CN114619432A - 一种用于智能装配的pr-3rrr双平台设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种用于智能装配的PR‑3RRR双平台设备,所述双平台设备包括:上平台,其包括:滚珠花键轴,所述滚珠花键轴与其上设置的丝杠螺母以及花键螺母啮合,所述丝杠螺母通过第一皮带连接至第一驱动机构上,所述花键螺母通过第二皮带连接至第二驱动机构上,在所述滚珠花键轴的末端还安装有末端连接件;下平台,其包括:多个支链,每个所述支链包括多个转动副R副串联;其中,所述上平台安装在所述下平台上。本申请上平台和下平台具有多个自由度,可高精度,高效率地执行需要多个自由度方可完成的空间装配任务,在实际生产过程中,大量简单的装配任务需要被高精度地重复执行。
Description
技术领域
本申请属于自动化及机器人技术领域,具体涉及一种用于智能装配的PR-3RRR双平台设备。
背景技术
自动化装配是制造业中的重要技术,当前加工设备多依赖于传统机床,而装配工业则多依赖于人工。为提高工业生产过程中的装配效率,减小装配误差,同时提升制造业自动化水平,需要设计出精度高和速度快的自动化智能装配设备。现有的装配设备多不具有智能性,难以搭配视觉、力觉等智能传感器进行工作,同时设备本身的稳定性差。此外,现存的运动工作平台,大多不具有高精度和快速性的特点,难以完成精密装配的任务需求。
发明内容
针对上述现有技术的缺点或不足,本申请要解决的技术问题是提供一种用于智能装配的PR-3RRR双平台设备。
为解决上述技术问题,本申请通过以下技术方案来实现:
本申请提出了一种用于智能装配的PR-3RRR双平台设备,所述双平台设备包括:
上平台,其包括:滚珠花键轴,所述滚珠花键轴与其上设置的丝杠螺母以及花键螺母啮合,所述丝杠螺母通过第一皮带连接至第一驱动机构上,所述花键螺母通过第二皮带连接至第二驱动机构上,在所述滚珠花键轴的末端还安装有末端连接件;
下平台,其包括:多个支链,每个所述支链包括多个转动副R副串联;
其中,所述上平台安装在所述下平台上。
可选地,上述的用于智能装配的PR-3RRR双平台设备,其中,所述第一驱动机构包括:丝杠螺母驱动电机,所述第一皮带啮合设置在所述丝杠螺母的外侧以及所述丝杠螺母驱动电机的驱动端,在所述丝杠螺母驱动电机的驱动作用下,带动所述滚珠花键轴沿其轴线方向上下移动;和/或,所述滚珠花键轴与所述丝杠螺母通过第一滚珠啮合。
可选地,上述的用于智能装配的PR-3RRR双平台设备,其中,所述第二驱动机构包括:花键螺母驱动电机,所述第二皮带啮合设置在所述花键螺母的外侧以及所述花键螺母驱动电机的驱动端,在所述花键螺母驱动电机的驱动作用下,带动所述安装轴沿其轴线方向做螺旋运动;和/或,所述滚珠花键轴与所述花键螺母通过第二滚珠啮合。
可选地,上述的用于智能装配的PR-3RRR双平台设备,其中,所述滚珠花键轴上还设置有电子限位开关;和/或,所述末端连接件上还安装有用于检测接触力和接触力矩的六维力与力矩传感器。
可选地,上述的用于智能装配的PR-3RRR双平台设备,其中,还包括:固定连接件,通过所述固定连接件将丝杠螺母或花键螺母安装在所述第一机架上。
可选地,上述的用于智能装配的PR-3RRR双平台设备,其中,所述转动副R副包括:第一R副、第二R副以及第三R副,其中,所述第一R副转动安装在第二机架上,所述第一R副通过内连杆传递旋转运动,所述内连杆通过第二R副与外连杆连接,所述外连杆通过第三R副与承载平台转动连接。
可选地,上述的用于智能装配的PR-3RRR双平台设备,其中,所述下平台还包括:转动轴支撑座,多个所述第一R副安装在所述转动轴支撑座上;和/或,还包括:用于驱动多个所述第一R副转动的下平台驱动电机;和/或,还包括:支撑架,所述支撑架用于安装所述下平台驱动电机。
可选地,上述的用于智能装配的PR-3RRR双平台设备,其中,多个所述第一R副的转动轴线相重合设置。
可选地,上述的用于智能装配的PR-3RRR双平台设备,其中,所述上平台包括:PR机构,所述PR机构具有一个竖直方向的移动自由度和一个沿竖直方向转动的转动自由度,即两个自由度;所述下平台包括:3RRR机构,所述3RRR机构具有横向移动、纵向移动和绕竖直方向转动,即三个自由度;所述双平台设备具有完备的空间五个自由度。
可选地,上述的用于智能装配的PR-3RRR双平台设备,其中,所述上平台通过第一机架与箱体连接,所述箱体安装在所述下平台上;
和/或,所述下平台通过第二机架安装在电器柜上;
和/或,所述箱体内安装有第一驱动控制器、第一散热风扇以及第一传感器主板;
和/或,所述电器柜内安装有第二驱动控制器、第二散热风扇以及第二传感器主板;
和/或,所述电器柜采用封装箱体形式,其侧面还设置有外设接口、急停开关、状态显示灯以及电源和控制开关。
与现有技术相比,本申请具有如下技术效果:
本申请上平台和下平台具有多个自由度,可高精度,高效率地执行需要多个自由度方可完成的空间装配任务,在实际生产过程中,大量简单的装配任务需要被高精度地重复执行,例如常见的3C行业的内存条装卡、螺栓拧紧等工序,鼠标接收器与电池装配等均可以通过本申请执行此类装配任务;本申请还具有自由度高、精度高,速度快,运动灵活,能够重复执行装配动作等优势。
本申请中的上平台具有一移一转两个自由度,下平台具有两移一转三个自由度,故该设备整体具有五个自由度。该上下平台的组合运动可以实现在空间中的三维移动以及绕竖直方向上的旋转运动,可在上下平台安装加工或装配工具,并可为其配备力觉与视觉等智能传感器,实现高精度和高效率的智能加工和装配。
在本申请中,装配对象和工件可放置于下平台运动承载平台上,利用一定的工装固定装配母件。通过下平台的三个自由度的移动,可以以较高精度定位装配位置和取件位置。利用所述的末端执行器电动夹爪实现对被装配件的夹取,此过程可以配合上平台安装轴的上下移动和旋转。再次移动下平台的承载平台,使装配母件的装配位置位于工件正下方,再次调整安装轴的上下位置和旋转方向,使得被装配工件可以顺利装入装配母件中。
为提高装配过程中的精度与效率,同时提高装配过程的容错性,在末端执行器处安装了六维力与力矩传感器,从而在装配过程中通过检测到的力实时反馈并对装配过程加以控制。同时,在装配不同工件时,可根据夹爪上安装的所述的夹紧力传感器调整对应的夹紧力,保证工件在装配过程中不会脱落的同时能够不以过大的力损坏被装配件。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1:本申请一实施例用于用于智能装配的PR-3RRR双平台设备的立体图;
图2:本申请一实施例中上平台的结构示意图;
图3:本申请一实施例中下平台的结构示意图;
图4:本申请一实施例中PR机构的运动示意图;
图5:本申请一实施例中3RRR机构的运动示意图;
图6:本申请一实施例中3RRR机构的简图;
图7:本申请一实施例中3RRR机构的原理图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
如图1至图3所示,在本申请的其中一个实施例中,一种用于智能装配的PR-3RRR双平台设备,所述双平台设备包括:
上平台1,其包括:滚珠花键轴11,所述滚珠花键轴11与其上设置的丝杠螺母13以及花键螺母15啮合,所述丝杠螺母11通过第一皮带18连接至第一驱动机构上,所述花键螺母15通过第二皮带连接至第二驱动机构上,在所述滚珠花键轴11的末端还安装有末端连接件;
下平台2,其包括:多个支链,每个所述支链包括多个转动副R副串联;
其中,所述上平台1安装在所述下平台2上。
其中,上述涉及的P表示移动副,R表示转动副。所述上平台1包括:等效PR机构,所述PR机构具有一个竖直方向的上下移动和一个沿竖直方向转动的转动自由度,即两个自由度;所述下平台2包括:3RRR机构,所述3RRR机构具有横向移动、纵向移动和绕竖直方向转动共三个运动自由度。本实施例以上平台1具有两个自由度,下平台2具有三个自由度进行举例说明。通过上下两个平台之间实现协同运动,可完成五个自由度以内的相关装配操作。
在具体应用时,装配对象和工件可放置于所述承载平台21上,利用一定的工装固定装配母件。通过下平台2的横向、纵向移动和绕竖直方向转动,可以以较高精度定位装配位置和取件位置。
可选地,在上述转动自由度、移动自由度的作用下,所述滚珠花键轴11可实现上述两个自由度的相关装配操作。
在本实施例中,所述滚珠花键轴11上还设置有电子限位开关16。该电子限位开关16用于保证所述滚珠花键轴11的直线移动在其移动范围内。
所述末端连接件上还安装有用于检测接触力和接触力矩的六维力与力矩传感器110。在本实施例中,还包括末端执行器,所述末端执行器即为装配设备,其由所述六维力与力矩传感器110、电动夹爪111和夹紧力传感器112组成。所述的六维力与力矩传感器110用于检测装配作业时的末端接触力与力矩,所述的电动夹爪111用于完成装配对象的夹取和安放任务,所述的夹紧力传感器112用于判断和控制装配过程中的夹紧力度。
如图2所示,在本实施例中,所述第一驱动机构包括:丝杠螺母驱动电机17,所述第一皮带18啮合设置在所述丝杠螺母13的外侧以及所述丝杠螺母驱动电机17的驱动端,在所述丝杠螺母驱动电机17的驱动作用下,带动所述滚珠花键轴11沿其轴线方向上下移动。
进一步地,在本实施例中,所述滚珠花键轴11与所述丝杠螺母13通过第一滚珠啮合。即,所述丝杠螺母13内部设置的第一滚珠啮合设置在所述滚珠花键轴11内的滚珠槽上。
其中,所述上平台1的两个运动自由度通过控制和驱动分别通过花键螺母驱动电机14和丝杠螺母驱动电机17,实现滚珠花键轴11的上下移动、绕竖直轴线的螺旋运动以及二者的解耦运动。所述末端执行器安装在滚珠花键轴11的尾端。
所述第二驱动机构包括:花键螺母驱动电机14,所述第二皮带啮合设置在所述花键螺母15的外侧以及所述花键螺母驱动电机14的驱动端,在所述花键螺母驱动电机14的驱动作用下,带动所述滚珠花键轴11沿其轴线方向做螺旋运动。
所述滚珠花键轴11与所述花键螺母15通过第二滚珠啮合。即,所述花键螺母15内部设置的第二滚珠啮合设置在所述滚珠花键轴11内的滚珠槽上。
还需要说明地是,在本实施例中,所涉及的转动自由度是指花键螺母15、第二皮带以及花键螺母驱动电机14作用下的螺旋运动与移动自由度的解耦。所述花键螺母15在花键螺母驱动电机14的驱动下,使滚珠花键轴11不仅做旋转运动,也做上下移动。因此整个PR机构的旋转,是由花键螺母15和丝杠螺母13共同控制完成的。例如,花键螺母13在带动滚珠花键轴11旋转了一圈的情况下,同时使得花键轴11上移或下移了一个导程的距离,此时就需要控制另一个丝杠螺母驱动电机17带动丝杠螺母13,使丝杠螺母13驱动滚珠花键轴11下移或者上移对应的一个导程的距离,就可以抵消掉花键螺母驱动滚珠花键轴11在旋转的同时产生的移动了,即为解耦的概念。
所述上平台1的等效PR机构实际为滚珠花键轴11实现的螺旋运动与转动的等效解耦,即该机构可以实现绕滚珠花键轴11轴线的螺旋运动和沿滚珠花键轴轴线方向的移动。通过对两个丝杠螺母驱动电机17和花键螺母驱动电机14的转速进行控制,实现滚珠花键轴11的解耦控制,即滚珠花键轴及其末端执行器可以单独实现上下移动和单独实现绕轴线的转动。
本实施例还包括:固定连接件19,通过所述固定连接件19将丝杠螺母13或花键螺母15安装在所述第一机架12上。即在所述花键螺母驱动电机14以及丝杠螺母驱动电机17的驱动作用下,实现滚珠花键轴11的上下移动、绕竖直轴线的螺旋运动以及二者的解耦运动。其中,上述用于安装丝杠螺母13或花键螺母15的固定连接件19,可以是一个结构件,也可以是两个结构件。
其中,在本实施例中,如图1所示,所述上平台1通过第一机架12与箱体3连接,所述箱体3安装在所述下平台2上。进一步地,可选地,所述箱体3内安装有第一驱动控制器、第一散热风扇以及第一传感器主板。
其中,在本实施例中,如图3所示,所述转动副R副包括:第一R副27、第二R副以及第三R副,其中,所述第一R副27转动安装在第二机架28上,所述第一R副27通过内连杆24传递旋转运动,所述内连杆24通过第二R副与外连杆22连接,所述外连杆22通过第三R副与承载平台21转动连接。其中,所述第一R副27为主动副,所述第二R副和所述第三R副为被动副。
进一步优选地,在本实施例中,所述转动副R副优选地设置有三个,其中,每个所述转动副R副由单独的且与其对应设置的下平台驱动电机25驱动。进一步优选地,所述下平台驱动电机25用于驱动所述第一R副27,其中,所述第一驱动电机还配置有与其匹配的第二传动皮带26。
所述第二R副包括但不限于:连接轴23,上述仅为举例说明。
进一步地,所述下平台2还包括:转动轴支撑座29,多个所述第一R副27安装在所述转动轴支撑座29上,所述转动轴支撑座29主要起安装支撑作用。进一步优选地,在本实施例中,所述第一R副27(主动副)设置有三个,三个所述第一R副27的转动轴线相重合设置,三个主动副分别独立的由其对应的下平台驱动电机25进行驱动。
所述下平台2还包括:支撑架210,所述支撑架210用于安装所述下平台驱动电机25。
其中,在本实施例中,三个所述下平台驱动电机25对称120°分布,对应设计了三根对应与之对应的支撑架210。当然,所述支撑架210还可设置为一体成型结构。
进一步地,在本实施例中,所述下平台2通过第二机架28安装在电器柜4上,所述电器柜4内安装有第二驱动控制器、第二散热风扇以及第二传感器主板。
进一步可选地,所述电器柜4采用封装箱体3形式,其侧面还设置有外设接口、急停开关、状态显示灯以及电源和控制开关。
在执行装配任务时,对装配工件和被装配母件的定位,可根据确定的固定位置进行测量和定位,也可使用视觉定位设备。该六自由度双运动平台支持搭载工业视觉相机进行定位和工件检测,使装配流程更加智能化。
所述的上平台1的两个运动自由度分别由所述的滚珠花键轴上的丝杆螺母13和花键螺母15的转动进行驱动,两个螺母的转动均由其对应的电机和带传动进行驱动。其中,丝杆螺母13的转动可以实现对滚珠花键轴的上下移动进行控制。花键螺母15的转动可以实现对滚珠花键轴的旋转和上下移动进行控制。通过对两个丝杠螺母驱动电机17和花键螺母驱动电机14的转速进行控制,实现滚珠花键轴的解耦控制,即滚珠花键轴及其末端执行器可以单独实现上下移动和单独实现绕轴线的转动。
所述的下平台2具有横向移动、纵向移动和绕竖直方向旋转共三个运动自由度,此三个运动自由度是通过3-RRR机构实现的,即三个R-R-R副构成的支链并联而成。其中,三个支链的第一R副27均为主动副,且三个主动副的转动轴线重合。所述的下平台驱动电机25和所述第二传动皮带26驱动三个转动轴,其轴线均位于第一R副27处。每个支链上的三个转动副分别位于下平台驱动电机25和带传动驱动的主动轴第一R副27处、内连杆24与外连杆22连接的连杆轴23处、外连杆22与承载平台21连接处。
本实施例PR-3RRR双平台用于装配流程的具体实施方式:
将装配母件和待装配件固定在下平台的承载平台21上,控制三个电机驱动承载平台21进行横向和纵向移动,使待装配件位置正对于上平台末端执行器电动夹爪111。
控制丝杠螺母驱动电机17和花键螺母驱动电机14对末端执行器的上下高度和夹爪方向进行调整,利用电动夹爪111将待装配件取出,此过程中的夹紧力可以根据所述的夹紧力传感器112进行调整。
控制下平台2的三个电机驱动承载平台21进行横向和纵向移动,并可相应旋转平台21调整姿态方向,从而使电动夹爪111所夹住的待装配件正对于装配母件上的装配位置,控制丝杠螺母驱动电机17和花键螺母驱动电机14对末端执行器的上下高度和夹爪方向进行调整,使待装配件装入装配母件。
此装配过程中,利用所述的六维力与力传感器110可以对接触时产生的力和力矩进行测量,从而对移动过程进行反馈控制。同时,还可以利用传感器110检测到的力和力矩的大小判断装配过程是否完成。
注意,在不同的装配任务下,末端执行器可进行相应的改变和替换。本装置默认的末端执行器为电动夹爪111,而在其他装配任务中,可根据实际需求替换和更改末端执行器。例如在螺栓装配作业中,一种可替换的方案为使用内部带有强磁的与螺栓型号对应的套筒。
在执行装配任务时,对待装配件和装配母件的定位,可根据确定的固定位置进行测量和定位,也可使用视觉定位设备。该PR-3RRR双运动平台支持搭载工业视觉相机进行定位和工件检测,使装配流程更加智能化。
下文将对本实施例的控制过程进行详细说明。
如图4所示,针对上平台1-PR机构的运动学:
上平台1的末端位姿共有两个变量:z、γ。其中z为滚珠丝杠轴的竖直方向位移,γ为绕竖直方向的旋转角度。
根据花键螺母15对应的花键螺母驱动电机14可以使得滚珠花键轴下降和旋转,则花键螺母驱动电机14的转动量θ1为:
其中,s为减速比。
此时,由花键螺母驱动电机14带来的竖直方向的位移z1为:
其中,η为滚珠花键轴的导程。
则此时上平台1竖直方向位移z需要的丝杠螺母驱动电机17的转动量θ2为:
其中,针对3RRR机构的运动学:
如图5至图7所示,3-RRR机构为平面运动机构,具有一个绕竖直方向的转动自由度和两个平面内的移动自由度,其原理图如图7所示(为便于描述,将共轴的三个主动副(第一R副27)分开绘制为Ci),机构由3条第二支链组成,每条第二支链由三个转动副组成。建立下图中所示的平面基坐标系Od-xy,并在末端平台上建立末端平面随动坐标系O′d-x′y′。
设末端平台在基坐标系Od-xy下的位姿为X=[x y θ],末端平台上由三个均匀分布转动副组成的圆形半径为a,基座上由三个均匀分布转动副组成的圆形半径为为b,驱动输入的转角分别为则末端平面随动坐标系O′d-x′y′下Ai的坐标为:
则平面基坐标系Od-xy下Ci、Bi与Ai的坐标为:
依据机构的几何关系,知每条第二支链满足|AiBi|=|L2|,可得到如下关系式:
其中,各参数含义如下,x、y、θ、a、b为已知量:
由式(6)知3-RRR机构在某一确定位姿下每条第二支链的输入具有两解,对应分布于上图中AiCi连线的两侧,具体求解取值时需根据连杆的初始位置确定。
至此,通过几何关系计算得到了机构任意末端位姿对应的唯一驱动输入解,方程(6)即为3-RRR机构的运动学反解。
针对本实施例PR-3RRR系统运动学:
PR机构与3RRR机构分别为组合机构的上下运动平台时,可知,此时两个运动平台的相对运动位姿量为四个,即[x,y,z,γ],其中x,y方向的运动仅可由下平台3RRR机构执行,z方向的运动仅可由上平台1-PR机构执行,因此此三维运动的分配关系为单一映射。而绕竖直方向的转动角度γ,上平台1-PR机构与下平台2-3RRR机构均可实现,因此γ的分配需要进行求解。
在实际控制过程中,由于上平台1、下平台2均具有绕竖直轴线整周转动的能力,因此在对γ角进行分配时,主要根据工作空间进行分配,即设计一个位置阈值xw、yw,当目标的x,y在此阈值范围内时,γ角分配到下平台2-3RRR机构,当目标的x,y在此阈值范围外时,γ角分配到上平台1-PR机构。即有:
即,PR-3RRR机构的运动控制策略依据式(7)或(8)进行求解,从而依据求得的五个输入量值控制对应的电机,实现上平台1和下平台2的协调运动。
本申请旨在设计出新型智能化和自动化装配平台,针对空间简单重复的装配任务,可高精度,高效率地执行装配任务。该PR-3RRR运动平台的特点在于精度高,速度快,运动灵活,能够重复执行装配动作。此外,该PR-3RRR运动平台可以搭配视觉、力觉传感器使用,实现自动化定位和力控装配。本申请可执行不多于五个运动自由度的装配任务,在实际生产过程中,大量简单的装配任务需要被高精度地重复执行。例如常见的3C行业的内存条装卡、螺栓拧紧等工序,均可以通过此发明设备执行此类装配任务。
在本申请的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”、“固定”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。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申请中的具体含义。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中,术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作,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申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分,并没有特殊的含义。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限定,参照较佳实施例对本申请进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解,可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换,而不脱离本申请技术方案的精神和范围,均应涵盖在本申请的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种用于智能装配的PR-3RRR双平台设备,其特征在于,所述双平台设备包括:
上平台,其包括:滚珠花键轴,所述滚珠花键轴与其上设置的丝杠螺母以及花键螺母啮合,所述丝杠螺母通过第一皮带连接至第一驱动机构上,所述花键螺母通过第二皮带连接至第二驱动机构上,在所述滚珠花键轴的末端还安装有末端连接件;
下平台,其包括:多个支链,每个所述支链包括多个转动副R副串联;
其中,所述上平台安装在所述下平台上。
2.根据权利要求1所述的用于智能装配的PR-3RRR双平台设备,其特征在于,所述第一驱动机构包括:丝杠螺母驱动电机,所述第一皮带啮合设置在所述丝杠螺母的外侧以及所述丝杠螺母驱动电机的驱动端,在所述丝杠螺母驱动电机的驱动作用下,带动所述滚珠花键轴沿其轴线方向上下移动;和/或,所述滚珠花键轴与所述丝杠螺母通过第一滚珠啮合。
3.根据权利要求1所述的用于智能装配的PR-3RRR双平台设备,其特征在于,所述第二驱动机构包括:花键螺母驱动电机,所述第二皮带啮合设置在所述花键螺母的外侧以及所述花键螺母驱动电机的驱动端,在所述花键螺母驱动电机的驱动作用下,带动所述安装轴沿其轴线方向做螺旋运动;和/或,所述滚珠花键轴与所述花键螺母通过第二滚珠啮合。
4.根据权利要求1至3任一项所述的用于智能装配的PR-3RRR双平台设备,其特征在于,所述滚珠花键轴上还设置有电子限位开关;和/或,所述末端连接件上还安装有用于检测接触力和接触力矩的六维力与力矩传感器。
5.根据权利要求1或2或3所述的用于智能装配的PR-3RRR双平台设备,其特征在于,还包括:固定连接件,通过所述固定连接件将丝杠螺母或花键螺母安装在所述第一机架上。
6.根据权利要求1所述的用于智能装配的PR-3RRR双平台设备,其特征在于,所述转动副R副包括:第一R副、第二R副以及第三R副,其中,所述第一R副转动安装在第二机架上,所述第一R副通过内连杆传递旋转运动,所述内连杆通过第二R副与外连杆连接,所述外连杆通过第三R副与承载平台转动连接。
7.根据权利要求6所述的用于智能装配的PR-3RRR双平台设备,其特征在于,所述下平台还包括:转动轴支撑座,多个所述第一R副安装在所述转动轴支撑座上;和/或,还包括:用于驱动多个所述第一R副转动的下平台驱动电机;和/或,还包括:支撑架,所述支撑架用于安装所述下平台驱动电机。
8.根据权利要求6所述的用于智能装配的PR-3RRR双平台设备,其特征在于,多个所述第一R副的转动轴线相重合设置。
9.根据权利要求1所述的用于智能装配的PR-3RRR双平台设备,其特征在于,所述上平台包括:PR机构,所述PR机构具有一个竖直方向的移动自由度和一个沿竖直方向转动的转动自由度,即两个自由度;所述下平台包括:3RRR机构,所述3RRR机构具有横向移动、纵向移动和绕竖直方向转动,即三个自由度;所述双平台设备具有完备的空间五个自由度。
10.根据权利要求1所述的用于智能装配的PR-3RRR双平台设备,其特征在于,
所述上平台通过第一机架与箱体连接,所述箱体安装在所述下平台上;
和/或,所述下平台通过第二机架安装在电器柜上;
和/或,所述箱体内安装有第一驱动控制器、第一散热风扇以及第一传感器主板;
和/或,所述电器柜内安装有第二驱动控制器、第二散热风扇以及第二传感器主板;
和/或,所述电器柜采用封装箱体形式,其侧面还设置有外设接口、急停开关、状态显示灯以及电源和控制开关。
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Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11887A (ja) * | 1997-06-16 | 1999-01-06 | Toshiba Mach Co Ltd | パラレルリンクマニプレータ |
CN101033773A (zh) * | 2007-04-10 | 2007-09-12 | 南京航空航天大学 | 三轴汇交等效复合球铰 |
CN102699906A (zh) * | 2012-03-09 | 2012-10-03 | 常州视觉龙机电设备有限公司 | 一种部分解耦全解析六自由度并联操作平台 |
CN103495971A (zh) * | 2013-06-06 | 2014-01-08 | 合肥工业大学 | 一种五自由度组合式机器人平台 |
CN103507065A (zh) * | 2013-09-28 | 2014-01-15 | 北京工业大学 | 一种平面两自由度冗余驱动柔顺关节并联机器人实验装置 |
CN105252539A (zh) * | 2015-10-19 | 2016-01-20 | 华南理工大学 | 一种基于加速度传感器抑制并联平台振动控制系统及方法 |
CN106112971A (zh) * | 2016-07-14 | 2016-11-16 | 南京林业大学 | 一种基座铰点位置可自动调节的六自由度头颈部柔性外骨骼系统 |
CN108115654A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-05 | 清华大学 | 含带传动的变驱动运动链及含该运动链的并联机器人 |
CN109191988A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-01-11 | 上海赢浩机电设备有限公司 | 3-prs+3-rrr型六自由度运动模拟器执行机构 |
WO2019091425A1 (zh) * | 2017-11-10 | 2019-05-16 | 燕山大学 | 一种少关节过约束五自由度混联机器人 |
CN209078266U (zh) * | 2018-08-17 | 2019-07-09 | 东莞市高登精密模具有限公司 | 一种万向移动平台 |
CN110009965A (zh) * | 2018-01-05 | 2019-07-12 | 北京航空航天大学 | 一种基于数字液压缸的六自由度平台 |
CN111746819A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-10-09 | 中国航空制造技术研究院 | 一种直升机桨毂的自动化装配设备 |
CN113427481A (zh) * | 2020-03-23 | 2021-09-24 | 微正股份有限公司 | 直接姿态反馈控制方法及直接姿态反馈控制机器 |
-
2022
- 2022-03-17 CN CN202210263534.8A patent/CN114619432B/zh active Active
Patent Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11887A (ja) * | 1997-06-16 | 1999-01-06 | Toshiba Mach Co Ltd | パラレルリンクマニプレータ |
CN101033773A (zh) * | 2007-04-10 | 2007-09-12 | 南京航空航天大学 | 三轴汇交等效复合球铰 |
CN102699906A (zh) * | 2012-03-09 | 2012-10-03 | 常州视觉龙机电设备有限公司 | 一种部分解耦全解析六自由度并联操作平台 |
CN103495971A (zh) * | 2013-06-06 | 2014-01-08 | 合肥工业大学 | 一种五自由度组合式机器人平台 |
CN103507065A (zh) * | 2013-09-28 | 2014-01-15 | 北京工业大学 | 一种平面两自由度冗余驱动柔顺关节并联机器人实验装置 |
CN105252539A (zh) * | 2015-10-19 | 2016-01-20 | 华南理工大学 | 一种基于加速度传感器抑制并联平台振动控制系统及方法 |
CN106112971A (zh) * | 2016-07-14 | 2016-11-16 | 南京林业大学 | 一种基座铰点位置可自动调节的六自由度头颈部柔性外骨骼系统 |
WO2019091425A1 (zh) * | 2017-11-10 | 2019-05-16 | 燕山大学 | 一种少关节过约束五自由度混联机器人 |
CN108115654A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-05 | 清华大学 | 含带传动的变驱动运动链及含该运动链的并联机器人 |
CN110009965A (zh) * | 2018-01-05 | 2019-07-12 | 北京航空航天大学 | 一种基于数字液压缸的六自由度平台 |
CN209078266U (zh) * | 2018-08-17 | 2019-07-09 | 东莞市高登精密模具有限公司 | 一种万向移动平台 |
CN109191988A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-01-11 | 上海赢浩机电设备有限公司 | 3-prs+3-rrr型六自由度运动模拟器执行机构 |
CN113427481A (zh) * | 2020-03-23 | 2021-09-24 | 微正股份有限公司 | 直接姿态反馈控制方法及直接姿态反馈控制机器 |
CN111746819A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-10-09 | 中国航空制造技术研究院 | 一种直升机桨毂的自动化装配设备 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
闻邦椿: "《机械设计手册-机器人与机器人装备》", 华中科技大学出版社, pages: 265 - 266 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114619432B (zh) | 2024-04-16 |
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