新型3/3-RPRS六自由度機器人手臂雕刻機構制造技術

一種能夠同時實現平面，立體浮雕和三維立體雕刻的六自由度機器人手臂雕刻機。它是由三個結構相同的機器人手臂和支架構成的。機器人手臂是由轉動副，移動副，轉動副，球副依次連接構成具有兩自由度的機構。每個機器人手臂由上下兩電動機驅動和控制，實現移動平臺六自由度的空間運動，帶動雕刻刀按預定軌跡運動雕刻。

【技術實現步驟摘要】

本實用專利技術涉及一種新型機器人機構的運動仿真，通過對不同機械部件的控制和配合實現六個自由度上的自由運動，從而帶動雕刻刀實現二維和三維雕刻。
技術介紹
并聯機器 人具有結構簡單、剛度好、定位精度高、動態響應快等優良特性，彌補了串聯機器人的不足，特別適用于高精度、大載荷且工作空間較小的場合。在機械加工、軍事等領域有著廣闊的應用前景。所以，對其進行全面而系統的研究并推向實際應用，具有重要的理論意義和實用價值。目前，近年來成為機器人研究領域的一個熱點，其應用也日益廣泛，應用領域不斷擴展。現在普遍的電腦雕刻機由計算機，雕刻機控制器，雕刻機主機三部分組成。工作原理是通過計算機內配置的專用雕刻軟件進行設計和排版，并由計算機把設計與排版的信息自動傳送至雕刻機控制器中，再由控制器把這些信息轉化成能驅動步進電機或伺服電機的帶有功率的信號(脈沖串)，控制雕刻機主機生成X，Y，Z三軸的雕刻走刀路基徑。同時，雕刻機上的高速旋轉雕刻頭，通過按加工材質配置的刀具，對固定于主機工作臺上的加工材料進行切削，即可雕刻出在計算機中設計的各種平面或立體的浮雕圖形及文字，實現雕刻自動化作業。目前雕刻機主要有兩種類型。一種適用于雕刻平面和立體的浮雕圖形和文字，另一種用于雕刻三維立體雕塑品。這兩種雕刻機的結構和原理完全不同，一臺雕刻機不能夠同時完成平面雕刻和三維立體雕刻。而且，三維立體雕刻機存在的問題是雕刻對象需要有相應的兩端固定結構，需要進行后期的再處理。
技術實現思路
為了解決一臺雕刻機不能夠同時完成平面和三維立體雕刻，以及三維立體雕刻機需兩端固定結構。本適用新型雕刻機將六自由度機器人應用于雕刻，能夠同時實現平面和中小型三維立體雕刻，還解決了三維立體雕刻需兩端固定的問題，只需進行單端固定即可。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是本六自由度雕刻機基本結構為三個機器人手臂，上下支架座，連桿和一個移動平臺組成。三個機器人手臂結構相同，是由上軸承座，下軸承座，電動機座，絲桿，支撐桿，導軌，滑塊，機器人手臂肘關節，機器人手臂球關節組成。絲桿上下端分別穿過上下軸承座的中部的通孔，絲桿中心軸線和軸承座孔的中心軸線重合。絲桿與軸承座孔之間安裝角接觸球軸承，保證絲桿的自由轉動。導軌兩端為螺紋結構。兩根導軌桿分別穿過上下軸承座的兩端對稱的通孔，用螺母固定。兩根導軌桿和絲桿的中心軸線相互平行，兩導軌桿關于絲桿中心軸線對稱。滑塊上的三個通孔分別穿過絲桿和兩導軌桿，滑塊上三通孔的中心軸線分別于絲桿和導軌桿的中心軸線重合，滑塊與絲桿是螺紋連接，滑塊可以沿著絲桿軸線方向移動。滑塊上的細桿端和肘關節上臂桿狀端用一連桿連接。連桿的中心軸線與滑塊，肘關節上臂的桿狀端中心軸線重合，且為螺紋連接，可以自由調節長度。肘關節上臂與肘關節下臂通過銷釘連接，肘關節上臂和下臂可以繞銷釘中心軸線自由轉動。肘關節下臂另一端通過連桿與球關節的桿狀端連接。連接方式與上述滑塊和肘關節上臂的連接方式相同。移動平板為正六邊形板，相間三邊處有斜板，斜板與正六邊形板呈120度。斜板上有圓形通孔。移動平臺與三個球關節下臂通過通孔進行螺栓連接。移動平臺與發動機通過螺釘連接，發動機 帶動雕刻刀轉動，進行雕刻。每個機器人手臂絲桿上端的支承座穿過支撐架處通孔，中心軸線重合。支承座，支撐架和電機架通過四個通孔進行螺栓連接。軸承架有兩伸出端，夾角為60度。上部三個軸承架伸出端相互之間通過連桿結構連接，連接方式為螺栓連接。下部支架結構與上述的結構形式相同。為了加強支架的穩定性，在每兩絲桿之間安裝兩支撐桿，支撐桿中心軸線與絲桿中心軸線平行。支撐桿上下兩端為螺紋結構，通過螺母與上下連桿連接。本專利技術的有益效果是，可以帶動雕刻刀在空間內進行任意軌跡的運動，從而同時實現平面和立體浮雕，三維立體雕刻。并且，可以根據被雕刻對象的形態體積方便的調節支架的大小，適用范圍廣。此外，三維立體雕刻對象不需要兩端固定結構，只須單端固定。附圖說明下面結合附圖和實施實例對本專利技術進一步說明。圖I是本專利技術的機器人手臂滑動副裝配圖。圖2是本專利技術機器人支架裝配圖。圖3是本專利技術機器人臂肘關節主視圖。圖4是圖3的俯視圖。圖5是機器人臂機構運動簡圖。圖6是機器人臂手肘的主視圖。圖7是機器人臂手肘的俯視圖。圖8是機器人臂球關節桿的主視圖。圖9是本專利技術的效果圖。圖I中I.下支架座，2.角接觸軸承，3.絲桿，4.導軌，5.螺母，6.彈簧墊片，7.下軸承座，8.直線運動軸承，9.滑塊，10.上軸承座，11.上支架座，12.角接觸軸承，13.電機座，14.內六角螺母。圖2中I.上支架座，2.下支架座，3.螺栓，4.螺母，5.彈簧墊片，6.彈簧墊片，7.定位銷，8.支撐桿，9.螺母，10.彈簧墊片，11.連接板。圖4中I.機器人手臂肘關節上臂，2.滾針軸承，3.機器人手臂肘關節下臂，4.銷軸，5.開尾銷具體實施例方式支架上下的電動機通過轉速配合，實現滑塊1-9沿著導軌1-4在絲桿1-3上下移動。肘關節的上臂4-1與滑塊1-9以連桿連接。所以，肘關節上臂4-1與滑塊1-9保持相對靜止，隨著滑塊1-9 一起上下移動。肘關節下臂4-3與肘關節上臂4-1以銷軸4-4和4_2滾針軸承連接，肘關節下臂4-4隨著肘關節上臂4-1的上下移動，繞銷軸4-4自由轉動。肘關節下臂4-4與球關節桿8以連桿連接，球關節桿另一球面端與機器人手肘6以球面副形式連接。球關節隨著肘關節下臂的平面運動做空間運動。手肘6與移動平臺以螺釘的方式固定連接。所以，通過三個機器人手臂的運動配合，便可以實現移動平臺按預定軌跡在空間中運動，帶動雕刻刀進行雕刻作業。機構運動簡圖如圖5所示權利要求1.一種六自由度機器人手臂雕刻機，所述雕刻機由三個機器人手臂，上下支架座，支撐桿，連桿和一個移動平臺組成，三個機器人手臂結構相同，是由上軸承座(1-10)，下軸承座(1-7)，電動機座(1-13)，絲桿(1-3)，導軌(1-4)，滑塊(1-9)，機器人手臂肘關節，機器人手臂球關節組成，其特征是絲桿上下端分別穿過上下軸承座的中部的通孔，絲桿中心軸線和軸承座孔的中心軸線重合。絲桿與軸承座孔之間安裝角接觸球軸承，保證絲桿的自由轉動。導軌兩端為螺紋結構。兩根導軌桿分別穿過上下軸承座的兩端對稱的通孔，用螺母固定。兩根導軌桿和絲桿的中心軸線相互平行，兩導軌桿關于絲桿中心軸線對稱。滑塊上的三個通孔分別穿過絲桿和兩導軌桿，滑塊上三通孔的中心軸線分別于絲桿和導軌桿的中心軸線重合，滑塊與絲桿是螺紋連接，滑塊可以沿著絲桿軸線方向移動。滑塊上的細桿端和肘關節上臂桿狀端用一連桿連接。連桿的中心軸線與滑塊，肘關節上臂的桿狀端中心軸線重合，且為螺紋連接，可以自由調節長度。肘關節上臂與肘關節下臂通過銷釘連接，肘關節上臂和下臂可以繞銷釘中心軸線自由轉動。肘關節下臂另一端通過連桿與球關節的桿狀端連接。連接方式與上述滑塊和肘關節上臂的連接方式相同。移動平板為正六邊形板，相間三邊處有斜板，斜板與正六邊形板呈120度。斜板上有圓形通孔。移動平臺與三個球關節下臂通過通孔進行螺栓連接。移動平臺與發動機通過螺釘連接，發動機帶動雕刻刀轉動，進行雕刻。每個機器人手臂絲桿上端的支承座穿過支撐架處通孔，中心軸線重合。支承座，支撐架和電機架通過四個通孔進行螺栓連接。軸承架有兩伸出端，夾本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種六自由度機器人手臂雕刻機，所述雕刻機由三個機器人手臂，上下支架座，支撐桿，連桿和一個移動平臺組成，三個機器人手臂結構相同，是由上軸承座(1?10)，下軸承座(1?7)，電動機座(1?13)，絲桿(1?3)，導軌(1?4)，滑塊(1?9)，機器人手臂肘關節，機器人手臂球關節組成，其特征是：絲桿上下端分別穿過上下軸承座的中部的通孔，絲桿中心軸線和軸承座孔的中心軸線重合。絲桿與軸承座孔之間安裝角接觸球軸承，保證絲桿的自由轉動。導軌兩端為螺紋結構。兩根導軌桿分別穿過上下軸承座的兩端對稱的通孔，用螺母固定。兩根導軌桿和絲桿的中心軸線相互平行，兩導軌桿關于絲桿中心軸線對稱。滑塊上的三個通孔分別穿過絲桿和兩導軌桿，滑塊上三通孔的中心軸線分別于絲桿和導軌桿的中心軸線重合，滑塊與絲桿是螺紋連接，滑塊可以沿著絲桿軸線方向移動。滑塊上的細桿端和肘關節上臂桿狀端用一連桿連接。連桿的中心軸線與滑塊，肘關節上臂的桿狀端中心軸線重合，且為螺紋連接，可以自由調節長度。肘關節上臂與肘關節下臂通過銷釘連接，肘關節上臂和下臂可以繞銷釘中心軸線自由轉動。肘關節下臂另一端通過連桿與球關節的桿狀端連接。連接方式與上述滑塊和肘關節上臂的連接方式相同。移動平板為正六邊形板，相間三邊處有斜板，斜板與正六邊形板呈120度。斜板上有圓形通孔。移動平臺與三個球關節下臂通過通孔進行螺栓連接。移動平臺與發動機通過螺釘連接，發動機帶動雕刻刀轉動，進行雕刻。每個機器人手臂絲桿上端的支承座穿過支撐架處通孔，中心軸線重合。支承座，支撐架和電機架通過四個通孔進行螺栓連接。軸承架有兩伸出端，夾角為60度。上部三個軸承架伸出端相互之間通過連桿結構連接，連接方式為螺栓連接。下部支架結構與上述的結構形式相同。為了加強支架的穩定性，在每兩絲桿之間安裝兩支撐桿，支撐桿中心軸線與絲桿中心軸線平行。支撐桿上下兩端為螺紋結構，通過螺母與上下連桿連接。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹毅，孫健春，邊兵兵，張晶，
申請(專利權)人：曹毅，孫健春，邊兵兵，張晶，
類型：發明
國別省市：