CN108817653A - 一种绳驱动蛇形脉冲激光加工机器人 - Google Patents

一种绳驱动蛇形脉冲激光加工机器人 Download PDF

Info

Publication number
CN108817653A
CN108817653A CN201810691139.3A CN201810691139A CN108817653A CN 108817653 A CN108817653 A CN 108817653A CN 201810691139 A CN201810691139 A CN 201810691139A CN 108817653 A CN108817653 A CN 108817653A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pulse laser
optical fiber
snake
robot
rope
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810691139.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108817653B (zh
Inventor
刘鹏
向阳
王大鹏
陈刚强
王峻峰
杨静语
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Shipbuilding Haiwei High Tech Co ltd
Original Assignee
Zhengzhou Hi Tech Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhengzhou Hi Tech Co Ltd filed Critical Zhengzhou Hi Tech Co Ltd
Priority to CN201810691139.3A priority Critical patent/CN108817653B/zh
Publication of CN108817653A publication Critical patent/CN108817653A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108817653B publication Critical patent/CN108817653B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • 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
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/104—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with cables, chains or ribbons

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明提供一种绳驱动蛇形脉冲激光加工机器人，包括一蛇形机器人，包括至少两个关节和随关节运动的线缆、光纤；一脉冲激光器，设置在蛇形机器人尾部，脉冲激光器发射的脉冲激光通过光纤末端接头进入到光纤中；一发射端，设置在蛇形机器人头部，接受光纤传输的脉冲激光并将脉冲激光发射到目标处。本发明用绳驱动蛇形机器人细长结构特点，可将脉冲激光导入狭小空间内进行作业，而且整个过程中脉冲激光加工轨迹完全处于受控状态。利用绳驱动蛇形机器人末端可实现三维空间运动的特点，可实现脉冲激光对三维轮廓的加工。

Description

一种绳驱动蛇形脉冲激光加工机器人
技术领域
本发明涉及一种加工机器人，具体地说是一种绳驱动蛇形脉冲激光加工机器人。
背景技术
随着脉冲激光技术的快速发展，脉冲激光已广泛应用于各行各业，一个重要的应用领域是针对材料的脉冲激光加工，其占脉冲激光应用市场的35.2%。与传统的加工技术相比，脉冲激光加工具有诸多优点。脉冲激光在加工过程中，待加工工件不受应力，不存在加工工具磨损问题；脉冲激光束导向容易精确控制，在精密加工领域具有独特优势；脉冲激光尤其是超快脉冲脉冲激光，其加工可应用于针对硬度高、难以用传统方法加工的材料之上。目前用于脉冲激光光束导向的主要设备是扫描振镜，其利用内部光学镜片的角度偏转来实现所需的脉冲激光加工轨迹，虽然经过长期的发展，该设备已逐渐发展成熟，但一次调整只能实现一个面的加工，对于在三维空间内进行加工，使用传统的扫描振镜难以实现，亟需发展新的脉冲激光导向设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种绳驱动蛇形脉冲激光加工机器人以解决现有技术存在的问题。
本发明采用以下技术方案：
一种绳驱动蛇形脉冲激光加工机器人，包括：
一蛇形机器人，包括至少两个关节和随关节运动的线缆、光纤；
一脉冲激光器，设置在蛇形机器人尾部，脉冲激光器发射的脉冲激光通过光纤末端接头进入到光纤中；
一发射端，设置在蛇形机器人头部，接受光纤传输的脉冲激光并将脉冲激光发射到目标处。
所述发射端包括依次设置的小孔光阑和聚焦透镜。
小孔光阑和聚焦透镜外部设置保护套筒。
发射端还设置有CCD相机和激光距离传感器。
所述脉冲激光器与光纤末端接头之间的光路上设置分光镜，分光镜分离的两束脉冲激光一束射向光纤末端接头，另一束射向脉冲激光功率计。
所述光纤和线缆穿过关节内部，将至少两个关节连接在一起。
每个关节通过至少一根绳索连接进行驱动，且各关节之间通过万向球头连接。
本发明的有益效果：用绳驱动蛇形机器人细长结构特点，可将脉冲激光导入狭小空间内进行作业，而且整个过程中脉冲激光加工轨迹完全处于受控状态。利用绳驱动蛇形机器人末端可实现三维空间运动的特点，可实现脉冲激光对三维轮廓的加工。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中蛇形机器人相邻关节的连接方式。
图3为本发明中蛇形机器人绳索的驱动方式。
其中，1：脉冲激光器，2：分光镜，3：脉冲激光功率计，4：光纤末端接头，5：绳驱动蛇形机器人控制与驱动模块，6：光纤，7：线缆，8:CCD摄像机及激光距离传感器，9：绳驱动蛇形机器人，10：小孔光阑，11：预留光学元器件安装基座，12：聚焦透镜，13：光学元器件保护套筒；14：关节；15：万向球头连接，16：绳索；17：电机，18：联轴器，19：卷筒，20：滑轮，21：关节穿绳孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
本发明提供的绳驱动蛇形机器人，具有细长结构特点，可将脉冲激光导入狭小空间内进行作业，而且整个过程中脉冲激光加工轨迹完全处于受控状态。绳驱动蛇形机器人末端可实现三维空间运动，即可实现脉冲激光对三维轮廓的加工。
具体来说，如图1所示的本发明的绳驱动蛇形脉冲激光加工机器人，至少包括以下几部分：
一蛇形机器人9，该蛇型机器人9由至少两个关节14组成，各关节14间通过万向球接头进行连接。利用电机17通过联轴器18带动卷筒19旋转，卷筒19曳引绳索16运动并利用滑轮20改变绳索16运动方向，可利用若干根绳索穿过关节14上的关节穿绳孔21分别拉动各关节进行运动，每个关节内部具有中空的结构，线缆和光纤可穿过中空结构。
一脉冲激光器1，该脉冲激光器1设置在蛇形机器人9尾部，脉冲激光器1发射的脉冲激光通过光纤末端接头4进入到光纤6中，光纤6将脉冲激光传输到蛇型机器人9头部的发射端，发射端将激光发射到目标处进行工件的加工。
本发明还在脉冲激光器1与光纤末端接头4之间的光路上设置分光镜2，分光镜2将脉冲激光分为一束强光和一束弱光，强光射向光纤末端接头4，而弱光射向脉冲激光功率计3，脉冲激光功率计用于测量激光光束的能量。
发射端包括依次设置的小孔光阑10和聚焦透镜12，光纤传输的脉冲激光经过小孔光阑10和聚焦透镜12后，对脉冲激光进行光线优化、调节、聚焦，然后发射到目标处进行工件的加工。
小孔光阑10和聚焦透镜12外部设置保护套筒13，对小孔光阑10和聚焦透镜12进行保护。保护套筒13内部还可设置预留安装基座，用于安装其它需要的光学元件。
发射端还设置有CCD相机和激光距离传感器， CCD相机用于观察加工情况，激光距离传感器用于测量聚焦透镜与待加工物体之间的距离。CCD相机和激光距离传感器可安装在保护套筒13上，激光距离传感器测得的数据发送给蛇形机器人控制器，蛇形机器人控制器根据激光距离传感器数值和所用聚焦透镜的焦距进行比较，若数值大于焦距，驱动模块发送命令拉动绳索16使蛇形机器人头部靠近待加工物体，若数值小于焦距，驱动模块发送命令拉动绳索16使蛇形机器人头部远离待加工物体。CCD相机和激光距离传感器通过线缆进行供电和进行数据传输。
如图2和图3所示，给出本发明的一种蛇形机器人的结构示意图。
蛇形机器人两个关节之间通过万向球头14连接，且每个关节内部设置至少一个驱动组件，如图所示，设置三个驱动组件，驱动组件包括电机17、与电机17连接的联轴器18、与联轴器18连接的卷筒19，卷筒19上缠绕绳索16，绳索16可以穿过滑轮20后，通过该关节后端每个关节上的关节穿绳孔20与蛇形机器人的绳驱动蛇形机器人控制与驱动模块5连接，通过绳驱动蛇形机器人控制与驱动模块5内部的控制与驱动模块对蛇形机器人的行走方向进行驱动。绳驱动蛇形机器人控制与驱动模块5至少包括与每根绳索连接的卷筒、与卷筒连接的电机和与电机连接的控制器，蛇形机器人的各关节运动方向可通过控制器控制电机带动卷筒的工作实现。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种绳驱动蛇形脉冲激光加工机器人，其特征在于，包括：
一蛇形机器人，包括至少两个关节和随关节运动的线缆、光纤；
一脉冲激光器，设置在蛇形机器人尾部，脉冲激光器发射的脉冲激光通过光纤末端接头进入到光纤中；
一发射端，设置在蛇形机器人头部，接受光纤传输的脉冲激光并将脉冲激光发射到目标处。
2.根据权利要求1所述的一种绳驱动蛇形脉冲激光加工机器人，其特征在于：
所述发射端包括依次设置的小孔光阑和聚焦透镜。
3.根据权利要求1所述的一种绳驱动蛇形脉冲激光加工机器人，其特征在于：
小孔光阑和聚焦透镜外部设置保护套筒。
4.根据权利要求1所述的一种绳驱动蛇形脉冲激光加工机器人，其特征在于：
发射端还设置有CCD相机和激光距离传感器。
5.根据权利要求1所述的一种绳驱动蛇形脉冲激光加工机器人，其特征在于：
所述脉冲激光器与光纤末端接头之间的光路上设置分光镜，分光镜分离的两束脉冲激光一束射向光纤末端接头，另一束射向脉冲激光功率计。
6.根据权利要求1所述的一种绳驱动蛇形脉冲激光加工机器人，其特征在于：
所述光纤和线缆穿过关节内部，将至少两个关节连接在一起。
7.根据权利要求1所述的一种绳驱动蛇形脉冲激光加工机器人，其特征在于：
每个关节通过至少一根绳索连接进行驱动，且各关节之间通过万向球头连接。
CN201810691139.3A 2018-06-28 2018-06-28 一种绳驱动蛇形脉冲激光加工机器人 Active CN108817653B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810691139.3A CN108817653B (zh) 2018-06-28 2018-06-28 一种绳驱动蛇形脉冲激光加工机器人

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810691139.3A CN108817653B (zh) 2018-06-28 2018-06-28 一种绳驱动蛇形脉冲激光加工机器人

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108817653A true CN108817653A (zh) 2018-11-16
CN108817653B CN108817653B (zh) 2020-07-21

Family

ID=64134783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810691139.3A Active CN108817653B (zh) 2018-06-28 2018-06-28 一种绳驱动蛇形脉冲激光加工机器人

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108817653B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112677142A (zh) * 2021-01-14 2021-04-20 中铁工程装备集团有限公司 蛇形臂连接结构及蛇形臂机器人
CN115157008A (zh) * 2022-09-02 2022-10-11 江苏宏达数控科技股份有限公司 一种数控机床用孔深探测器
CN115781754A (zh) * 2022-11-24 2023-03-14 北京大学第三医院 一种八自由度被动机械臂夹持装置

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4765330A (en) * 1983-08-15 1988-08-23 Bert Bach Method and apparatus for removal of plaque from blood vessels
JPH10193148A (ja) * 1996-12-27 1998-07-28 Sumitomo Metal Ind Ltd 溶接位置の決定方法及び装置並びに溶接管の製造方法及び装置
CN103009379A (zh) * 2012-12-24 2013-04-03 北京信息科技大学 可伸缩轮式蛇形机器人
CN104473688A (zh) * 2014-12-03 2015-04-01 中国人民解放军第二军医大学 具有可弯关节的末端可弯曲手术器械
CN105127589A (zh) * 2015-09-08 2015-12-09 上海嘉强自动化技术有限公司 一种内部可通激光束的类scara机器人
CN105798454A (zh) * 2016-04-29 2016-07-27 西安交通大学 一种利用纳秒激光诱导裂纹制备微纳米复合结构的方法
CN106334872A (zh) * 2016-08-30 2017-01-18 淮阴工学院 激光端面织构机的自动对焦暨实时微调方法
CN205989122U (zh) * 2016-08-24 2017-03-01 广州码清机电有限公司 一种3d动态聚焦激光打标机
CN106901676A (zh) * 2016-03-03 2017-06-30 申亚琪 可控弯曲装置
CN107263477A (zh) * 2017-07-07 2017-10-20 浙江大学 一种绳驱动串联关节型蛇形机械臂控制方法
CN207026741U (zh) * 2017-08-15 2018-02-23 温州大学 导光臂
CN207152566U (zh) * 2017-02-21 2018-03-30 宁波明视数字技术有限公司 多向弯曲蛇骨

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4765330A (en) * 1983-08-15 1988-08-23 Bert Bach Method and apparatus for removal of plaque from blood vessels
JPH10193148A (ja) * 1996-12-27 1998-07-28 Sumitomo Metal Ind Ltd 溶接位置の決定方法及び装置並びに溶接管の製造方法及び装置
CN103009379A (zh) * 2012-12-24 2013-04-03 北京信息科技大学 可伸缩轮式蛇形机器人
CN104473688A (zh) * 2014-12-03 2015-04-01 中国人民解放军第二军医大学 具有可弯关节的末端可弯曲手术器械
CN105127589A (zh) * 2015-09-08 2015-12-09 上海嘉强自动化技术有限公司 一种内部可通激光束的类scara机器人
CN106901676A (zh) * 2016-03-03 2017-06-30 申亚琪 可控弯曲装置
CN105798454A (zh) * 2016-04-29 2016-07-27 西安交通大学 一种利用纳秒激光诱导裂纹制备微纳米复合结构的方法
CN205989122U (zh) * 2016-08-24 2017-03-01 广州码清机电有限公司 一种3d动态聚焦激光打标机
CN106334872A (zh) * 2016-08-30 2017-01-18 淮阴工学院 激光端面织构机的自动对焦暨实时微调方法
CN207152566U (zh) * 2017-02-21 2018-03-30 宁波明视数字技术有限公司 多向弯曲蛇骨
CN107263477A (zh) * 2017-07-07 2017-10-20 浙江大学 一种绳驱动串联关节型蛇形机械臂控制方法
CN207026741U (zh) * 2017-08-15 2018-02-23 温州大学 导光臂

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112677142A (zh) * 2021-01-14 2021-04-20 中铁工程装备集团有限公司 蛇形臂连接结构及蛇形臂机器人
CN112677142B (zh) * 2021-01-14 2022-08-02 中铁工程装备集团有限公司 蛇形臂连接结构及蛇形臂机器人
CN115157008A (zh) * 2022-09-02 2022-10-11 江苏宏达数控科技股份有限公司 一种数控机床用孔深探测器
CN115781754A (zh) * 2022-11-24 2023-03-14 北京大学第三医院 一种八自由度被动机械臂夹持装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN108817653B (zh) 2020-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108817653A (zh) 一种绳驱动蛇形脉冲激光加工机器人
CN101041204B (zh) 激光焊接装置及其方法
DE202011000456U1 (de) Fügeeinrichtung
CN105277568A (zh) 用于检测要通过激光加工设备加工的工件的表面数据和/或边界面的测量设备
CN103495807A (zh) 多机器人光纤激光切割系统
CN107544137B (zh) 高功率光纤激光器用光闸
CN108363143B (zh) 光纤熔接机识别光纤的方法、其系统及专用调芯支架
CN104155771A (zh) 一种半导体激光器中微光学透镜实现精密装调的在线监测装置及其使用方法
CN105750731A (zh) 一种汽车拨叉激光焊接装置
CN110539309A (zh) 基于激光找正和视觉测量的机械臂制孔定位系统及方法
CN106773025A (zh) 调焦镜头及振镜式激光扫描系统
CN213888643U (zh) 一种可视化的激光切割头自动光学同轴校准装置
US5621831A (en) Apparatus and method for high power laser-to-fiber alignment
CN208019619U (zh) 一种面向lsp应用的高能量光束xy轴导光装置
WO2007006444A1 (de) Laserscanner ii
CN110500919A (zh) 一种快速高精度调焦的激光防御系统及方法
CN102402112A (zh) 光源装置、光源产生方法及包含光源装置的激光投影机
CN210937652U (zh) 激光加工头的成像系统及具有其的激光加工设备
CN201532477U (zh) 光纤耦合半导体激光器大角度可变焦照明镜头
CN104471457A (zh) 光学模块及用于组装光学模块的方法
DE102008047140B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Regelung der Nahtlage beim Laserschweißen von Stumpfstößen sowie deren Verwendung
CN206020825U (zh) 一种半导体激光器光学合束装置
CN203782232U (zh) 一种复杂结构件预置粉末激光熔覆装置
CN100585450C (zh) 自适应闭环控制的飞行光路机构及其控制方法
CN216427364U (zh) 一种轻便型激光冲击强化装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address

Address after: No. 311, Science Avenue, High-tech Zone, Zhengzhou City, Henan Province, 450000

Patentee after: China Shipbuilding Haiwei High tech Co.,Ltd.

Address before: 450001 NO.311, science Avenue, high tech Zone, Zhengzhou City, Henan Province

Patentee before: HAIWEI ZHENGZHOU HIGH TECHNOLOGY Co.,Ltd.

CP03 Change of name, title or address