一種結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)可調(diào)的麥克納姆輪式移動(dòng)機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)可調(diào)的麥克納姆輪式移動(dòng)機(jī)器人，適用于工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，產(chǎn)品的更新?lián)Q代變得越來(lái)越頻繁，柔性制造也從學(xué)術(shù)概念走入了實(shí)際的工業(yè)制造領(lǐng)域中，可移動(dòng)機(jī)器人可以很好地滿足現(xiàn)代制造的柔性需求;并聯(lián)結(jié)構(gòu)具有高剛度、逆解簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，適合應(yīng)用在一些精度要求高的場(chǎng)合。
[0003]麥克納姆輪移動(dòng)平臺(tái)是一種全向移動(dòng)平臺(tái)，這種平臺(tái)可以全向移動(dòng)且運(yùn)動(dòng)精度較高，非常適合轉(zhuǎn)運(yùn)空間有限、作業(yè)通道狹窄環(huán)境，且具有承載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，適用于工業(yè)加工和重載搬運(yùn)場(chǎng)合。Stewart平臺(tái)是一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其具有剛度大、誤差不累計(jì)等優(yōu)點(diǎn)。Stewart平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)的研究與Stewart平臺(tái)的應(yīng)用一直是并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究前沿。Stewart平臺(tái)的位姿可以通過(guò)六個(gè)線性執(zhí)行器的伸縮來(lái)控制。
[0004]采用麥克納姆輪移動(dòng)平臺(tái)與Stewart平臺(tái)組合的移動(dòng)機(jī)器人，既具有麥克納姆輪移動(dòng)平臺(tái)的高精度重載特點(diǎn)，可以適用于各種空間有限、作業(yè)通道狹窄的環(huán)境。又具有Stewart平臺(tái)高精度，高剛度的特點(diǎn)，配合高精度的傳感器可以適用于精密的工件加工生產(chǎn)中。適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)大范圍的高精度重載搬運(yùn)和對(duì)于大型工件的位姿調(diào)節(jié)。
[0005]但是Stewart平臺(tái)卻有著運(yùn)動(dòng)學(xué)正解難求，運(yùn)動(dòng)范圍小，工作空間小等缺點(diǎn)。針對(duì)Stewart平臺(tái)運(yùn)動(dòng)范圍小的缺點(diǎn)，現(xiàn)有的解決辦法有在Stewart平臺(tái)的動(dòng)平臺(tái)上再加裝一個(gè)具有至少一個(gè)自由度的機(jī)構(gòu)(比如可伸縮的末端夾具)，來(lái)彌補(bǔ)其運(yùn)動(dòng)范圍小的缺點(diǎn)。還有就是根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要，設(shè)計(jì)合適的桿長(zhǎng)以滿足所需的工作空間的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明結(jié)合可移動(dòng)機(jī)器人與并聯(lián)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)可調(diào)的麥克納姆輪式移動(dòng)機(jī)器人，可以根據(jù)工況調(diào)節(jié)機(jī)器人整機(jī)的高度，位姿，并根可以據(jù)工件形狀改變動(dòng)平臺(tái)的尺寸，來(lái)改善Stewart平臺(tái)工作空間小的缺點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明的構(gòu)思如下:即通過(guò)設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)使Stewart平臺(tái)的靜平臺(tái)上的三個(gè)底腳距離靜平臺(tái)中心的位置可同步變化，并且設(shè)計(jì)了一種尺寸可調(diào)的動(dòng)平臺(tái)用以適應(yīng)不同形狀的工件。此設(shè)計(jì)增加了整個(gè)平臺(tái)的自由度，不但增加了平臺(tái)的工作空間，而且也增加了平臺(tái)的靈活度。
[0008]根據(jù)上述構(gòu)思，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)可調(diào)的麥克納姆輪式移動(dòng)機(jī)器人，由一個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)可調(diào)的Stewart平臺(tái)與麥克納姆輪移動(dòng)平臺(tái)構(gòu)成，所述Stewart平臺(tái)包括Stewart動(dòng)平臺(tái)、Stewart靜平臺(tái)、連桿機(jī)構(gòu)，具體如下:
1)所述Stewart動(dòng)平臺(tái)包括三個(gè)動(dòng)平臺(tái)固定塊，三根可變長(zhǎng)度桿;每個(gè)動(dòng)平臺(tái)固定塊和每根可變長(zhǎng)度桿首尾交替固定連接成一個(gè)封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)； 2)所述Stewart靜平臺(tái)包括六個(gè)線性執(zhí)行器、三個(gè)靜平臺(tái)底腳和三條滑軌;所述六個(gè)線性執(zhí)行器一端兩個(gè)一組與動(dòng)平臺(tái)固定塊通過(guò)球鉸或者虎克鉸鉸接，另一端兩個(gè)一組與靜平臺(tái)底腳通過(guò)球鉸或虎克鉸鉸接;三個(gè)靜平臺(tái)底腳分別安裝在三條滑軌上，能夠沿滑軌滑動(dòng)，所述滑軌固接在麥克納姆輪移動(dòng)平臺(tái)上；
3)所述連桿機(jī)構(gòu)包括升降機(jī)構(gòu)、升降塊、三根連桿;所述升降機(jī)構(gòu)由線性執(zhí)行器構(gòu)成，包括直線液壓缸或直線電缸;所述升降塊固定連接在升降機(jī)構(gòu)上，由升降機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)其升降；三根連桿的一端與升降塊鉸接，另一端分別與三個(gè)靜平臺(tái)底腳鉸接；
4)所述麥克納姆輪移動(dòng)平臺(tái)包括車(chē)身、麥克納姆輪、電源系統(tǒng)、電機(jī)、減速機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制器;所述麥克納姆輪與減速機(jī)、減速機(jī)與電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器相連，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制器進(jìn)行控制;所述升降機(jī)構(gòu)通過(guò)螺栓固接在車(chē)身上;車(chē)身上端面開(kāi)有三個(gè)凹槽，三條滑軌固接在凹槽上。
[0009]所述Stewart動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)通過(guò)改變可變長(zhǎng)度桿的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)，可變長(zhǎng)度桿桿件長(zhǎng)度可調(diào)且具有一定剛度，其包括插銷(xiāo)式結(jié)構(gòu)或線性執(zhí)行器結(jié)構(gòu):插銷(xiāo)式結(jié)構(gòu)為插銷(xiāo)、螺紋相連的兩桿結(jié)構(gòu)，每根可變長(zhǎng)度桿通過(guò)插銷(xiāo)調(diào)節(jié)并固定桿件長(zhǎng)度，用于手動(dòng)調(diào)節(jié)桿長(zhǎng);線性執(zhí)行器結(jié)構(gòu)通過(guò)調(diào)節(jié)執(zhí)行器行程改變可變長(zhǎng)度桿的桿件長(zhǎng)度并保持自鎖，用于自動(dòng)控制調(diào)節(jié)桿長(zhǎng)。
[0010]所述Stewart靜平臺(tái)的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié);升降機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)升降塊直線運(yùn)動(dòng)，在連桿的帶動(dòng)下，靜平臺(tái)底腳沿著滑軌滑動(dòng)，改變靜平臺(tái)底腳之間距離，實(shí)現(xiàn)Stewart靜平臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸發(fā)生變化。
[0011 ]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)可調(diào)的麥克納姆輪式移動(dòng)機(jī)器人可以通過(guò)分別改變Stewart動(dòng)、靜平臺(tái)的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，使得機(jī)器人整體高度、末端運(yùn)動(dòng)空間范圍和承載力相應(yīng)發(fā)生變化，以適應(yīng)工作需要，增加了麥克納姆輪式移動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人的適用性。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明機(jī)器人連桿機(jī)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3為本發(fā)明機(jī)器人展開(kāi)時(shí)示意圖。
[0015]圖4為本發(fā)明機(jī)器人收縮時(shí)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0017]如圖1和圖2所示，一種結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)可調(diào)的麥克納姆輪式移動(dòng)機(jī)器人，由一個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)可調(diào)的Stewart平臺(tái)與麥克納姆輪移動(dòng)平臺(tái)構(gòu)成，所述Stewart平臺(tái)包括Stewart動(dòng)平臺(tái)、Stewart靜平臺(tái)、連桿機(jī)構(gòu)，具體如下:
1)所述Stewart動(dòng)平臺(tái)包括三個(gè)動(dòng)平臺(tái)固定塊1，三根可變長(zhǎng)度桿2;每個(gè)動(dòng)平臺(tái)固定塊1和每根可變長(zhǎng)度桿2首尾交替固定連接成一個(gè)封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)；
2)所述Stewart靜平臺(tái)包括六個(gè)線性執(zhí)行器3、三個(gè)靜平臺(tái)底腳4和三條滑軌5;所述六個(gè)線性執(zhí)行器3—端兩個(gè)一組與動(dòng)平臺(tái)固定塊1通過(guò)球鉸或者虎克鉸鉸接，另一端兩個(gè)一組與靜平臺(tái)底腳4通過(guò)球鉸或虎克鉸鉸接;三個(gè)靜平臺(tái)底腳4分別安裝在三條滑軌5上，能夠沿滑軌5滑動(dòng)，所述滑軌5固接在麥克納姆輪移動(dòng)平臺(tái)上；
3)所述連