CN215749152U - 一种六自由度并联机器人检测分支 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种六自由度并联机器人检测分支，其中，花键轴套组件跟随上虎克铰通过直线轴承在缸筒内直线移动；拉杆一端通过六角螺母固定于拉杆接头上，另一端固定于光栅尺滑块上，并随上虎克铰的位移拉动光栅尺滑块沿直线导轨上滑动以测量上虎克铰相对于下虎克铰的位移；上虎克铰两侧安装有两个编码器，下虎克铰两侧安装有两个编码器，用于测量其自身的旋转角度；下转轴依次与下轴承端盖、圆锥滚子轴承、编码器相连以测量上虎克铰相对于下虎克铰的转动角度。在六自由度并联机器人上加装机构，通过多个检测元件获得运动平台的姿态信息来实时修正输入量进行伺服控制，实现了全闭环反馈控制，提高六自由度并联机器人的控制精度。
Description
技术领域
本实用新型属于检测技术领域，特别涉及一种六自由度并联机器人检测分支。
背景技术
并联机构机器人系统具有结构紧凑、刚度大、无累积误差、精度较高、动态响应好、承载能力大等诸多优点，现在已经广泛地应用于医疗、航空航天、物流、机床设计等领域。一般情况，在简单运动规律下，机器人定位精度较高。虽然并联机构机器人无累计误差，但由于在建模、姿态反解等诸多环节中，但在复杂耦合运动规律下，可能造成机器人存在绝对误差，影响应用效果。现有技术大多都只做到驱动分支的闭环控制，无法保证机器人在复杂运动规律下的精度，尤其对于六轴并联机器人，其运动控制更为复杂，运行效果往往难以达到预期。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种六自由度并联机器人检测分支，区别与常规半闭环控制方案，即只做到驱动分支闭环控制，本实用新型增加了中间检测分支，通过分支上的5个绝对值编码器和光栅尺将动平台的位姿实时反馈给控制系统，实现系统的全闭环控制，从控制上使系统可实现更高的精度。
一种六自由度并联机器人检测分支，包括：上虎克铰、拉杆接头、缸筒上法兰、拉杆、直线导轨、缸筒、下虎克铰、下轴承套筒、直线轴承、花键轴套组件、下转轴、下轴承端盖，其中：
上虎克铰通过拉杆接头、圆螺母、圆螺母止动垫圈与花键轴套组件相连，花键轴套组件跟随上虎克铰通过直线轴承在缸筒内直线移动；缸筒内设置有两个行程开关，用于防止花键轴套组件脱出或撞击缸筒；
拉杆一端通过六角螺母固定于拉杆接头上，另一端固定于光栅尺滑块上，并随上虎克铰的位移拉动光栅尺滑块沿直线导轨上滑动以测量上虎克铰相对于下虎克铰的位移；
上虎克铰两侧安装有两个编码器，下虎克铰两侧安装有两个编码器，用于测量其自身的旋转角度；
下转轴依次与下轴承端盖、圆锥滚子轴承、编码器相连以测量上虎克铰相对于下虎克铰的转动角度。
综上，本实用新型通过增加中间检测分支，实现了系统的全闭环控制，从控制原理上使系统可实现较高的精度。
附图说明
图1为本实用新型提供的六自由度并联机器人检测分支正视图；
图2为本实用新型提供的六自由度并联机器人检测分支俯视图；
图3为本实用新型提供的六自由度并联机器人检测分支剖面图；
图4为本实用新型提供的六自由度并联机器人示意图；
附图标记说明：
其中1-上虎克铰，2-六角螺母，3-拉杆接头，4-内六角圆柱头螺钉，5-内六角圆柱头螺钉，6-六角薄螺母，7-缸筒上法兰，8-行程开关上固定板，9-行程开关，10-拉杆，11-直线导轨，12-缸筒，13-内六角圆柱头螺钉，14-六角螺母，15-调整垫片，16-内六角圆柱头螺钉，17-行程开关下固定板，18-下虎克铰，19-下轴承套筒，20-光栅尺，21-光栅尺滑块，22-直线轴承，23-内六角圆柱头螺钉，24-开槽沉头螺钉，25-圆螺母，26-圆螺母用止动垫圈，27-平键，28-内六角圆柱头螺钉，29-花键轴套组件，30-编码器，31-内六角圆柱头螺钉，32-圆锥滚子轴承，33-注油杯，34-下转轴，35-六角头螺栓，36-弹簧垫圈，37-下轴承端盖，38,39,40,41-编码器。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合实施例对本实用新型提供的一种六自由度并联机器人检测分支进行详细描述。以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限制本实用新型的范围。
实施例1
一种六自由度并联机器人检测分支，包括：上虎克铰1、拉杆接头3、缸筒上法兰7、拉杆10、直线导轨11、缸筒12、下虎克铰18、下轴承套筒19、直线轴承22、花键轴套组件29、下转轴34、下轴承端盖37。
上虎克铰1通过拉杆接头3、圆螺母25、圆螺母止动垫圈26与花键轴套组件29相连，花键轴套组件29可跟随上虎克铰1，通过直线轴承22在缸筒12内直线移动。缸筒12内有两个行程开关8、15，防止花键轴套组件29脱出或撞击缸筒12。
拉杆10一端通过六角螺母2固定于拉杆接头3上，另一端固定于光栅尺滑块21上，并随着上虎克铰1的位移拉动光栅尺滑块在直线导轨11滑动，进而可以测量得到上虎克铰1相对于下虎克铰18的位移。
上虎克铰1两侧安装有编码器38、40，下虎克铰2两侧安装有编码器39、41，用于测量其自身的旋转角度。
下转轴34依次与下轴承端盖37、圆锥滚子轴承32、编码器30相连，测量上虎克铰1相对于下虎克铰18的转动角度。
通过具有人机界面的上位机输入具体的运动规律，经过运动控制器，控制6个高动态同步伺服电机带动6个电动缸(伺服轴)实现单轴独立运动、多轴同步运动、多轴协调运动；
中间检测分支主要由上万向铰、中间移动部分和下万向铰以及5个编码器和1个光栅尺，固定于六自由度并联机器人上下平台之间，其中3个编码器固定于上万向铰分别用于测量机器人的俯仰、侧倾以及方位角度，光栅尺用于测量机器人升降位移，另外两个编码器固定于下万向铰，与光栅尺一起用于测量机器人进退、侧移位移。
方位角精度主要取决于中间检测分支中的一个17位绝对值编码器，当在工作位进行回转运动时，方位角就是该编码器的读数不需要进行进一步计算，其精度小于0.003度，要比所要达到的0.05度低一个数量级。
采集5个外部17位绝对值编码器(信号输出格式SSI)和海德汉LC483系列光栅尺(信号输出格式EnDat2.2)信息，经综合计算(编码器角度和光栅尺值的正余弦计算)后，作为6个电机的闭环反馈信息，同时由此保证设备的位置精度。
俯仰/侧倾角度信息在工作位进行围绕检测分支上铰链中心进行单自由度回转时，其状况与方位回转相似，中间的6个检测传感器只有一个有读数，动平台俯仰/侧倾角度就是该编码器的读数不需要进行进一步计算，其精度小于0.003度。当有复合运动时就需要计算，多个编码器的数值，但通常中间分支上下铰链编码器会耦合，可对其进行求平均值以降低误差。
运动模拟台从工作位单纯进行上升下降运动过程中，只有光栅尺输出数值有变化，其精度较高，定位精度可达到0.005mm。当进行复合运动过程中，其升降量也取决与光栅尺。
运动模拟台进行水平面内的移动时，其位置值需要光栅尺和编码器共同来确定，由于编码器的误差通常为0.003度，当乘以中间分支长度后，该误差将被放大1500倍，这使得进退/侧移的精度相对升降精度要低一些，可达到0.1mm。
以上是不考虑驱动分支误差的情况下计算的结果，由于电机后编码起的精度造成电动釭的定位精度为0.01mm，可以完成平台的高定位运动驱动。
系统动态精度主要依靠英国TRIO控制器结合凸轮功能来保证。该运动控制器最小循环周期为0.5ms，可以保证系统的快速相应，对于一些程序则在4ms的周期内进行计算，其计算能力完全可以满足要求。另外，该款运动控制器内集成的PID控制器可以对多个伺服轴的位置和速度进行实时调节，达到最优控制，确保较好的动态响应，具有较高的速度精度。
上面结合实施例对本实用新型的实例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出的各种变化，也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (1)
1.一种六自由度并联机器人检测分支，其特征在于，包括：上虎克铰、拉杆接头、缸筒上法兰、拉杆、直线导轨、缸筒、下虎克铰、下轴承套筒、直线轴承、花键轴套组件、下转轴、下轴承端盖，其中：
上虎克铰通过拉杆接头、圆螺母、圆螺母止动垫圈与花键轴套组件相连，花键轴套组件跟随上虎克铰通过直线轴承在缸筒内直线移动；缸筒内设置有两个行程开关，用于防止花键轴套组件脱出或撞击缸筒；拉杆一端通过六角螺母固定于拉杆接头上，另一端固定于光栅尺滑块上，并随上虎克铰的位移拉动光栅尺滑块沿直线导轨上滑动以测量上虎克铰相对于下虎克铰的位移；上虎克铰两侧安装有两个编码器，下虎克铰两侧安装有两个编码器，用于测量其自身的旋转角度；下转轴依次与下轴承端盖、圆锥滚子轴承、编码器相连以测量上虎克铰相对于下虎克铰的转动角度。
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| CN202122238279.5U CN215749152U (zh) | 2021-09-16 | 2021-09-16 | 一种六自由度并联机器人检测分支 |
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| CN (1) | CN215749152U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115592648A (zh) * | 2022-10-17 | 2023-01-13 | 南京铂沃科技有限公司（Cn） | 基于高精度双向闭环反馈控制的并联六自由度运动平台 |
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2021
- 2021-09-16 CN CN202122238279.5U patent/CN215749152U/zh not_active Expired - Fee Related
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