置有三组，且每组旋转轴承座分别与两组电动伸缩缸通过珠套及摆动珠连接，旋转轴承座通过与珠套及摆动珠的紧密配合，实现装置的大幅度摆动，且能够有效的保证机器人平台的承载力；解决了上述中出现的结构单一，承载能力低下，且运行时微动精度低的问题。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种并联六自由度液压机器人平台，包括：平台（1）、旋转轴承座（2）、珠套（3）、摆动珠（4）、液压杆（5）、卡箍（6）、缓冲机构（7）、电动伸缩缸（8）、伺服驱动器（9）、卡座（10）、摆动器（11）、球铰（12）、底座（13）、进油管（14）、液压站（15）和回油管（16）；其特征在于：所述旋转轴承座（2）设置在平台（1）的底部，且旋转轴承座（2）与平台（1）通过焊接方式相连接；所述旋转轴承座（2）的底部中间设置有珠套（3），且旋转轴承座（2）与珠套（3）通过焊接方式相连接；所述珠套（3）的底部内端安装有摆动珠（4），且珠套（3）与摆动珠（4）通过嵌入方式相连接；所述摆动珠（4）设置在液压杆（5）的顶部，且摆动珠（4）与液压杆（5）通过旋接方式相连接；所述液压杆（5）设置在电动伸缩缸（8）的内部中间，且液压杆（5）与电动伸缩缸（8）通过嵌入方式相连接；所述电动伸缩缸（8）的一侧安装有缓冲机构（7），且电动伸缩缸（8）通过卡箍（6）与缓冲机构（7）通过贯通相连接；所述电动伸缩缸（8）的前部中间安装有伺服驱动器（9），且电动伸缩缸（8）与伺服驱动器（9）通过内置螺丝固定相连接；所述电动伸缩缸（8）的底部安装有卡座（10），且电动伸缩缸（8）与卡座（10）通过焊接方式相连接；所述卡座（10）的内部下端安装有摆动器（11），且卡座（10）通过转轴与摆动器（11）通过套合方式相连接；所述摆动器（11）设置在球铰（12）的内部上端，且摆动器（11）与球铰（12）通过过盈方式相连接；所述球铰（12）设置在底座（13）的上部，且球铰（12）与底座（13）通过内置螺栓固定相连接；所述液压站（15）设置在底座（13）的上部中间，且液压站（15）与底座（13）通过内置螺栓相连接；所述液压站（15）的外部下端安装有进油管（14）及回油管（16），且液压站（15）通过进油管（14）及回油管（16）分别与伺服驱动器（9）通过贯通相连接。

2.根据权利要求1所述的一种并联六自由度液压机器人平台，其特征在于：所述电动伸缩缸（8）为伺服电机的旋转运动转换机构，且每组电动伸缩缸（8）上分别设置有一组伺服驱动器（9）。

3.根据权利要求1所述的一种并联六自由度液压机器人平台，其特征在于：所述伺服驱动器（9）为伺服电机的控制装置，且伺服驱动器（9）为高精度的传动系统定位结构设置。

4.根据权利要求1所述的一种并联六自由度液压机器人平台，其特征在于：所述旋转轴承座（2）仰视呈环形阵列状设置有三组，且每组旋转轴承座（2）分别与两组电动伸缩缸（8）通过珠套（3）及摆动珠（4）连接。

5.根据权利要求1所述的一种并联六自由度液压机器人平台，其特征在于：所述缓冲机构（7）为圆形状的筒体式结构设置，且缓冲机构（7）的内两端分别与电动伸缩缸（8）贯通。

6.根据权利要求1所述的一种并联六自由度液压机器人平台，其特征在于：所述液压站（15）是由液压泵、驱动用电动机、油箱、方向阀、节流阀、溢流阀等构成的液压源装置及包括控制阀在内的液压装置。