一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人的制作方法
一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人领域，特别是一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人。
【背景技术】
[0002]传统的串联机器人具有结构简单、成本低、工作空间大等优点，但是随着社会的发展和进步、人民生活水平的提高，对于汽车的要求也越来越高，传统的串联机器人的缺点逐渐显现出来，不能满足现代社会的发展需要，因此急需要一种全新的汽车焊接装置。现在新兴的并联机器人和传统的串联机器人相比较，具有无累积误差、精度较高、结构紧凑、承载能力大、刚度高且末端焊接执行器惯性小等特点，驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度高，动态响应好；但是并联机器人的明显缺点是工作空间小和结构复杂。
[0003]本实用新型所提供的一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人，包括一个串联焊接主链和一个摇臂微调控制子链，所述的串联焊接主链可以控制此汽车机器人在空间内进行六自由度的运动；所述摇臂微调控制子链由两个摇臂和两根连杆组成四杆机构，并安装在大臂上，通过四杆机构对主链进行微调控制，机构具有重量轻，结构紧凑，刚度好，承载力大，工作空间大，不仅能满足汽车焊接作业，同时也节省了大量的劳动力，节约开支。这种摇臂微调控制子链的汽车焊接机器人具有良好的控制功能，可以由单人进行操作，可靠性高，机构具有结构紧凑，控制简单的优点，工作空间大，使机构重心后移，可以运用于更多场合。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人，包括一个串联焊接主链和一个摇臂微调控制子链，所述的串联焊接主链可以控制此汽车机器人在空间内进行六自由度的运动；所述摇臂微调控制子链由两个摇臂和两根连杆组成四杆机构，并安装在大臂上，通过四杆机构对主链进行微调控制，本发明通过多个机械臂与机身的连接，从而实现末端轨迹的六自由度输出，此机构具有动作敏捷、精度高、运动惯量小，动力性能好，并且结构紧凑、工作空间大、多种运动轨迹输出、控制简单，可以运用到焊接的多种场合，解决传统串联机器人关于所需力矩大，刚度低和工作空间小的缺点。
[0005]本发明通过以下技术方案达到上述目的:一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人，由串联焊接主链和摇臂微调控制子链组成，其结构和连接方式为:
[0006]所述串联焊接主链由车体、主臂、大臂、第二摇臂、肩臂、腕臂和焊接臂连接而成，主臂一端通过第一转动副与车体上的立柱端连接，主臂另一端通过第一球副与大臂第一个连接端连接，大臂第二个连接而通过第二转动副与第二摇臂第一个连接端连接，第二摇臂第二个连接端通过第三转动副与肩臂一端连接，肩臂另一端通过第四转动副与腕臂一端连接，腕臂另一端通过第五转动副与焊接臂连接。
[0007]所述摇臂微调控制子链由第一摇臂、第二摇臂、第一连杆和第二连杆连接而成，第一摇臂第一个连接端通过第六转动副与大臂第三个连接端连接，第一摇臂第二个连接端通过第七转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第八转动副与第二摇臂第二个连接端连接，第一摇臂第三个连接端通过第九转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第十转动副与第二摇臂第三个连接端连接。
[0008]上述结构中，通过串联焊接主链和摇臂微调控制子链这两个机构的位置变化而实现汽车的焊接作业。
[0009]本发明的突出优点在于:
[0010]1、本发明驱动方式灵活多变，有利于焊接机器人的控制；
[0011]2、本发明多个机械臂与连杆连接，控制简单，可靠性高，累积误差小，大大增加了机构刚度；
[0012]3、本发明采用四杆机构闭链传动的形式，有效了降低了各个构件的重量，具有运动惯量小、轨迹输出灵活、工作可靠、精度高等优点；
[0013]4、并且摇臂移动式设计大大提高机器人的工作空间，能避免机构的死点位置，微调装置能使机器人的作用范围更大，并且能使机构更好的保持平衡；
[0014]5、杆件做成轻杆，机构运动惯量小，动力学性能好。
【附图说明】
[0015]图1为本发明所述一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人的第一工作示意图。
[0016]图2为本发明所述一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人的第一工作后视图。
[0017]图3为本发明所述一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人的第二工作示意图。
[0018]图4为本发明所述一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人的第三工作示意图。
[0019]图5为本发明所述一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人的第四工作示意图。
[0020]图6为本发明所述一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人的第五工作示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图及实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。
[0022]对照图2，图3、图4、图5和图6，一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人，其结构和连接方式为:
[0023]所述串联焊接主链由车体1、主臂2、大臂3、第二摇臂7、肩臂8，腕臂9和焊接臂10连接而成，主臂2 —端通过第一转动副11与车体I上的立柱端连接，主臂2另一端通过第一球副12与大臂3第一个连接端连接，大臂3第二个连接而通过第二转动副18与第二摇臂7第一个连接端连接，第二摇臂7第二个连接端通过第三转动副19与肩臂8 一端连接，肩臂8另一端通过第四转动副20与腕臂9 一端连接，腕臂9另一端通过第五转动副21与焊接臂10连接。
[0024]所述摇臂微调控制子链由第一摇臂4、第二摇臂7、第一连杆5和第二连杆6连接而成，第一摇臂4第一个连接端通过第六转动副17与大臂3第三个连接端连接，第一摇臂4第二个连接端通过第七转动副13与第一连杆5 —端连接，第一连杆5另一端通过第八转动副15与第二摇臂7第二个连接端连接，第一摇臂4第三个连接端通过第九转动副14与第二连杆6 —端连接，第二连杆6另一端通过第十转动副16与第二摇臂7第三个连接端连接。
[0025]上述结构中，通过串联焊接主链和摇臂微调控制子链这两个机构的位置变化而实现汽车的焊接作业。
[0026]如图1和图2所示，本发明处于第一工作，主臂和大臂处于准备工作状态。
[0027]如图3所示，本发明在主臂、大臂、摇臂和肩臂的控制下，完成对处于下方位置零件的焊接作业。
[0028]如图4所示，本发明在主臂、大臂、摇臂和肩臂的控制下，完成对处于前面位置零件的焊接作业，同时也可以完成处后面位置零件的焊接作业。
[0029]如图5所示，本发明在主臂、大臂、摇臂和肩臂的控制下，完成对处于左侧位置零件的焊接作业，同时也可以完成处右侧位置零件的焊接作业。
[0030]如图6所示，本发明在主臂、大臂、摇臂和肩臂的控制下，完成对处于上部位置零件的焊接作业，同时也可以完成处右侧位置零件的焊接作业。
[0031]对照图2、图3、图4、图5和图6，本发明设计的一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人可以完成移动和翻转等空间六个方位的焊接作业。
【主权项】
1.一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人，由串联焊接主链和摇臂微调控制子链组成，其特征在于: 所述串联焊接主链由车体、主臂、大臂、第二摇臂、肩臂、腕臂和焊接臂连接而成，主臂一端通过第一转动副与车体上的立柱端连接，主臂另一端通过第一球副与大臂第一个连接端连接，大臂第二个连接而通过第二转动副与第二摇臂第一个连接端连接，第二摇臂第二个连接端通过第三转动副与肩臂一端连接，肩臂另一端通过第四转动副与腕臂一端连接，腕臂另一端通过第五转动副与焊接臂连接， 所述摇臂微调控制子链由第一摇臂、第二摇臂、第一连杆和第二连杆连接而成，第一摇臂第一个连接端通过第六转动副与大臂第三个连接端连接，第一摇臂第二个连接端通过第七转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第八转动副与第二摇臂第二个连接端连接，第一摇臂第三个连接端通过第九转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第十转动副与第二摇臂第三个连接端连接。
【专利摘要】一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人，包括一个串联焊接主链和一个摇臂微调控制子链。所述的串联焊接主链可以控制此汽车机器人在空间内进行六自由度的运动；所述摇臂微调控制子链由两个摇臂和两根连杆组成四杆机构，并安装在大臂上，通过四杆机构对主链进行微调控制。本实用新型通过多个机械臂与机身的连接，从而实现末端轨迹的六自由度输出，此机构具有动作敏捷、精度高、运动惯量小，动力性能好，并且结构紧凑、工作空间大、多种运动轨迹输出、控制简单，可以运用到焊接的多种场合。
【IPC分类】B23K37-02
【公开号】CN204603619
【申请号】CN201520279538
【发明人】黄敏雄, 程泊静, 杨明鄂, 朱双华, 刘平原, 王健康, 左春平, 胥刚, 张健丽
【申请人】湖南汽车工程职业学院, 胥刚
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月4日
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人领域，特别是一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人。
【背景技术】
[0002]传统的串联机器人具有结构简单、成本低、工作空间大等优点，但是随着社会的发展和进步、人民生活水平的提高，对于汽车的要求也越来越高，传统的串联机器人的缺点逐渐显现出来，不能满足现代社会的发展需要，因此急需要一种全新的汽车焊接装置。现在新兴的并联机器人和传统的串联机器人相比较，具有无累积误差、精度较高、结构紧凑、承载能力大、刚度高且末端焊接执行器惯性小等特点，驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度高，动态响应好；但是并联机器人的明显缺点是工作空间小和结构复杂。
[0003]本实用新型所提供的一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人，包括一个串联焊接主链和一个摇臂微调控制子链，所述的串联焊接主链可以控制此汽车机器人在空间内进行六自由度的运动；所述摇臂微调控制子链由两个摇臂和两根连杆组成四杆机构，并安装在大臂上，通过四杆机构对主链进行微调控制，机构具有重量轻，结构紧凑，刚度好，承载力大，工作空间大，不仅能满足汽车焊接作业，同时也节省了大量的劳动力，节约开支。这种摇臂微调控制子链的汽车焊接机器人具有良好的控制功能，可以由单人进行操作，可靠性高，机构具有结构紧凑，控制简单的优点，工作空间大，使机构重心后移，可以运用于更多场合。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人，包括一个串联焊接主链和一个摇臂微调控制子链，所述的串联焊接主链可以控制此汽车机器人在空间内进行六自由度的运动；所述摇臂微调控制子链由两个摇臂和两根连杆组成四杆机构，并安装在大臂上，通过四杆机构对主链进行微调控制，本发明通过多个机械臂与机身的连接，从而实现末端轨迹的六自由度输出，此机构具有动作敏捷、精度高、运动惯量小，动力性能好，并且结构紧凑、工作空间大、多种运动轨迹输出、控制简单，可以运用到焊接的多种场合，解决传统串联机器人关于所需力矩大，刚度低和工作空间小的缺点。
[0005]本发明通过以下技术方案达到上述目的:一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人，由串联焊接主链和摇臂微调控制子链组成，其结构和连接方式为:
[0006]所述串联焊接主链由车体、主臂、大臂、第二摇臂、肩臂、腕臂和焊接臂连接而成，主臂一端通过第一转动副与车体上的立柱端连接，主臂另一端通过第一球副与大臂第一个连接端连接，大臂第二个连接而通过第二转动副与第二摇臂第一个连接端连接，第二摇臂第二个连接端通过第三转动副与肩臂一端连接，肩臂另一端通过第四转动副与腕臂一端连接，腕臂另一端通过第五转动副与焊接臂连接。
[0007]所述摇臂微调控制子链由第一摇臂、第二摇臂、第一连杆和第二连杆连接而成，第一摇臂第一个连接端通过第六转动副与大臂第三个连接端连接，第一摇臂第二个连接端通过第七转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第八转动副与第二摇臂第二个连接端连接，第一摇臂第三个连接端通过第九转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第十转动副与第二摇臂第三个连接端连接。
[0008]上述结构中，通过串联焊接主链和摇臂微调控制子链这两个机构的位置变化而实现汽车的焊接作业。
[0009]本发明的突出优点在于:
[0010]1、本发明驱动方式灵活多变，有利于焊接机器人的控制；
[0011]2、本发明多个机械臂与连杆连接，控制简单，可靠性高，累积误差小，大大增加了机构刚度；
[0012]3、本发明采用四杆机构闭链传动的形式，有效了降低了各个构件的重量，具有运动惯量小、轨迹输出灵活、工作可靠、精度高等优点；
[0013]4、并且摇臂移动式设计大大提高机器人的工作空间，能避免机构的死点位置，微调装置能使机器人的作用范围更大，并且能使机构更好的保持平衡；
[0014]5、杆件做成轻杆，机构运动惯量小，动力学性能好。
【附图说明】
[0015]图1为本发明所述一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人的第一工作示意图。
[0016]图2为本发明所述一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人的第一工作后视图。
[0017]图3为本发明所述一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人的第二工作示意图。
[0018]图4为本发明所述一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人的第三工作示意图。
[0019]图5为本发明所述一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人的第四工作示意图。
[0020]图6为本发明所述一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人的第五工作示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图及实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。
[0022]对照图2，图3、图4、图5和图6，一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人，其结构和连接方式为:
[0023]所述串联焊接主链由车体1、主臂2、大臂3、第二摇臂7、肩臂8，腕臂9和焊接臂10连接而成，主臂2 —端通过第一转动副11与车体I上的立柱端连接，主臂2另一端通过第一球副12与大臂3第一个连接端连接，大臂3第二个连接而通过第二转动副18与第二摇臂7第一个连接端连接，第二摇臂7第二个连接端通过第三转动副19与肩臂8 一端连接，肩臂8另一端通过第四转动副20与腕臂9 一端连接，腕臂9另一端通过第五转动副21与焊接臂10连接。
[0024]所述摇臂微调控制子链由第一摇臂4、第二摇臂7、第一连杆5和第二连杆6连接而成，第一摇臂4第一个连接端通过第六转动副17与大臂3第三个连接端连接，第一摇臂4第二个连接端通过第七转动副13与第一连杆5 —端连接，第一连杆5另一端通过第八转动副15与第二摇臂7第二个连接端连接，第一摇臂4第三个连接端通过第九转动副14与第二连杆6 —端连接，第二连杆6另一端通过第十转动副16与第二摇臂7第三个连接端连接。
[0025]上述结构中，通过串联焊接主链和摇臂微调控制子链这两个机构的位置变化而实现汽车的焊接作业。
[0026]如图1和图2所示，本发明处于第一工作，主臂和大臂处于准备工作状态。
[0027]如图3所示，本发明在主臂、大臂、摇臂和肩臂的控制下，完成对处于下方位置零件的焊接作业。
[0028]如图4所示，本发明在主臂、大臂、摇臂和肩臂的控制下，完成对处于前面位置零件的焊接作业，同时也可以完成处后面位置零件的焊接作业。
[0029]如图5所示，本发明在主臂、大臂、摇臂和肩臂的控制下，完成对处于左侧位置零件的焊接作业，同时也可以完成处右侧位置零件的焊接作业。
[0030]如图6所示，本发明在主臂、大臂、摇臂和肩臂的控制下，完成对处于上部位置零件的焊接作业，同时也可以完成处右侧位置零件的焊接作业。
[0031]对照图2、图3、图4、图5和图6，本发明设计的一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人可以完成移动和翻转等空间六个方位的焊接作业。
【主权项】
1.一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人，由串联焊接主链和摇臂微调控制子链组成，其特征在于: 所述串联焊接主链由车体、主臂、大臂、第二摇臂、肩臂、腕臂和焊接臂连接而成，主臂一端通过第一转动副与车体上的立柱端连接，主臂另一端通过第一球副与大臂第一个连接端连接，大臂第二个连接而通过第二转动副与第二摇臂第一个连接端连接，第二摇臂第二个连接端通过第三转动副与肩臂一端连接，肩臂另一端通过第四转动副与腕臂一端连接，腕臂另一端通过第五转动副与焊接臂连接， 所述摇臂微调控制子链由第一摇臂、第二摇臂、第一连杆和第二连杆连接而成，第一摇臂第一个连接端通过第六转动副与大臂第三个连接端连接，第一摇臂第二个连接端通过第七转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第八转动副与第二摇臂第二个连接端连接，第一摇臂第三个连接端通过第九转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第十转动副与第二摇臂第三个连接端连接。
【专利摘要】一种十三活动度六自由度汽车焊接机器人，包括一个串联焊接主链和一个摇臂微调控制子链。所述的串联焊接主链可以控制此汽车机器人在空间内进行六自由度的运动；所述摇臂微调控制子链由两个摇臂和两根连杆组成四杆机构，并安装在大臂上，通过四杆机构对主链进行微调控制。本实用新型通过多个机械臂与机身的连接，从而实现末端轨迹的六自由度输出，此机构具有动作敏捷、精度高、运动惯量小，动力性能好，并且结构紧凑、工作空间大、多种运动轨迹输出、控制简单，可以运用到焊接的多种场合。
【IPC分类】B23K37-02
【公开号】CN204603619
【申请号】CN201520279538
【发明人】黄敏雄, 程泊静, 杨明鄂, 朱双华, 刘平原, 王健康, 左春平, 胥刚, 张健丽
【申请人】湖南汽车工程职业学院, 胥刚
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月4日
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