CN112247976B - 一种五自由度非平面表面增材制造机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种五自由度非平面表面增材制造机器人，包括底座旋转组件、大臂组件、小臂组件、腕部组件、手部组件；大底座旋转组件上设置控制大臂组件绕第一转轴进行旋转的第一控制组件；大臂的下部设置控制大臂绕第二转轴进行旋转的第二控制组件；小臂的一端通过第三控制组件与大臂的上端相连，第三控制组件控制小臂绕第三转轴进行旋转；腕部壳体通过第四控制组件与小臂的另一端相连，第四控制组件控制腕部壳体绕第四转轴进行旋转；手部组件包括喷嘴，喷嘴通过第五控制组件与腕部组件相连，第五控制组件控制喷嘴绕第五转轴进行旋转。本发明中的机器人共有五个自由度，能够满足各种复杂动作的高精度执行的需要。

Description

一种五自由度非平面表面增材制造机器人

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种五自由度非平面表面增材制造机器人。

背景技术

增材制造是近年来热度很高的一项新的制造技术，它是各种技术迅速发展的系统化技术的综合表现。现在增材制造已经渐渐地和社会上的各个领域进行融合，但是传统增材制造需要人工操作，凭借工人的经验来进行制造，制造过程中难免会出现人为误差、偏移，导致产品不合格，生产效率低的情况发生，同时某些材料在增材制造过程中可能存在危险性和对身体有害的物质。

随着科学技术和机器人技术的发展，机器人在制造领域显示出巨大的潜力和应用前景。增材制造机器人在稳定性、安全性以及可行性的方面上显示出突出的优势，可增加制造的灵活性和准确性，解决制造过程中灵活性差，人工操作引起的误差等问题，从而缩短产品生产时间，减少废品产生率，提高制造质量和效率，并降低了人工成本。

但是，现有的增材制造机器人在整体的自由度和运动方式上存在一定的不足，一般只具有四个自由度。现有的这种增材制造机器人的自由度较少，对于复杂动作的执行精度不高且惯量比较大，重力平衡不够完整，运动不够灵活的缺陷。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种五自由度非平面表面增材制造机器人。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种五自由度非平面表面增材制造机器人，包括底座旋转组件、大臂组件、小臂组件、腕部组件、手部组件；

所述大臂组件设置在底座旋转组件上部，所述底座旋转组件上设置有控制大臂组件绕竖直方向的第一转轴进行旋转的第一控制组件；

所述大臂组件包括大臂，所述大臂的下部设置有控制大臂绕水平方向的第二转轴进行旋转的第二控制组件；所述第二转轴的中心轴线与第一转轴的中心轴线垂直相交；

所述小臂组件包括小臂，所述小臂的一端通过第三控制组件与大臂的上端相连，所述第三控制组件控制小臂绕水平方向的第三转轴进行旋转；所述第三转轴的中心轴线与第二转轴的中心轴线相平行；

所述腕部组件包括腕部壳体，所述腕部壳体通过第四控制组件与小臂的另一端相连，所述第四控制组件控制腕部壳体绕水平方向的第四转轴进行旋转；所述第四转轴的中心轴线与第三转轴的中心轴线相平行；

所述手部组件包括喷嘴，所述喷嘴通过第五控制组件与腕部组件相连，所述第五控制组件控制喷嘴绕水平方向的第五转轴进行旋转；所述第五转轴的中心轴线与第四转轴的中心轴线垂直相交。

优选的，所述底座旋转组件包括下底座；

所述第一控制组件包括第一伺服电机，所述第一伺服电机设置在下底座的内腔中；所述第一伺服电机通过第一法兰盘与下底座相连；所述第一伺服电机的输出轴向上与第一转轴进行同轴固定连接；所述第一转轴与第一谐波减速器相连，所述第一谐波减速器与回转体相连；所述第一谐波减速器的底盘与下底座顶部固定连接，所述回转体的上部与大臂组件的底部固定连接。

优选的，所述大臂的下部设置底座连接体；所述底座连接体包括底板，所述底板的上部垂直固定设置有两片相平行的支撑立板；所述底板与回转体的顶部固定连接；所述大臂的下部位于两片支撑立板之间且与其中一侧的支撑立板进行转动连接；

所述第二控制组件包括第二伺服电机，所述第二伺服电机通过第二法兰盘固定设置在另一侧支撑立板的外端面上；所述第二伺服电机的输出轴沿垂直于支撑立板的方向与第二转轴进行同轴固定连接；所述第二转轴与第二谐波减速器相连，所述第二谐波减速器与大臂的下部相连；所述第二谐波减速器的底盘与连接有第二伺服电机的支撑立板的内端面固定连接；

与大臂相连的支撑立板上固定设置大臂套筒，所述大臂套筒的外壁面与大臂轴承的内圈相连，所述大臂与大臂轴承的外圈相连。

优选的，所述大臂的上部设置有两片相平行的大臂连接板；

所述小臂的一端位于两片大臂连接板之间且与其中一侧的大臂连接板进行转动连接；

所述第三控制组件包括第三伺服电机，所述第三伺服电机固定设置在另一侧大臂连接板的外端面上；所述第三伺服电机的输出轴沿垂直于大臂连接板的方向与第三转轴进行同轴固定连接；所述第三转轴与第三谐波减速器相连，所述第三谐波减速器与小臂的端部相连；所述第三谐波减速器的底盘与连接有第三伺服电机的大臂连接板的内端面固定连接；

与小臂相连的大臂连接板上固定设置小臂套筒，所述小臂套筒的外壁面与小臂轴承的内圈相连，所述小臂与小臂轴承的外圈相连。

优选的，所述小臂的另一端设置有两片相平行的小臂连接板；

所述腕部壳体位于两片小臂连接板之间且与小臂连接板进行转动连接；

所述第四控制组件包括两个分别设置在两片小臂连接板外端面上的第四伺服电机，所述第四伺服电机通过第四法兰盘固定在相应小臂连接板的外端面上；两个第四伺服电机的输出轴相向且同轴设置；两个第四伺服电机的输出轴沿垂直于小臂连接板的方向与各自的第四转轴进行同轴固定连接，所述第四转轴的端部与腕部壳体的相应侧壁固定连接；两个第四转轴内均同轴固定设置齿轮轴；两个齿轮轴上均设置有直齿锥齿轮。

优选的，所述小臂连接板上设置有供第四转轴穿过的小臂通孔；所述小臂通孔的内壁面与第一深沟球轴承的外圈相连，所述第一深沟球轴承的内圈与腕部套筒的外壁面相连，所述腕部套筒同轴设置在第四转轴的外部；

所述腕部套筒的端部与腕部壳体的相应端面固定连接。

优选的，所述腕部壳体的侧壁上设置用供齿轮轴穿过的腕部通孔；所述腕部通孔的内壁面与第二深沟球轴承的外圈相连，所述第二深沟球轴承的内圈与齿轮轴的外壁面相连。

优选的，所述喷嘴的上部设置手部壳体，所述第五转轴固定设置在手部壳体面向腕部壳体的一侧；

所述第五控制组件包括第五齿轮轴，所述第五齿轮轴的一端与其中一个齿轮轴进行垂直固定连接，所述第五齿轮轴上同轴配合有第五直齿锥齿轮，所述第五直齿锥齿轮与两个直齿锥齿轮均进行啮合连接；

所述第五转轴穿过腕部壳体的侧壁后与第五直齿锥齿轮进行同轴固定连接。

优选的，所述喷嘴通过双头螺栓与手部壳体相连；

所述第五转轴的端部通过第五法兰盘与手部壳体相连；

所述腕部壳体的相应侧壁上设置有供第五转轴穿过的转轴通孔；所述转轴通孔的内壁面与第三深沟球轴承的外圈相连，所述第三深沟球轴承的内圈与第五转轴的外壁面相连。

优选的，所述第五直齿锥齿轮的内壁面与第四深沟球轴承的外圈相连，所述第四深沟球轴承的内圈与第五齿轮轴的外壁面相连。

本发明的有益效果是：

本发明中的底座旋转组件、大臂组件、小臂组件构成三个自由度的姿态调整，腕部组件、手部组件构成两个自由度的运动中心调整，因此，本发明中的机器人共有五个自由度，能够满足各种复杂动作的高精度执行的需要，显著地提高增材制造的效率和质量。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明五自由度非平面表面增材制造机器人的结构示意立体图；

图2是本发明五自由度非平面表面增材制造机器人的结构示意主视图；

图3是本发明五自由度非平面表面增材制造机器人的结构示意左视图；

图4是本发明五自由度非平面表面增材制造机器人的结构示意俯视图；

图5是图2的A-A向剖视图；

图6是图5中B的放大图；

图7是图5中C的放大图；

图8是图2的D-D向剖视图；

图9是图8中E的放大图；

其中，

1.底座旋转组件，1-1.下底座，1-2.第一伺服电机，1-3.第一法兰盘，1-4.第一转轴，1-5.第一谐波减速器，1-6.回转体；

2.大臂组件，2-1.底座连接体，2-2.第二伺服电机，2-3.第二法兰盘，2-4.第二转轴，2-5.第二谐波减速器，2-6.大臂，2-7.大臂套筒，2-8.大臂轴承，2-9.大臂连接板；

3.小臂组件，3-1.第三伺服电机，3-2.第三转轴，3-3.第三谐波减速器，3-4.小臂，3-5.小臂套筒，3-6.小臂轴承，3-7.小臂连接板；

4.腕部组件，4-1.第四伺服电机，4-2.第四法兰盘，4-3.第四转轴，4-4.齿轮轴，4-5.直角锥齿轮，4-6.第一深沟球轴承，4-7.腕部套筒，4-8.第二深沟球轴承，4-9.套筒一，4-10.套筒二，4-11.套筒三；

5.手部组件，5-1.喷嘴，5-2.手部壳体，5-3.第五齿轮轴，5-4.第五直齿锥齿轮，5-5.双头螺栓，5-6第五法兰盘，5-7.第五转轴，5-8.第三深沟球轴承，5-9.第四深沟球轴承，5-10.套筒四。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“底”、“顶”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，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-4所示，一种五自由度非平面表面增材制造机器人，包括底座旋转组件1、大臂组件2、小臂组件3、腕部组件4、手部组件5；

所述大臂组件2设置在底座旋转组件1上部，所述底座旋转组件1上设置有控制大臂组件2绕竖直方向的第一转轴1-4进行旋转的第一控制组件；其中大臂组件2带动其上部的小臂组件3、腕部组件4、手部组件5绕竖直方向的第一转轴1-4进行旋转；绕第一转轴1-4的转动为第一自由度；

所述大臂组件2包括大臂2-6，所述大臂2-6的下部设置有控制大臂2-6绕水平方向的第二转轴2-4进行旋转的第二控制组件；所述第二转轴2-4的中心轴线与第一转轴1-4的中心轴线垂直相交；其中大臂2-6带动其上部的小臂组件3、腕部组件4、手部组件5绕水平方向的第二转轴2-4进行旋转；绕第二转轴2-4的转动为第二自由度；

所述小臂组件3包括小臂3-4，所述小臂3-4的一端通过第三控制组件与大臂2-6的上端相连，所述第三控制组件控制小臂3-4绕水平方向的第三转轴3-2进行旋转；所述第三转轴3-2的中心轴线与第二转轴2-4的中心轴线相平行；其中小臂3-4带动其端部的腕部组件4、手部组件5绕水平方向的第三转轴3-2进行旋转；绕第三转轴3-2的转动为第三自由度；

所述腕部组件4包括腕部壳体，所述腕部壳体通过第四控制组件与小臂3-4的另一端相连，所述第四控制组件控制腕部壳体绕水平方向的第四转轴4-3进行旋转；所述第四转轴4-3的中心轴线与第三转轴3-2的中心轴线相平行；其中腕部壳体带动与其相连的手部组件5绕水平方向的第四转轴4-3进行旋转；绕第四转轴4-3的转动为第四自由度；

所述手部组件5包括喷嘴5-1，所述喷嘴5-1通过第五控制组件与腕部组件4相连，所述第五控制组件控制喷嘴5-1绕水平方向的第五转轴5-7进行旋转；所述第五转轴5-7的中心轴线与第四转轴4-3的中心轴线垂直相交；手部组件5绕第五转轴5-7的转动为第五自由度。

本发明中的底座旋转组件1、大臂组件2、小臂组件3构成三个自由度的姿态调整，腕部组件4、手部组件5构成两个自由度的运动中心调整，因此，本发明中的机器人共有五个自由度，能够满足各种复杂动作的高精度执行的需要。

优选的，如图5所示，所述底座旋转组件1包括下底座1-1，具体地，所述下底座1-1为底端封堵的圆筒体结构；使用时，下底座1-1的底面通过地脚螺栓固定，下底座1-1用于支撑上方机构并且将整体与地面相对固定；

所述第一控制组件包括第一伺服电机1-2，所述第一伺服电机1-2设置在下底座1-1的内腔中；所述第一伺服电机1-2通过第一法兰盘1-3与下底座1-1相连，具体地，第一伺服电机1-2通过螺钉垂直连接在第一法兰盘1-3的底面上，第一法兰盘1-3与下底座1-1通过螺栓固定连接；所述第一伺服电机1-2的输出轴向上与第一转轴1-4进行同轴固定连接；所述第一转轴1-4与第一谐波减速器1-5相连，所述第一谐波减速器1-5与回转体1-6相连，具体地，所述第一转轴1-4的轴身与第一谐波减速器1-5的柔轮进行键连接，第一谐波减速器1-5的刚轮与回转体1-6进行固定连接；所述第一谐波减速器1-5的底盘与下底座1-1顶部固定连接，所述回转体1-6的上部与大臂组件2的底部固定连接。

第一伺服电机1-2输出轴转动带动第一转轴1-4转动，通过第一谐波减速器1-5相应减速后带动回转体1-6的相对转动，从而带动大臂组件2绕竖直方向的第一转轴1-4进行旋转。

优选的，如图5-6所示，所述大臂2-6的下部设置底座连接体2-1；所述底座连接体2-1包括底板，所述底板的上部垂直固定设置有两片相平行的支撑立板；所述底板与回转体1-6的顶部固定连接；所述大臂2-6的下部位于两片支撑立板之间且与其中一侧的支撑立板进行转动连接；

所述第二控制组件包括第二伺服电机2-2，所述第二伺服电机2-2通过第二法兰盘2-3固定设置在另一侧支撑立板的外端面上，具体地，第二伺服电机2-2通过螺钉垂直连接在第二法兰盘2-3的端面上，第二法兰盘2-3的另一端面与相应的支撑立板通过螺栓固定连接；所述第二伺服电机2-2的输出轴沿垂直于支撑立板的方向与第二转轴2-4进行同轴固定连接；所述第二转轴2-4与第二谐波减速器2-5相连，所述第二谐波减速器2-5与大臂2-6的下部相连，具体地，所述第二转轴2-4的轴身与第二谐波减速器2-5的柔轮进行键连接，第二谐波减速器2-5的刚轮与大臂2-6的下部侧面通过螺钉进行固定连接；所述第二谐波减速器2-5的底盘与连接有第二伺服电机2-2的支撑立板的内端面固定连接。

优选的，如图6所示，与大臂2-6相连的支撑立板上固定设置大臂套筒2-7，所述大臂套筒2-7的外壁面与大臂轴承2-8的内圈相连，所述大臂2-6与大臂轴承2-8的外圈相连。

第二伺服电机2-2输出轴转动带动第二转轴2-4转动，通过第二谐波减速器2-5相应减速后带动大臂2-6下部的相对转动，实现大臂2-6绕水平方向的第二转轴2-4进行旋转。

优选的，如图5、图7所示，所述大臂2-6的上部设置有两片相平行的大臂连接板2-9；

所述小臂3-4的一端位于两片大臂连接板2-9之间且与其中一侧的大臂连接板2-9进行转动连接；

所述第三控制组件包括第三伺服电机3-1，所述第三伺服电机3-1固定设置在另一侧大臂连接板2-9的外端面上，具体地，第三伺服电机3-1通过螺钉连接在另一侧大臂连接板2-9的外端面上；所述第三伺服电机3-1的输出轴沿垂直于大臂连接板2-9的方向与第三转轴3-2进行同轴固定连接；所述第三转轴3-2与第三谐波减速器3-3相连，所述第三谐波减速器3-3与小臂3-4的端部相连，具体地，所述第三转轴3-2的轴身与第三谐波减速器3-3的柔轮进行键连接，第三谐波减速器3-3的刚轮与小臂3-4的端部侧面通过螺钉进行固定连接；所述第三谐波减速器3-3的底盘与连接有第三伺服电机3-1的大臂连接板2-9的内端面固定连接。

优选的，如图7所示，与小臂3-4相连的大臂连接板2-9上固定设置小臂套筒3-5，所述小臂套筒3-5的外壁面与小臂轴承3-6的内圈相连，所述小臂3-4与小臂轴承3-6的外圈相连。

第三伺服电机3-1输出轴转动带动第三转轴3-2转动，通过第三谐波减速器3-3相应减速后带动小臂3-4一端的相对转动，实现小臂3-4绕水平方向的第三转轴3-2进行旋转。

优选的，所述小臂3-4的另一端设置有两片相平行的小臂连接板3-7；

如图8-9所示，所述腕部壳体位于两片小臂连接板3-7之间且与小臂连接板3-7进行转动连接；

所述第四控制组件包括两个分别设置在两片小臂连接板3-7外端面上的第四伺服电机4-1，所述第四伺服电机4-1通过第四法兰盘4-2固定在相应小臂连接板3-7的外端面上，具体地，所述第四伺服电机4-1通过螺钉固定在第四法兰盘4-2上，第四法兰盘法兰4-2通过螺栓固定在相应小臂连接板3-7的外端面上；两个第四伺服电机4-1的输出轴相向且同轴设置；两个第四伺服电机4-1的输出轴沿垂直于小臂连接板3-7的方向与各自的第四转轴4-3进行同轴固定连接，所述第四转轴4-3的端部与腕部壳体的相应侧壁固定连接；两个第四转轴4-3内均同轴固定设置齿轮轴4-4；两个齿轮轴4-4上均设置有直齿锥齿轮4-5。

第四伺服电机4-1通过第四转轴4-3、齿轮轴4-4控制直齿锥齿轮4-5转动，由于第四转轴4-3的端部与腕部壳体的相应侧壁固定连接，因此腕部壳体能够带动手部组件5跟随第四转轴4-3进行旋转。

优选的，如图9所示，所述小臂连接板3-7上设置有供第四转轴4-3穿过的小臂通孔；所述小臂通孔的内壁面与第一深沟球轴承4-6的外圈相连，所述第一深沟球轴承4-6的内圈与腕部套筒4-7的外壁面相连，所述腕部套筒4-7同轴设置在第四转轴4-3的外部；

所述腕部套筒4-7的端部与腕部壳体的相应端面固定连接。

优选的，如图9所示，所述小臂连接板3-7与腕部壳体的相应侧壁之间设置有用来抵住第一深沟球轴承4-6一端的套筒一4-9，所述套筒一4-9与腕部壳体的相应侧壁进行转动连接；

所述第一深沟球轴承4-6的另一端设置有套筒二4-10；即第一深沟球轴承4-6配合在套筒一4-9、套筒二4-10之间。

优选的，如图9所示，所述腕部壳体的侧壁上设置用供齿轮轴4-4穿过的腕部通孔；所述腕部通孔的内壁面与第二深沟球轴承4-8的外圈相连，所述第二深沟球轴承4-8的内圈与齿轮轴4-4的外壁面相连。

优选的，如图9所示，所述第二深沟球轴承4-8与直齿锥齿轮4-5之间的齿轮轴4-4上设置有用来抵住第二深沟球轴承4-8的套筒三4-11。

优选的，所述喷嘴5-1的上部设置手部壳体5-2，所述第五转轴5-7固定设置在手部壳体5-2面向腕部壳体的一侧；

如图9所示，所述第五控制组件包括第五齿轮轴5-3，所述第五齿轮轴5-3的一端与其中一个齿轮轴4-4进行垂直固定连接，所述第五齿轮轴5-3上同轴配合有第五直齿锥齿轮5-4，所述第五直齿锥齿轮5-4与两个直齿锥齿轮4-5均进行啮合连接；

所述第五转轴5-7穿过腕部壳体的侧壁后与第五直齿锥齿轮5-4进行同轴固定连接，具体地，所述第五转轴5-7与第五直齿锥齿轮5-4通过螺栓进行固定连接。

所述第五直齿锥齿轮5-4与直齿锥齿轮4-5啮合配合，第四伺服电机4-1驱动直齿锥齿轮4-5旋转，一方面使腕部壳体带动手部组件5绕第四转轴4-3转动；同时直齿锥齿轮4-5转动驱动第五直齿锥齿轮5-4旋转，从而使喷嘴5-1在绕第四转轴4-3转动的同时也能绕第五转轴5-7进行360°旋转。

优选的，所述喷嘴5-1通过双头螺栓5-5与手部壳体5-2相连；

所述第五转轴5-7的端部通过第五法兰盘5-6与手部壳体5-2相连；

如图9所示，所述腕部壳体的相应侧壁上设置有供第五转轴5-7穿过的转轴通孔；所述转轴通孔的内壁面与第三深沟球轴承5-8的外圈相连，所述第三深沟球轴承5-8的内圈与第五转轴5-7的外壁面相连。

优选的，所述第五直齿锥齿轮5-4的内壁面与第四深沟球轴承5-9的外圈相连，所述第四深沟球轴承5-9的内圈与第五齿轮轴5-3的外壁面相连。

优选的，所述第四深沟球轴承5-9与第五转轴5-7的端部之间设置有用来抵住第四深沟球轴承5-9的套筒四5-10。

本发明中的底座旋转组件1、大臂组件2、小臂组件3构成三个自由度的姿态调整，腕部组件4、手部组件5构成两个自由度的运动中心调整，因此，本发明中的机器人共有五个自由度，能够满足各种复杂动作的高精度执行的需要，显著地提高增材制造的效率和质量。

需要说明的是，本申请中的第一、第二、第三、第四伺服电机均由计算机控制系统控制，计算机系统利用三维图像导航技术，控制手术臂的运动轨迹、定位以及空中姿态的调节。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种五自由度非平面表面增材制造机器人，其特征是，包括底座旋转组件、大臂组件、小臂组件、腕部组件、手部组件；

所述大臂组件设置在底座旋转组件上部，所述底座旋转组件上设置有控制大臂组件绕竖直方向的第一转轴进行旋转的第一控制组件；

所述大臂组件包括大臂，所述大臂的下部设置有控制大臂绕水平方向的第二转轴进行旋转的第二控制组件；所述第二转轴的中心轴线与第一转轴的中心轴线垂直相交；

所述小臂组件包括小臂，所述小臂的一端通过第三控制组件与大臂的上端相连，所述第三控制组件控制小臂绕水平方向的第三转轴进行旋转；所述第三转轴的中心轴线与第二转轴的中心轴线相平行；

所述腕部组件包括腕部壳体，所述腕部壳体通过第四控制组件与小臂的另一端相连，所述第四控制组件控制腕部壳体绕水平方向的第四转轴进行旋转；所述第四转轴的中心轴线与第三转轴的中心轴线相平行；

所述手部组件包括喷嘴，所述喷嘴通过第五控制组件与腕部组件相连，所述第五控制组件控制喷嘴绕水平方向的第五转轴进行旋转；所述第五转轴的中心轴线与第四转轴的中心轴线垂直相交；

所述大臂的上部设置有两片相平行的大臂连接板；

所述小臂的一端位于两片大臂连接板之间且与其中一侧的大臂连接板进行转动连接；

所述第三控制组件包括第三伺服电机，所述第三伺服电机固定设置在另一侧大臂连接板的外端面上；所述第三伺服电机的输出轴沿垂直于大臂连接板的方向与第三转轴进行同轴固定连接；所述第三转轴与第三谐波减速器相连，所述第三谐波减速器与小臂的端部相连；所述第三谐波减速器的底盘与连接有第三伺服电机的大臂连接板的内端面固定连接；

与小臂相连的大臂连接板上固定设置小臂套筒，所述小臂套筒的外壁面与小臂轴承的内圈相连，所述小臂与小臂轴承的外圈相连；

所述小臂的另一端设置有两片相平行的小臂连接板；

所述腕部壳体位于两片小臂连接板之间且与小臂连接板进行转动连接；

所述第四控制组件包括两个分别设置在两片小臂连接板外端面上的第四伺服电机，所述第四伺服电机通过第四法兰盘固定在相应小臂连接板的外端面上；两个第四伺服电机的输出轴相向且同轴设置；两个第四伺服电机的输出轴沿垂直于小臂连接板的方向与各自的第四转轴进行同轴固定连接，所述第四转轴的端部与腕部壳体的相应侧壁固定连接；两个第四转轴内均同轴固定设置齿轮轴；两个齿轮轴上均设置有直齿锥齿轮；

所述喷嘴的上部设置手部壳体，所述第五转轴固定设置在手部壳体面向腕部壳体的一侧；

所述第五控制组件包括第五齿轮轴，所述第五齿轮轴的一端与其中一个齿轮轴进行垂直固定连接，所述第五齿轮轴上同轴配合有第五直齿锥齿轮，所述第五直齿锥齿轮与两个直齿锥齿轮均进行啮合连接；

所述第五转轴穿过腕部壳体的侧壁后与第五直齿锥齿轮进行同轴固定连接。

2.如权利要求1所述的五自由度非平面表面增材制造机器人，其特征是，所述底座旋转组件包括下底座；

所述第一控制组件包括第一伺服电机，所述第一伺服电机设置在下底座的内腔中；所述第一伺服电机通过第一法兰盘与下底座相连；所述第一伺服电机的输出轴向上与第一转轴进行同轴固定连接；所述第一转轴与第一谐波减速器相连，所述第一谐波减速器与回转体相连；所述第一谐波减速器的底盘与下底座顶部固定连接，所述回转体的上部与大臂组件的底部固定连接。

3.如权利要求2所述的五自由度非平面表面增材制造机器人，其特征是，所述大臂的下部设置底座连接体；所述底座连接体包括底板，所述底板的上部垂直固定设置有两片相平行的支撑立板；所述底板与回转体的顶部固定连接；所述大臂的下部位于两片支撑立板之间且与其中一侧的支撑立板进行转动连接；

所述第二控制组件包括第二伺服电机，所述第二伺服电机通过第二法兰盘固定设置在另一侧支撑立板的外端面上；所述第二伺服电机的输出轴沿垂直于支撑立板的方向与第二转轴进行同轴固定连接；所述第二转轴与第二谐波减速器相连，所述第二谐波减速器与大臂的下部相连；所述第二谐波减速器的底盘与连接有第二伺服电机的支撑立板的内端面固定连接；

与大臂相连的支撑立板上固定设置大臂套筒，所述大臂套筒的外壁面与大臂轴承的内圈相连，所述大臂与大臂轴承的外圈相连。

4.如权利要求1所述的五自由度非平面表面增材制造机器人，其特征是，所述小臂连接板上设置有供第四转轴穿过的小臂通孔；所述小臂通孔的内壁面与第一深沟球轴承的外圈相连，所述第一深沟球轴承的内圈与腕部套筒的外壁面相连，所述腕部套筒同轴设置在第四转轴的外部；

所述腕部套筒的端部与腕部壳体的相应端面固定连接。

5.如权利要求4所述的五自由度非平面表面增材制造机器人，其特征是，所述腕部壳体的侧壁上设置用供齿轮轴穿过的腕部通孔；所述腕部通孔的内壁面与第二深沟球轴承的外圈相连，所述第二深沟球轴承的内圈与齿轮轴的外壁面相连。

6.如权利要求1所述的五自由度非平面表面增材制造机器人，其特征是，所述喷嘴通过双头螺栓与手部壳体相连；

所述第五转轴的端部通过第五法兰盘与手部壳体相连；

所述腕部壳体的相应侧壁上设置有供第五转轴穿过的转轴通孔；所述转轴通孔的内壁面与第三深沟球轴承的外圈相连，所述第三深沟球轴承的内圈与第五转轴的外壁面相连。

7.如权利要求1所述的五自由度非平面表面增材制造机器人，其特征是，所述第五直齿锥齿轮的内壁面与第四深沟球轴承的外圈相连，所述第四深沟球轴承的内圈与第五齿轮轴的外壁面相连。

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