CN110509067B - 一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备，属于先进制造技术领域，包括移动式加工机器人、移动式双臂加工机器人、吸附式加工机器人、移动式铣削机器人和移动式打磨机器人。所述五套机器人共同构成一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备，实现多种不同安装面并行铣削、制孔与打磨等高效高精加工，完成大型复杂构件的多移动机器人协同原位加工。

Description

一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备

技术领域

本发明涉及先进制造技术领域，具体地，本发明涉及一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备。

背景技术

随着我国载人深空探测、探月工程、空间飞行器在轨服务与维护、天地一体化信息网络等国家重大专项的逐步推进，对大型舱体类航天器构件的数量、尺度、轻质化和精度提出新的需求。超大型航天器一般由多个铝合金舱体类构件组成，此类构件具有尺寸大、刚性弱、结构复杂等特点，加工中易变形、精度难以保证。

目前由于任务需求，舱体的尺寸不断增大，已大大超出了现有机床的加工行程，而传统使用“分体离线加工-在线检测”制造模式，将舱体分为多个柱段进行加工，然后再焊接到一起，检测整体精度，需要对舱体载荷支架等零件进行拆卸、运送、加工、复位安装、测量调整等，上述流程需反复循环迭代直至达到质量要求，存在工艺不稳定、过程复杂、柔性差、周期长等问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提出一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备，能够实现多种不同安装面并行铣削、制孔与打磨等高效高精加工，完成大型复杂构件的多移动机器人协同原位加工。

为达到上述目的，本发明提出了一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备，包括：移动式加工机器人1、移动式双臂加工机器人2、吸附式加工机器人3、移动式铣削机器人4和用于磨抛表面粗糙安装面的移动式打磨机器人5；

移动式加工机器人1包括第一移动平台11、二自由度定位机构12和第一五自由度模块13，二自由度定位机构12固装在第一移动平台11上；

移动式双臂加工机器人2，用于加工弱刚性安装面，移动式双臂加工机器人2包括第二移动平台21、辅助支撑机器人23和加工机器人22，辅助支撑机器人23设置于第二移动平台21上，

吸附式加工机器人3，用于大型构件顶部安装面加工，吸附式加工机器人3包括三自由度吸附装置31和第二五自由度模块32；

移动式铣削机器人4包括第三移动平台41、第三六自由度串联机械臂42和铣削加工执行器43，第三六自由度串联机械臂42设置于第三移动平台41上；

移动式打磨机器人5包括第四移动平台51、第四六自由度串联机械臂52和打磨头53，第四六自由度串联机械臂52设置于所述第四移动平台51上；

另外，根据本发明实施例的一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备还可以具有如下附加的技术特征：

进一步优选的技术方案，辅助支撑机器人23包括第一六自由度串联机械臂231和辅助支撑装置232；

加工机器人22包括第二六自由度串联机械臂221、测量装置223和加工执行装置222，测量装置223通过主动驱动的转动副与加工执行装置222连接；

进一步优选的技术方案，移动式加工机器人1的第一五自由度模块13包括第一支链131、第二支链132、第三支链133、第四支链134、第五支链135、第一桁架式基座137和第一主轴136，第二支链132、第三支链133、第四支链134和第五支链135具有相同的结构；

第一支链131包括第一中空电机1312、第一螺母1313、第一丝杠1314，第一中空电机1312与第一螺母1313连接，第一螺母1313与第一丝杠1314连接，第一中空电机1312可以通过驱动第一螺母1313转动控制第一丝杠1314的伸长和缩短，第一中空电机1312通过两个轴线垂直且相交的转动副连接到第一桁架式基座137上；第一丝杠1314通过转动副连接到第一主轴136上；

第二支链132包括第二中空电机1322、第二螺母1323、第二丝杠1321，第二中空电机1322与第二螺母1323连接，第二螺母1323与第二丝杠1321连接，第二中空电机1322可以通过驱动第二螺母1323转动控制第二丝杠1321的伸长和缩短；第二中空电机1322通过两个轴线垂直且相交的转动副连接到第一桁架式基座上；第二丝杠通过两个轴线垂直且相交的转动副连接到第一主轴136上。

进一步优选的技术方案，移动式加工机器人1的二自由度定位机构12包括：筋板121、第一电机122、第三丝杠1211、第二电机123、第四丝杠1214、第三螺母1213、第四螺母1212、第一连杆124、第二连杆125、第一大臂1210、第二大臂129、三角形连接板126、第三连杆127、末端连接件128；

第一电机122通过转动副连接到筋板121上，第二电机123通过转动副连接到筋板121上，第三丝杠1211连接到第一电机122上，第一电机122可以驱动第三丝杠1211转动，第四丝杠1214连接到第二电机123上，第二电机123可以驱动第四丝杠1214转动，第三螺母1213安装到第三丝杠1211上，第四螺母1212安装到第四丝杠1214上，第三螺母1213通过转动副连接到第一大臂1210上，第四螺母1212通过转动副连接到第二大臂129上，第一大臂1210具有X形的筋结构，第一连杆124、第三螺母1213、第二大臂129、第一大臂1210通过四个转动副依次首尾相连，组成一个平行四边形；筋板121、第二连杆125、三角形连接板126和第一大臂1210通过四个转动副依次首尾相连，组成一个平行四边形；三角形连接板126、第三连杆127、末端连接件128和第二大臂129通过四个转动副依次首尾相连，组成一个平行四边形。

进一步优选的技术方案，移动式双臂加工机器人2的辅助支撑装置232包括第一夹爪2321、第二夹爪2322和支撑装置连接件2323；

第一夹爪2321与支撑装置连接件2323通过主动转动副相连接，第二夹爪2322与支撑装置连接件2323通过主动转动副相连接，在主动转动副中有力矩传感器测量力矩，支撑装置连接件2323固定在辅助支撑机器人23的第二六自由度串联机械臂42末端；

移动式双臂加工机器人2的加工执行装置为打磨头53或铣削装置；测量装置223为双目视觉系统，双目视觉系统通过主动驱动的转动副连接到加工执行装置，在加工前和加工后，转动副驱动所述双目视觉系统面向工件，可以检测待加工面的位置和加工表面形貌；在加工过程中，转动副驱动所述双目视觉系统的镜头背向工件，避免切屑损伤镜头；

进一步优选的技术方案，吸附式加工机器人3的三自由度吸附装置31包括第一吸附支链311、第二吸附支链312和第三吸附支链313，第一吸附支链311、第二吸附支链312和第三吸附支链313具有相同的结构；

第一吸附支链311包括吸盘3111和主动移动副3112，吸盘3111通过球铰连接到主动移动副3112，主动移动副3112通过转动副连接到第二五自由度模块32上；

进一步优选的技术方案，吸附式加工机器人3的三自由度吸附装置31包括第一吸附支链311、第二吸附支链312和第三吸附支链313，第一吸附支链311、第二吸附支链312和第三吸附支链313具有相同的结构；

第一吸附支链311包括吸盘3111和主动移动副3112，吸盘3111通过三个轴线垂直且相交的主动转动副连接到主动移动副3112，主动移动副3112通过两个轴线垂直且相交的主动转动副连接到第二五自由度模块32，在主动转动副、主动移动副3112和吸盘3111的协同作用下，吸附式加工机器人3可以在大型构件上爬行；

进一步优选的技术方案，吸附式加工机器人3的第二五自由度模块32与移动式加工机器人1的第一五自由度模块13结构相同；

进一步优选的技术方案，移动式铣削机器人4的铣削加工执行器包括：第五丝杠431、第五螺母432、第六丝杠434、第六螺母435、第一铣削连接件433、第二铣削连接件436和第二主轴437；

第一铣削连接件433固定安装在第三六自由度串联机械臂42的末端，第五丝杠431通过转动副连接到第一铣削连接件433，第五螺母432安装在第五丝杠431上，在第五丝杠431的转动驱动下，第五螺母432相对于第一铣削连接件433可以直线运动；

第二铣削连接件436固定连接到第五螺母432上，第六丝杠434通过转动副连接到第二铣削连接件436，第六螺母435安装在第六丝杠434上，在第六丝杠434的转动驱动下，第六螺母435相对于第二铣削连接件436可以直线运动；

第二主轴437安装在第六螺母435上，在第五丝杠431和第六丝杠434的驱动下可以实现二自由度运动；

进一步优选的技术方案，第一移动平台11、第二移动平台21、第三移动平台41和第四移动平台51结构相同，第一至第四移动平台都是由四个麦克纳姆轮驱动的全向移动平台；

进一步优选的技术方案，在工件、第二移动平台21、第三移动平台41、第四移动平台51、第一五自由度模块13和第二五自由度模块32上分别设有至少三个定位点，通过激光跟踪仪或高精度相机等装置测量其坐标，建立机器人基础坐标系，并分别在所建立坐标系中对相应机器人进行运动学和柔性参数标定，从而实现各机器人相对于大型构件的全局精确定位，保证加工精度。

有益效果：本发明提出一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备，能够实现多种不同安装面并行铣削、制孔与打磨等高效高精加工，完成大型复杂构件的多移动机器人协同原位加工。

附图说明

图1是根据本发明实施例的一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备的移动式加工机器人1的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备的移动式加工机器人1的二自由度定位机构12的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备的移动式加工机器人1的二自由度定位机构12在隐藏筋板后的结构示意图；

图5是根据本发明实施例的一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备的移动式加工机器人1的第一五自由度模块的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备的移动式双臂加工机器人的结构示意图；

图7是根据本发明实施例的一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备的吸附式加工机器人的结构示意图；

图8是根据本发明实施例的一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备的移动式铣削机器人的结构示意图；

图9是根据本发明实施例的一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备的移动式铣削机器人的铣削加工执行器的结构示意图；

图10是根据本发明实施例的一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备的移动式打磨机器人的结构示意图。

附图标记说明：

1、移动式加工机器人；11、第一移动平台；12、二自由度定位机构；13、第一五自由度模块；131、第一支链；132、第二支链；133、第三支链；134、第四支链；135、第五支链；137、第一桁架式基座；136、第一主轴；1312、第一中空电机；1313、第一螺母；1314、第一丝杠；1322、第二中空电机；1323、第二螺母；1321、第二丝杠；121、筋板；122、第一电机；1211、第三丝杠；123、第二电机；1214、第四丝杠；1213、第三螺母；1212、第四螺母；124、第一连杆；125、第二连杆；1210、第一大臂；129、第二大臂；126、三角形连接板；127、第三连杆；128、末端连接件；

2、移动式双臂加工机器人；21、第二移动平台；23、辅助支撑机器人；22、加工机器人；231、第一六自由度串联机械臂；232、辅助支撑装置；221、第二六自由度串联机械臂；223、测量装置；222、加工执行装置；2321、第一夹爪；2322、第二夹爪；2323、支撑装置连接件；

3、吸附式加工机器人；31、三自由度吸附装置；32、第二五自由度模块；311、第一吸附支链；312、第二吸附支链；313、第三吸附支链；3111、吸盘；3112、主动移动副；

4、移动式铣削机器人；41、第三移动平台；42、第三六自由度串联机械臂；43、铣削加工执行器；431、第五丝杠；432、第五螺母；434、第六丝杠；435、第六螺母；433、第一铣削连接件；436、第二铣削连接件；437、第二主轴；

5、移动式打磨机器人；51、第四移动平台；52、第四六自由度串联机械臂；53、打磨头；

具体实施方式

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据发明实施例提出的一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备。

如图1所示，该大型复杂构件原位加工多机器人系统装备包括：移动式加工机器人1、移动式双臂加工机器人2、吸附式加工机器人3、移动式铣削机器人4和移动式打磨机器人5。

如图2所示，所述移动式加工机器人1包括第一移动平台11、二自由度定位机构12和第一五自由度模块13，用于加工精度要求高的安装面。如图6所示，所述移动式双臂加工机器人2包括第二移动平台21、辅助支撑机器人23和加工机器人22，用于加工弱刚性安装面。所述辅助支撑机器人23包括第一六自由度串联机械臂231和辅助支撑装置232。所述加工机器人22包括第二六自由度串联机械臂221、测量装置223和加工执行装置222。如图7所示，所述吸附式加工机器人3包括三自由度吸附装置31和第二五自由度模块32，用于加工大型构件顶部的安装面。如图8所示，所述移动式铣削机器人4包括第三移动平台41、第三六自由度串联机械臂42和铣削加工执行器43，用于加工一般精度要求的安装面。如图10所示，所述移动式打磨机器人5包括第四移动平台51、第四六自由度串联机械臂52和打磨头53，用于磨抛表面粗糙度要求高的安装面。

本发明实施例的一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备，实现多种不同安装面并行铣削、制孔与打磨等高效高精加工，完成大型复杂构件的多移动机器人协同原位加工。

如图5所示，在本发明的一个实施例中，所述移动式加工机器人1的第一五自由度模块13包括第一支链131、第二支链132、第三支链133、第四支链134、第五支链135、第一桁架式基座137和第一主轴136。所述第二支链132、第三支链133、第四支链134和第五支链135具有相同的结构。

所述第一支链131包括第一中空电机1312、第一螺母1313、第一丝杠1314，所述第一中空电机1312与所述第一螺母1313连接，所述第一螺母1313与所述第一丝杠1314连接，所述第一中空电机1312可以通过驱动所述第一螺母1313转动控制所述第一丝杠1314的伸长和缩短。所述第一中空电机1312通过两个轴线垂直相交的转动副连接到所述第一桁架式基座137上。所述第一丝杠1314通过转动副连接到所述第一主轴136上。

所述第二支链132包括第二中空电机1322、第二螺母1323、第二丝杠1321，所述第二中空电机1322与所述第二螺母1323连接，所述第二螺母1323与所述第二丝杠1321连接，所述第二中空电机1322可以通过驱动所述第二螺母1323转动控制所述第二丝杠1321的伸长和缩短。所述第二中空电机1322通过两个轴线垂直相交的转动副连接到所述第一桁架式基座137上。所述第二丝杠1321通过两个轴线垂直相交的转动副连接到所述第一主轴136上。

如图3结合图4所示，所述移动式加工机器人的二自由度定位机构12包括：筋板121、第一电机122、第三丝杠1211、第二电机123、第四丝杠1214、第三螺母1213、第四螺母1212、第一连杆124、第二连杆125、第一大臂1210、第二大臂129、三角形连接板126、第三连杆127、末端连接件128。所述第一电机122通过转动副连接到所述筋板121上，所述第二电机123通过转动副连接到所述筋板121上，所述第三丝杠1211连接到所述第一电机122上，所述第一电机122可以驱动所述第三丝杠1211转动，所述第四丝杠1214连接到所述第二电机123上，所述第二电机123可以驱动所述第四丝杠1214转动，所述第三螺母1213安装到所述第三丝杠1211上，所述第四螺母1212安装到所述第四丝杠1214上，所述第三螺母1213通过转动副连接到所述第一大臂1210上，所述第四螺母1212通过转动副连接到所述第二大臂129上，所述第一大臂1210具有X形的筋结构，实现轻量化和高刚度。所述第一连杆124、所述第三螺母1213、所述第二大臂129、所述第一大臂1210通过四个转动副首尾相连，组成一个平行四边形。所述筋板121、所述第二连杆125、所述三角形连接板126和所述第一大臂129通过四个转动副首尾相连，组成一个平行四边形。所述三角形连接板126、所述第三连杆127、所述末端连接件128和所述第二大臂129通过四个转动副首尾相连，组成一个平行四边形。

如图6所示，在本发明的一个实施例中，所述移动式双臂加工机器人2的辅助支撑装置232包括第一夹爪2321、第二夹爪2322和支撑装置连接件2323。所述第一夹爪2321与支撑装置连接件2323通过主动转动副相连接，所述第二夹爪2322与支撑装置连接件2323通过主动转动副相连接。在主动转动副中有力矩传感器测量力矩，通过力位混合控制保证辅助支撑装置能够夹持住工件，并且不会由于夹紧力过大导致工件表面受损。所述支撑装置连接件2323固定在所述辅助支撑机器人23的六自由度串联机械臂231末端。

如图6所示，在本发明的一个实施例中，所述移动式双臂加工机器人2的加工执行装置222为打磨头或铣削装置；测量装置223为双目视觉系统，所述双目视觉系统通过主动驱动的转动副连接到所述加工执行装置222。在加工前和加工后，转动副驱动所述双目视觉系统面向工件，可以检测待加工面的位置和加工表面形貌；在加工过程中转动副驱动所述双目视觉系统的镜头背向工件，避免切屑损伤镜头。

如图7所示，在本发明的一个实施例中，所述吸附式加工机器人3的三自由度吸附装置31包括第一吸附支链311、第二吸附支链312和第三吸附支链313。所述第一吸附支链311、第二吸附支链312和第三吸附支链313具有相同的结构。所述第一吸附支链311包括吸盘3111和主动移动副3112。所述吸盘3111通过球铰连接到所述主动移动副3112，所述主动移动副3112通过转动副连接到所述吸附式加工机器人3的第二五自由度模块32。

如图7所示，在本发明的一个实施例中，所述吸附式加工机器人3的三自由度吸附装置31包括第一吸附支链311、第二吸附支链312和第三吸附支链313。所述第一吸附支链311、第二吸附支链312和第三吸附支链313具有相同的结构。所述第一吸附支链311包括吸盘3111和主动移动副3112。所述吸盘3111通过三个轴线垂直相交的主动转动副连接到所述主动移动副3112。所述主动移动副3112通过两个轴线垂直相交的主动转动副连接到所述第二五自由度模块32，在主动转动副、所述主动移动副3112和吸盘3111的协同作用下，所述吸附式加工机器人3可以在大型构件上爬行。

如图7所示，在本发明的一个实施例中，所述吸附式加工机器人3的第二五自由度模块32与所述移动式加工机器人1的第一五自由度模块13结构相同。

如图8结合图9所示，在本发明的一个实施例中，所述移动式铣削机器人4的铣削加工执行器43包括：第五丝杠431、第五螺母432、第六丝杠434、第六螺母435、第一铣削连接件433、第二铣削连接件436、第二主轴437。

所述第一铣削连接件433固定安装在所述第三六自由度串联机械臂42的末端，所述第五丝杠431通过转动副连接到所述第一铣削连接件433，所述第五螺母432安装在所述第五丝杠431上，在所述第五丝杠431的转动驱动下，所述第五螺母432相对于所述第一铣削连接件433可以直线运动。所述第二铣削连接件436固定连接到所述第五螺母432上，所述第六丝杠434通过转动副连接到所述第二铣削连接件436，所述第六螺母安装435在所述第六丝杠434上，在所述第六丝杠434的转动驱动下，所述第六螺母435相对于所述第二铣削连接件436可以直线运动。所述第二主轴437安装在所述第六螺母435上，在所述第五丝杠431和所述第六丝杠434的驱动下可以实现二自由度运动。

在本发明的一个实施例中，所述第一移动平台11、第二移动平台21、第三移动平台41和第四移动平台51是由四个麦克纳姆轮驱动的全向移动平台。

在本发明的一个实施例中，在工件、所述第二移动平台21、所述第三移动平台41、所述第四移动平台51、所述第一五自由度模块13和所述第二五自由度模块32上分别设有至少三个定位点，通过激光跟踪仪或高精度相机等装置测量其坐标，建立机器人基础坐标系，并分别在所建立坐标系中对相应机器人进行运动学和柔性参数标定，从而实现各机器人相对于大型构件的全局精确定位，保证加工精度。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

在工件、所述第二移动平台21、所述第三移动平台41、所述第四移动平台51、所述第一五自由度模块13和所述第二五自由度模块32上分别设有至少三个定位点，通过激光跟踪仪或高精度相机等装置测量其坐标，建立机器人基础坐标系，并分别在所建立坐标系中对相应机器人进行运动学和柔性参数标定，从而实现各机器人相对于大型构件的全局精确定位，保证加工精度。

Claims (8)

1.一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备，其特征在于，包括：移动式加工机器人（1）、移动式双臂加工机器人（2）、吸附式加工机器人（3）、移动式铣削机器人（4）和移动式打磨机器人（5）；

所述移动式加工机器人（1）用于加工精度要求高的安装面，包括第一移动平台（11）、二自由度定位机构（12）和第一五自由度模块（13），所述二自由度定位机构（12）固装在第一移动平台（11）上；

所述移动式双臂加工机器人（2）用于加工弱刚性安装面，所述移动式双臂加工机器人（2）包括第二移动平台（21）、辅助支撑机器人（23）和加工机器人（22），所述辅助支撑机器人（23）和所述加工机器人（22）设置于所述第二移动平台（21）上；

所述吸附式加工机器人（3）用于大型构件顶部安装面加工，所述吸附式加工机器人（3）包括三自由度吸附装置（31）和第二五自由度模块（32）；

所述移动式铣削机器人（4）用于加工精度要求一般的安装面，包括第三移动平台（41）、第三六自由度串联机械臂（42）和铣削加工执行器（43），所述第三六自由度串联机械臂（42）设置于所述第三移动平台（41）上；

所述移动式打磨机器人（5）用于磨抛表面粗糙安装面，包括第四移动平台（51）、第四六自由度串联机械臂（52）和打磨头（53），所述第四六自由度串联机械臂（52）设置于所述第四移动平台（51）上；

所述吸附式加工机器人（3）的三自由度吸附装置（31）包括第一吸附支链（311）、第二吸附支链（312）和第三吸附支链（313），所述第一吸附支链（311）、第二吸附支链（312）和第三吸附支链（313）具有相同的结构；

所述第一吸附支链（311）包括吸盘（3111）和主动移动副（3112），所述吸盘（3111）通过球铰连接到所述主动移动副（3112），所述主动移动副（3112）通过转动副连接到所述第二五自由度模块（32）；

或所述吸盘（3111）通过三个轴线垂直且相交的主动转动副连接到所述主动移动副（3112），所述主动移动副（3112）通过两个轴线垂直且相交的主动转动副连接到所述第二五自由度模块（32），在所述主动转动副、所述主动移动副（3112）和吸盘（3111）的协同作用下，所述吸附式加工机器人（3）在大型构件上爬行；

在工件、所述第二移动平台（21）、所述第三移动平台（41）、所述第四移动平台（51）、所述第一五自由度模块（13）和所述第二五自由度模块（32）上分别设有至少三个定位点，通过激光跟踪仪或高精度相机装置测量其坐标，建立机器人基础坐标系，并分别在所建立坐标系中对相应机器人进行运动学和柔性参数标定，从而实现各机器人相对于大型构件的全局精确定位，保证加工精度。

2.根据权利要求1所述的一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备，其特征在于，所述辅助支撑机器人（23）包括第一六自由度串联机械臂（231）和辅助支撑装置（232）；

所述加工机器人（22）包括第二六自由度串联机械臂（221）、测量装置（223）和加工执行装置（222），所述加工执行装置（222）安装在所述第二六自由度串联机械臂（221）末端，所述测量装置（223）通过主动驱动的转动副与所述加工执行装置（222）连接。

3.根据权利要求1所述的一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备，其特征在于，所述移动式加工机器人（1）的第一五自由度模块（13）包括第一支链（131）、第二支链（132）、第三支链（133）、第四支链（134）、第五支链（135）、第一桁架式基座（137）和第一主轴（136），所述第二支链（132）、第三支链（133）、第四支链（134）和第五支链（135）具有相同的结构；

所述第一支链（131）包括第一中空电机（1312）、第一螺母（1313）、第一丝杠（1314），所述第一中空电机（1312）与所述第一螺母（1313）连接，所述第一螺母（1313）与所述第一丝杠（1314）连接，所述第一中空电机（1312）通过驱动所述第一螺母（1313）转动控制所述第一丝杠（1314）的伸长和缩短，所述第一中空电机（1312）通过两个轴线垂直且相交的转动副连接到所述第一桁架式基座（137）上；所述第一丝杠（1314）通过转动副连接到所述第一主轴（136）上；

所述第二支链（132）包括第二中空电机（1322）、第二螺母（1323）、第二丝杠（1321），所述第二中空电机（1322）与所述第二螺母（1323）连接，所述第二螺母（1323）与所述第二丝杠（1321）连接，所述第二中空电机（1322）通过驱动所述第二螺母（1323）转动控制所述第二丝杠（1321）的伸长和缩短；所述第二中空电机（1322）通过两个轴线垂直且相交的转动副连接到所述第一桁架式基座上；所述第二丝杠通过两个轴线垂直且相交的转动副连接到所述第一主轴（136）上。

4.根据权利要求1所述的一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备，其特征在于，所述移动式加工机器人（1）的二自由度定位机构（12）包括：筋板（121）、第一电机（122）、第三丝杠（1211）、第二电机（123）、第四丝杠（1214）、第三螺母（1213）、第四螺母（1212）、第一连杆（124）、第二连杆（125）、第一大臂（1210）、第二大臂（129）、三角形连接板（126）、第三连杆（127）、末端连接件（128）；

所述第一电机（122）通过转动副连接到所述筋板（121）上，所述第二电机（123）通过转动副连接到所述筋板（121）上，所述第三丝杠（1211）连接到所述第一电机（122）上，所述第一电机（122）驱动所述第三丝杠（1211）转动，所述第四丝杠（1214）连接到所述第二电机（123）上，所述第二电机（123）驱动所述第四丝杠（1214）转动，所述第三螺母（1213）安装到所述第三丝杠（1211）上，所述第四螺母（1212）安装到所述第四丝杠（1214）上，所述第三螺母（1213）通过转动副连接到所述第一大臂（1210）上，所述第四螺母（1212）通过转动副连接到所述第二大臂（129）上，所述第一大臂（1210）具有X形的筋结构，所述第一连杆（124）、所述第三螺母（1213）、所述第二大臂（129）、所述第一大臂（1210）通过四个转动副依次首尾相连，组成一个平行四边形；所述筋板（121）、所述第二连杆（125）、所述三角形连接板（126）和所述第一大臂（1210）通过四个转动副依次首尾相连，组成一个平行四边形；所述三角形连接板（126）、所述第三连杆（127）、所述末端连接件（128）和所述第二大臂（129）通过四个转动副依次首尾相连，组成一个平行四边形。

5.根据权利要求1所述的一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备，其特征在于，所述移动式双臂加工机器人（2）的辅助支撑装置（232）包括第一夹爪（2321）、第二夹爪（2322）和支撑装置连接件（2323）；

所述第一夹爪（2321）与所述支撑装置连接件（2323）通过主动转动副相连接，所述第二夹爪（2322）与所述支撑装置连接件（2323）通过主动转动副相连接，在主动转动副中有力矩传感器测量力矩，通过力位混合控制保证辅助支撑装置能够夹持住工件，并且不会由于夹紧力过大导致工件表面受损，所述支撑装置连接件（2323）固定在所述辅助支撑机器人（23）的第二六自由度串联机械臂（42）末端；

所述移动式双臂加工机器人（2）的加工执行装置为打磨头（53）或铣削装置；测量装置（223）为双目视觉系统，所述双目视觉系统通过主动驱动的转动副连接到所述加工执行装置，在加工前和加工后，转动副驱动所述双目视觉系统面向工件，检测待加工面的位置和加工表面形貌；在加工过程中，转动副驱动所述双目视觉系统的镜头背向工件，避免切屑损伤镜头。

6.根据权利要求1所述的一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备，其特征在于，所述吸附式加工机器人（3）的第二五自由度模块（32）与所述移动式加工机器人（1）的第一五自由度模块（13）结构相同。

7.根据权利要求1所述的一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备，其特征在于，所述移动式铣削机器人（4）的铣削加工执行器包括：第五丝杠（431）、第五螺母（432）、第六丝杠（434）、第六螺母（435）、第一铣削连接件（433）、第二铣削连接件（436）和第二主轴（437）；

所述第一铣削连接件（433）固定安装在所述第三六自由度串联机械臂（42）的末端，所述第五丝杠（431）通过转动副连接到所述第一铣削连接件（433），所述第五螺母（432）安装在所述第五丝杠（431）上，在所述第五丝杠（431）的转动驱动下，所述第五螺母（432）相对于所述第一铣削连接件（433）直线运动；

所述第二铣削连接件（436）固定连接到所述第五螺母（432）上，所述第六丝杠（434）通过转动副连接到所述第二铣削连接件（436），所述第六螺母（435）安装在所述第六丝杠（434）上，在所述第六丝杠（434）的转动驱动下，所述第六螺母（435）相对于所述第二铣削连接件（436）直线运动；

所述第二主轴（437）安装在所述第六螺母（435）上，在所述第五丝杠（431）和所述第六丝杠（434）的驱动下实现二自由度运动。

8.根据权利要求1所述的一种大型复杂构件原位加工多机器人系统装备，其特征在于，所述第一移动平台（11）、第二移动平台（21）、第三移动平台（41）和所述第四移动平台（51）结构相同，所述第一至第四移动平台都是由四个麦克纳姆轮驱动的全向移动平台。

Images