專利名稱：一種空間五活動度鉆孔機器人機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及エ業(yè)機器人領(lǐng)域，特別是一種空間五活動度鉆孔機器人機構(gòu)。
背景技術(shù)：
機器人廣泛應(yīng)用于エ業(yè)生產(chǎn)的焊接、搬運、碼垛、裝配、切割等作業(yè)當(dāng)中。其中已得到較好應(yīng)用的機器人基本上都屬于關(guān)節(jié)機器人，多為6個軸，通過I、2、3軸的聯(lián)合動作將末端工具送到不同的空間位置，并輔以4、5、6軸的聯(lián)動以滿足工具姿態(tài)的不同要求。這種機器人本體機械結(jié)構(gòu)主要有平行四邊形結(jié)構(gòu)和側(cè)置式結(jié)構(gòu)兩種形式，因其具有較大工作空間和較為靈活的動作得到了廣泛應(yīng)用。但這類傳統(tǒng)開鏈式串聯(lián)機器人機構(gòu)因其自身結(jié)構(gòu)的限制，存在著機構(gòu)笨重、剛性差、慣量大、關(guān)節(jié)誤差累積等問題，動力學(xué)性能較差，難以滿足日益嚴格的高速高精度作業(yè)要求。并聯(lián)機器人機構(gòu)是ー種動平臺和定平臺通過至少兩個獨立的運動鏈相連接，機構(gòu)具有兩個或兩個以上自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動的閉環(huán)機構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、誤差累計小、精度高、作業(yè)速度高、動態(tài)響應(yīng)好等優(yōu)點，但也存在工作空間較小、動作不夠靈活等缺點。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種空間五活動度鉆孔機器人機構(gòu)，具有工作空間大、軌跡輸出靈活、剛度大、穩(wěn)定性強、累計誤差小、精度高等優(yōu)點，能有效解決傳統(tǒng)開鏈式串聯(lián)機器人手臂重量大、剛性差、慣量大、關(guān)節(jié)誤差累積，以及并聯(lián)機器人工作空間較小、動作不夠靈活等的各自問題，適用于受到エ裝夾具、高溫高壓等危險作業(yè)的環(huán)境限制使得人工操作難度大等場合，可有效提高工作質(zhì)量、效率，降低人工勞動強度。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案達到上述目的一種空間五活動度鉆孔機器人機構(gòu)，包括ー維轉(zhuǎn)動大臂機構(gòu)、一維轉(zhuǎn)動小臂機構(gòu)和三維轉(zhuǎn)動平臺機構(gòu)。所述ー維轉(zhuǎn)動大臂機構(gòu)由機架、一維轉(zhuǎn)動大臂和第一直線驅(qū)動器組成，一維轉(zhuǎn)動大臂通過第一轉(zhuǎn)動副連接到機架上，第一直線驅(qū)動器一端通過第二轉(zhuǎn)動副連接到機架上，另一端通過第三轉(zhuǎn)動副連接到ー維轉(zhuǎn)動大臂上。第一直線驅(qū)動器驅(qū)動ー維轉(zhuǎn)動大臂實現(xiàn)相對機架的ー維轉(zhuǎn)動輸出。所述ー維轉(zhuǎn)動小臂機構(gòu)由一維轉(zhuǎn)動小臂和第二直線驅(qū)動器組成，一維轉(zhuǎn)動小臂通過第四轉(zhuǎn)動副連接到ー維轉(zhuǎn)動大臂上，第二直線驅(qū)動器一端通過第五轉(zhuǎn)動副連接到ー維轉(zhuǎn)動大臂上，另一端通過第六轉(zhuǎn)動副連接到ー維轉(zhuǎn)動小臂上。第二直線驅(qū)動器驅(qū)動ー維轉(zhuǎn)動小臂實現(xiàn)相對ー維轉(zhuǎn)動大臂的ー維轉(zhuǎn)動輸出。所述三維轉(zhuǎn)動平臺機構(gòu)由三維轉(zhuǎn)動平臺、第三直線驅(qū)動器、第四直線驅(qū)動器和第五直線驅(qū)動器組成，三維轉(zhuǎn)動平臺通過第一球面副連接到ー維轉(zhuǎn)動小臂上，第三直線驅(qū)動器一端通過第二球面副連接到ー維轉(zhuǎn)動小臂上，另一端通過第三球面副連接到三維轉(zhuǎn)動平臺上，第四直線驅(qū)動器一端通過第四球面副連接到ー維轉(zhuǎn)動小臂上，另一端通過第五球面副連接到三維轉(zhuǎn)動平臺上，第五直線驅(qū)動器一端通過第六球面副連接到ー維轉(zhuǎn)動小臂上，另一端通過第七球面副連接到三維轉(zhuǎn)動平臺上。第三直線驅(qū)動器、第四直線驅(qū)動器和第五直線驅(qū)動器可各自単獨驅(qū)動三維轉(zhuǎn)動平臺實現(xiàn)ー維轉(zhuǎn)動輸出，也可以并聯(lián)方式驅(qū)動三維轉(zhuǎn)動平臺實現(xiàn)相對ー維轉(zhuǎn)動小臂的三維轉(zhuǎn)動輸出。[0008]本發(fā)明的突出優(yōu)點在于I、ー維轉(zhuǎn)動大臂、一維轉(zhuǎn)動小臂、三維轉(zhuǎn)動平臺串聯(lián)連接，連接處由五個直線驅(qū)動器并聯(lián)驅(qū)動，實現(xiàn)機構(gòu)大工作空間、靈活的軌跡輸出，且整體結(jié)構(gòu)簡單緊湊、誤差補償好，受直線驅(qū)動器均勻分布支撐的轉(zhuǎn)動平臺承受沖擊能力強，鉆孔時可具有良好穩(wěn)定性，實現(xiàn)高精度作業(yè)。2、通過在三維轉(zhuǎn)動平臺上安裝各種不同用途的末端執(zhí)行器，本發(fā)明可應(yīng)用到搬運、碼垛、裝配、切割等エ業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，也可應(yīng)用于挖掘機等工程機械和仿生手臂、仿生腿等仿生機構(gòu)等領(lǐng)域。

圖I為本發(fā)明所述空間五活動度鉆孔機器人機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明所述空間五活動度鉆孔機器人機構(gòu)的ー維轉(zhuǎn)動大臂機構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明所述空間五活動度鉆孔機器人機構(gòu)的ー維轉(zhuǎn)動小臂機構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明所述空間五活動度鉆孔機器人機構(gòu)的三維轉(zhuǎn)動平臺機構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明所述空間五活動度鉆孔機器人機構(gòu)的第一種工作狀態(tài)示意圖。圖6為本發(fā)明所述空間五活動度鉆孔機器人機構(gòu)的第二種工作狀態(tài)示意圖。圖7為本發(fā)明所述空間五活動度鉆孔機器人機構(gòu)的第三種工作狀態(tài)示意圖。圖8為本發(fā)明所述空間五活動度鉆孔機器人機構(gòu)的第四種工作狀態(tài)示意圖。圖9為本發(fā)明所述空間五活動度鉆孔機器人機構(gòu)的第五種工作狀態(tài)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進ー步說明。對照圖1、2、3和4，所述空間五活動度鉆孔機器人機構(gòu)由ー維轉(zhuǎn)動大臂機構(gòu)、ー維轉(zhuǎn)動小臂機構(gòu)和三維轉(zhuǎn)動平臺機構(gòu)組成。對照圖1、2，所述ー維轉(zhuǎn)動大臂機構(gòu)由機架I、ー維轉(zhuǎn)動大臂2和第一直線驅(qū)動器21組成，ー維轉(zhuǎn)動大臂2通過第一轉(zhuǎn)動副3連接到機架I上，第一直線驅(qū)動器21 —端通過第二轉(zhuǎn)動副22連接到機架I上，另一端通過第三轉(zhuǎn)動副20連接到ー維轉(zhuǎn)動大臂2上。第一直線驅(qū)動器21驅(qū)動ー維轉(zhuǎn)動大臂2實現(xiàn)相對機架I的ー維轉(zhuǎn)動輸出。對照圖1、3，所述ー維轉(zhuǎn)動小臂機構(gòu)由ー維轉(zhuǎn)動小臂8和第二直線驅(qū)動器5組成，ー維轉(zhuǎn)動小臂8通過第四轉(zhuǎn)動副7連接到ー維轉(zhuǎn)動大臂2上，第二直線驅(qū)動器5 —端通過第五轉(zhuǎn)動副4連接到ー維轉(zhuǎn)動大臂2上，另一端通過第六轉(zhuǎn)動副6連接到ー維轉(zhuǎn)動小臂8上。第二直線驅(qū)動器5驅(qū)動ー維轉(zhuǎn)動小臂8實現(xiàn)相對ー維轉(zhuǎn)動大臂2的ー維轉(zhuǎn)動輸出。對照圖1、4，所述三維轉(zhuǎn)動平臺機構(gòu)由三維轉(zhuǎn)動平臺16、第三直線驅(qū)動器11、第四直線驅(qū)動器12和第五直線驅(qū)動器18組成，三維轉(zhuǎn)動平臺16通過第一球面副14連接到一維轉(zhuǎn)動小臂8上，第三直線驅(qū)動器11 一端通過第二球面副9連接到ー維轉(zhuǎn)動小臂8上，另一端通過第三球面副15連接到三維轉(zhuǎn)動平臺16上，第四直線驅(qū)動器12—端通過第四球面副10連接到ー維轉(zhuǎn)動小臂8上，另一端通過第五球面副13連接到三維轉(zhuǎn)動平臺16上，第五直線驅(qū)動器18 —端通過第六球面副19連接到ー維轉(zhuǎn)動小臂8上，另一端通過第七球面副17連接到三維轉(zhuǎn)動平臺16上。第三直線驅(qū)動器11、第四直線驅(qū)動器12和第五直線驅(qū)動器18可各自単獨驅(qū)動三維轉(zhuǎn)動平臺16實現(xiàn)ー維轉(zhuǎn)動輸出，也可以并聯(lián)方式驅(qū)動三維轉(zhuǎn)動平臺16實現(xiàn)相對ー維轉(zhuǎn)動小臂8的三維轉(zhuǎn)動輸出。對照圖5、6、7、8和9，所述空間五活動度鉆孔機器人機構(gòu)通過關(guān)節(jié)處五個直線驅(qū)動器并聯(lián)驅(qū)動，實現(xiàn)機構(gòu)末端各種靈活多變位置和姿態(tài)輸出的示意圖。權(quán)利要求1.一種空間五活動度鉆孔機器人機構(gòu)，包括一維轉(zhuǎn)動大臂機構(gòu)、一維轉(zhuǎn)動小臂機構(gòu)和三維轉(zhuǎn)動平臺機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)和連接方式為 所述一維轉(zhuǎn)動大臂機構(gòu)由機架、一維轉(zhuǎn)動大臂和第一直線驅(qū)動器組成，一維轉(zhuǎn)動大臂通過第一轉(zhuǎn)動副連接到機架上，第一直線驅(qū)動器一端通過第二轉(zhuǎn)動副連接到機架上，另一端通過第三轉(zhuǎn)動副連接到一維轉(zhuǎn)動大臂上， 所述一維轉(zhuǎn)動小臂機構(gòu)由一維轉(zhuǎn)動小臂和第二直線驅(qū)動器組成，一維轉(zhuǎn)動小臂通過第四轉(zhuǎn)動副連接到一維轉(zhuǎn)動大臂上，第二直線驅(qū)動器一端通過第五轉(zhuǎn)動副連接到一維轉(zhuǎn)動大臂上，另一端通過第六轉(zhuǎn)動副連接到一維轉(zhuǎn)動小臂上， 所述三維轉(zhuǎn)動平臺機構(gòu)由三維轉(zhuǎn)動平臺、第三直線驅(qū)動器、第四直線驅(qū)動器和第五直線驅(qū)動器組成，三維轉(zhuǎn)動平臺通過第一球面副連接到一維轉(zhuǎn)動小臂上，第三直線驅(qū)動器一 端通過第二球面副連接到一維轉(zhuǎn)動小臂上，另一端通過第三球面副連接到三維轉(zhuǎn)動平臺上，第四直線驅(qū)動器一端通過第四球面副連接到一維轉(zhuǎn)動小臂上，另一端通過第五球面副連接到三維轉(zhuǎn)動平臺上，第五直線驅(qū)動器一端通過第六球面副連接到一維轉(zhuǎn)動小臂上，另一端通過第七球面副連接到三維轉(zhuǎn)動平臺上。
專利摘要一種空間五活動度鉆孔機器人機構(gòu)，包括一維轉(zhuǎn)動大臂機構(gòu)、一維轉(zhuǎn)動小臂機構(gòu)和三維轉(zhuǎn)動平臺機構(gòu)，上述三個部分串聯(lián)連接，轉(zhuǎn)動大臂由一個直線驅(qū)動器驅(qū)動，轉(zhuǎn)動小臂由一個直線驅(qū)動器驅(qū)動，轉(zhuǎn)動平臺由三個直線驅(qū)動器并聯(lián)驅(qū)動，機架可以安裝在行走裝置或固定的旋轉(zhuǎn)裝置上，機構(gòu)工作空間大、軌跡輸出靈活，且整體結(jié)構(gòu)簡單緊湊、誤差補償好、受直線驅(qū)動器均勻分布支撐的轉(zhuǎn)動平臺承受沖擊能力強，鉆孔時可具有良好的穩(wěn)定性，實現(xiàn)高精度作業(yè)。通過在三維轉(zhuǎn)動平臺上安裝各種不同用途的末端執(zhí)行器，本實用新型可應(yīng)用到搬運、碼垛、裝配、切割等工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，也可應(yīng)用于挖掘機等工程機械和仿生手臂、仿生腿等仿生機構(gòu)等領(lǐng)域。
文檔編號B25J18/02GK202378048SQ201120555639
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者張 林, 張金玲, 李小清, 潘宇晨, 王建亮, 王紅州, 蘇文桂, 蔡敢為, 鄧培, 黃院星 申請人:廣西大學(xué)