本發(fā)明專利技術(shù)提供一種多平行四邊形連桿并行的串并聯(lián)驅(qū)動(dòng)噴涂機(jī)器人，其包括串聯(lián)驅(qū)動(dòng)基座總成、三組并行的平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)和動(dòng)平臺(tái)(20)，其特征在于所述的串聯(lián)驅(qū)動(dòng)基座總成包括固定不動(dòng)的下基座(2)和依次串聯(lián)在其上的由中基座(3)、上基座(4)、頂基座(18)所構(gòu)成的3個(gè)旋轉(zhuǎn)基座，在所述的頂基座(18)平臺(tái)上還設(shè)置有三組驅(qū)動(dòng)電機(jī)(14、6、17)，所述的3個(gè)旋轉(zhuǎn)基座(3、4、18)和該三組驅(qū)動(dòng)電機(jī)(14、6、17)一同通過所述的三組并行的平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)協(xié)同驅(qū)動(dòng)所述的動(dòng)平臺(tái)(20)，該噴涂機(jī)器人不僅運(yùn)動(dòng)學(xué)正解、逆解簡(jiǎn)單并且唯一，易于實(shí)現(xiàn)軌跡規(guī)劃和控制，而且其運(yùn)動(dòng)工作空間較大，能夠?qū)崿F(xiàn)大輪廓復(fù)雜曲面的噴涂。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種多平行四邊形連桿并行的串并聯(lián)驅(qū)動(dòng)噴涂機(jī)器人，尤其涉及一種適用于例如車身、飛機(jī)尾翼等大輪廓復(fù)雜曲面噴涂的五自由度多平行四邊形連桿并行的串并聯(lián)驅(qū)動(dòng)噴涂機(jī)器人。
技術(shù)介紹
噴涂工藝是大多數(shù)產(chǎn)品生產(chǎn)中的重要工藝之一，噴涂質(zhì)量直接決定了產(chǎn)品外觀和產(chǎn)品質(zhì)量。傳統(tǒng)的噴涂作業(yè)方式為人工噴涂方式，噴涂過程中的霧狀漆料對(duì)人體危害巨大，噴漆環(huán)境中照明、通風(fēng)等條件很差，操作者的技術(shù)水平、健康狀況、勞動(dòng)情緒等因素對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量影響較大，并造成了噴涂材料的浪費(fèi)。因此在工業(yè)領(lǐng)域大量使用噴涂機(jī)器人代替人工噴涂，不僅可以改善勞動(dòng)條件，還可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。此外，通過對(duì)噴涂機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制，可以使噴頭通過狹小的孔壁深入到零部件的內(nèi)部進(jìn)行均勻的噴涂，實(shí)現(xiàn)噴涂工藝應(yīng)用范圍的擴(kuò)大。通過對(duì)噴涂機(jī)器人電機(jī)的編程控制，非常容易實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)線的自動(dòng)化和工藝的精量化。中國專利ZL200610135514.3公開了一種平行連桿機(jī)構(gòu)及工業(yè)用機(jī)器人，如圖14-15所不,工業(yè)用機(jī)器人具有波動(dòng)齒輪減速器,其具有主體、輸入軸、第一輸出軸及第二輸出軸；第一臂，其具有連結(jié)于所述固定基座且能夠旋轉(zhuǎn)的基端部、和連結(jié)于所述減速器主體的前端部；第二臂，其具有連結(jié)于所述第二輸出軸的基端部、和連結(jié)于所述可動(dòng)基座且能夠旋轉(zhuǎn)的前端部；連結(jié)基座，其相對(duì)于所述減速器設(shè)于所述第二臂的外側(cè)，與所述第一輸出軸連結(jié)；第一輔助連桿，其與所述第一臂平行地配置，具有連結(jié)于所述固定基座且能夠旋轉(zhuǎn)的端部、和連結(jié)于所述連結(jié)基座且能夠旋轉(zhuǎn)的端部；第二輔助連桿，其與所述第二臂平行地配置，具有連結(jié)于所述連結(jié)基座且能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的端部、和連結(jié)于所述可動(dòng)基座且能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的端部。這樣的工業(yè)噴涂機(jī)器人絕大多數(shù)為開鏈?zhǔn)酱?lián)機(jī)器人，其末端噴頭的姿態(tài)由機(jī)器人各個(gè)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的參數(shù)決定。開鏈?zhǔn)酱?lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解比較簡(jiǎn)單，但其運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解存在多解，一般串聯(lián)的關(guān)節(jié)數(shù)越多，解的個(gè)數(shù)也越多。實(shí)際應(yīng)用中，每一時(shí)刻需要根據(jù)噴頭的姿態(tài)逆解得到各個(gè)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)。運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解的非線性導(dǎo)致其產(chǎn)生多組解，需要在多組逆解中找出最合適的解，這就導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解的計(jì)算效率很低，不僅造成了控制系統(tǒng)比較復(fù)雜和實(shí)時(shí)性差，還間接造成了產(chǎn)品成本的增高?，F(xiàn)有的串聯(lián)式噴涂機(jī)器人，尤其是針對(duì)大外廓構(gòu)件的噴涂機(jī)器人，驅(qū)動(dòng)電機(jī)分散布置在各個(gè)關(guān)節(jié)處，導(dǎo)致機(jī)器人末端載荷較大，運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)載較大，而且驅(qū)動(dòng)電機(jī)越靠近噴涂端，使用安全性越低，防爆、防塵成本越高。開鏈?zhǔn)酱?lián)機(jī)器人最為致命的缺陷在于整個(gè)關(guān)節(jié)的串聯(lián)關(guān)系，如果一個(gè)關(guān)節(jié)出現(xiàn)了故障，有可能造成整個(gè)機(jī)器人功能的癱瘓。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供適用于例如車身、飛機(jī)尾翼等大輪廓復(fù)雜曲面噴涂的五自由度多平行四邊形連桿并行的串并聯(lián)驅(qū)動(dòng)噴涂機(jī)器人，同時(shí)在降低人工噴涂成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上，使噴涂工藝延伸到零部件內(nèi)部，突破人工噴涂時(shí)對(duì)空間尺寸的約束限制。通過對(duì)噴涂機(jī)器人的電機(jī)進(jìn)行編程控制，在實(shí)現(xiàn)高效率噴涂的前提下，既能突破現(xiàn)有手工噴涂工藝的局限，又能在實(shí)現(xiàn)精確噴涂的基礎(chǔ)上減少噴涂材料的浪費(fèi)。本專利技術(shù)突破現(xiàn)有串聯(lián)式噴涂機(jī)器人尺寸較大、位置姿態(tài)求逆解時(shí)效率低、電機(jī)控制復(fù)雜和實(shí)時(shí)性差、機(jī)器人的防塵和防爆成本高、噴涂作業(yè)時(shí)故障率高等缺陷，大幅提升噴涂機(jī)器人的噴涂質(zhì)量，同時(shí)顯著降低其故障率和維護(hù)成本。本專利技術(shù)請(qǐng)求保護(hù)范圍與本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題、所采用的技術(shù)手段、以及所采用的每一個(gè)技術(shù)特征在解決上述技術(shù)問題中的作用與功能、以及說明采用的上述技術(shù)手段解決的技術(shù)問題所能達(dá)到技術(shù)效果如下:1、本專利技術(shù)提供一種多平行四邊形連桿并行的串并聯(lián)驅(qū)動(dòng)噴涂機(jī)器人，其包括串聯(lián)驅(qū)動(dòng)基座總成、三組并行的平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)和動(dòng)平臺(tái)20，其特征在于所述的串聯(lián)驅(qū)動(dòng)基座總成包括固定不動(dòng)的下基座2和依次串聯(lián)在其上的由中基座3、上基座4、頂基座18所構(gòu)成的3個(gè)旋轉(zhuǎn)基座，在所述的頂基座18平臺(tái)上還設(shè)置有三組驅(qū)動(dòng)電機(jī)14、6、17，所述的3個(gè)旋轉(zhuǎn)基座3、4、18和該三組驅(qū)動(dòng)電機(jī)14、6、17 —同通過所述的三組并行的平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)協(xié)同驅(qū)動(dòng)所述的動(dòng)平臺(tái)20。本專利技術(shù)巧妙地設(shè)置三組平行四邊形連桿驅(qū)動(dòng)方式，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)開鏈?zhǔn)酱?lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解簡(jiǎn)單但是其運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解存在多解的問題，解決了現(xiàn)有技術(shù)開鏈?zhǔn)酱?lián)機(jī)器人需要在多組逆解中判斷最佳解和控制系統(tǒng)比較復(fù)雜的問題，從而實(shí)現(xiàn)了在空間中噴頭的位置由基座電機(jī)、三組平行四邊形連桿轉(zhuǎn)過的角度決定，這樣的逆解計(jì)算簡(jiǎn)單且不存在多解，噴頭的姿態(tài)由調(diào)節(jié)電機(jī)控制，這種控制方式也為軌跡規(guī)劃帶來了方便。本專利技術(shù)巧妙地設(shè)置三組平行四邊形連桿驅(qū)動(dòng)方式，三組平行四邊形機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)限制了最大壓力角，在作業(yè)范圍內(nèi)，無論機(jī)器人轉(zhuǎn)至何位置，運(yùn)動(dòng)和力的傳遞性能都能保持優(yōu)良的水平。本專利技術(shù)巧妙地設(shè)置三組平行四邊形連桿驅(qū)動(dòng)方式，三組平行四邊形機(jī)構(gòu)的巧妙設(shè)計(jì)將三個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)均集中布置到頂基座上。電機(jī)集中布置便可以方便的實(shí)現(xiàn)防塵防爆要求，提高了噴涂機(jī)器人在靜電噴涂這種危險(xiǎn)環(huán)境下的安全性和可靠性。本專利技術(shù)巧妙地設(shè)置三個(gè)平行四邊形連桿驅(qū)動(dòng)方式，由于引入了并聯(lián)機(jī)構(gòu)，本專利技術(shù)具有一些并聯(lián)機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，從而克服傳統(tǒng)的串聯(lián)開鏈?zhǔn)綑C(jī)器人各種缺陷，例如，傳統(tǒng)的串聯(lián)開鏈?zhǔn)綑C(jī)器人各桿件的驅(qū)動(dòng)部件通常布置在關(guān)節(jié)處，這樣越是靠近基座的桿件不僅要承受加在其末端的其他桿件的負(fù)載，還要承受在重量上比這些桿件更大的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的負(fù)載，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)笨重，動(dòng)載荷較大。同時(shí)各串聯(lián)的桿件相當(dāng)于懸臂梁結(jié)構(gòu)，剛度也較差。2、本專利技術(shù)多平行四邊形連桿并行的串并聯(lián)驅(qū)動(dòng)噴涂機(jī)器人，其特征在于所述的中基座3、上基座4、頂基座18旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源分別為第I電機(jī)1、第2電機(jī)19和第3電機(jī)5 ;所述的第I電機(jī)I放置在下基座2的正中心；所述的第2電機(jī)19固定在上基座4的側(cè)面；所述的第3電機(jī)5設(shè)置在旋轉(zhuǎn)的頂基座18平臺(tái)上。第I電機(jī)I放置在下基座2的正中心，其輸出的動(dòng)力經(jīng)減速器、圓錐滾子軸承等傳遞到旋轉(zhuǎn)中基座3，有利于確保下基座2和中基座3的幾何中心垂直軸線重合，中基座3繞其幾何中心垂直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，也便于重心穩(wěn)定。第2電機(jī)19、減速器等部件經(jīng)法蘭盤固定在上基座4的側(cè)面，其安裝方式能減小基座加速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)幅度，又不會(huì)造成第2電機(jī)19、軸承及減速機(jī)維修的不便。第3電機(jī)5輸出的動(dòng)力經(jīng)減速器、圓錐滾子軸承施加在頂基座18，使除旋轉(zhuǎn)頂基座18、上基座4、中基座3和下基座2之外的所有機(jī)構(gòu)產(chǎn)生繞下基座2幾何中心垂直線的轉(zhuǎn)動(dòng)。項(xiàng)基座18和中基座3都能產(chǎn)生繞z軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如此設(shè)計(jì)的目的就是為了避免串聯(lián)機(jī)構(gòu)固有的弊端，使機(jī)構(gòu)具有并聯(lián)機(jī)構(gòu)的特性，較好的降低其機(jī)構(gòu)工作時(shí)可能產(chǎn)生的故障概率。3、本專利技術(shù)多平行四邊形連桿并行的串并聯(lián)驅(qū)動(dòng)噴涂機(jī)器人，其特征在于所述的第I電機(jī)I驅(qū)動(dòng)所述的中基座3繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的第2電機(jī)19驅(qū)動(dòng)所述的上基座4繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的第3電機(jī)5驅(qū)動(dòng)所述的頂基座18繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的串聯(lián)驅(qū)動(dòng)基座總成具有二個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。頂基座18、上基座4、中基座3構(gòu)成了 3個(gè)旋轉(zhuǎn)基座，3個(gè)旋轉(zhuǎn)基座的綜合運(yùn)動(dòng)可以使噴頭15快速到達(dá)作業(yè)位置。所述下基座2與導(dǎo)軌或地面通過螺栓固定，旋轉(zhuǎn)的中基座3在第I電機(jī)I驅(qū)動(dòng)下相對(duì)下基座2繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)的上基座4在第2電機(jī)19驅(qū)動(dòng)下相對(duì)旋轉(zhuǎn)中基座3繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)的項(xiàng)基座18在第3電機(jī)5驅(qū)動(dòng)下相對(duì)于旋轉(zhuǎn)的上基座4繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。因此本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種多平行四邊形連桿并行的串并聯(lián)驅(qū)動(dòng)噴涂機(jī)器人，其包括串聯(lián)驅(qū)動(dòng)基座總成、三組并行的平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)和動(dòng)平臺(tái)(20)，其特征在于所述的串聯(lián)驅(qū)動(dòng)基座總成包括固定不動(dòng)的下基座(2)和依次串聯(lián)在其上的由中基座(3)、上基座(4)、頂基座(18)所構(gòu)成的3個(gè)旋轉(zhuǎn)基座，在所述的頂基座(18)平臺(tái)上還設(shè)置有三組驅(qū)動(dòng)電機(jī)(14、6、17)，所述的3個(gè)旋轉(zhuǎn)基座(3、4、18)和該三組驅(qū)動(dòng)電機(jī)(14、6、17)一同通過所述的三組并行的平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)協(xié)同驅(qū)動(dòng)所述的動(dòng)平臺(tái)(20)。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王立平，王豐超，仇云杰，陳潔，王國連，馬偉濤，趙景山，宋袁曾，戚文剛，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江蘇長虹智能裝備集團(tuán)有限公司，上海飛機(jī)制造有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32
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