兩自由度焊接機器人腕關節的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種機器人關節，特別涉及一種兩自由度焊接機器人腕關節。
技術背景
[0002]隨著汽車工業的迅速崛起，汽車自動化焊接技術也得到了快速發展，由于焊接機器人的高度柔性化特點，焊接機器人在自動化焊接領域得到了廣泛應用。目前焊接機器人一般多為六自由度串聯機器人，串聯機器人具有較大的工作空間，但其積累誤差大，不利于焊接精度的提尚。然而并聯機構相對串聯機構具有無累積誤差、精度$父尚、動態響應好等優點，可應用于高精度操作機器人。但并聯機構的工作空間普遍較小，嚴重制約了并聯機構在工業和機器人等領域的應用。
[0003]結合串、并聯機構的優點，可采用混聯機構來構建精度較高的工業機器人，例如中國專利CN103433918A公開了一種五自由度混聯工業機器人，通過三移動自由度串聯機構來調節末端工具位置，通過末端兩轉動并聯機構來調節末端工具姿態。對于該類混聯焊接機器人，其關鍵技術在于末端姿態調節并聯機構，為提高焊接機器人的精度及其靈活度，要求末端姿態調節并聯機構應具有較小的體積和較大的工作空間以及較高的剛度。普通的并聯機構很難達到要求，國外對該類機構的研究較早，其中美國專利US5036724公開了一種大工作空間兩轉動并聯機構，并成功應用于工業焊接機器人腕關節中。目前對小體積、大工作空間轉動類并聯機構的研究雖取得了一定的成果，但新機構構型仍然較為匱乏，且已公開機構的剛度普遍較小，限制了該類機構在工業機器人中的進一步應用。
【發明內容】
[0004]為解決上述問題，本發明提供一種兩自由度焊接機器人腕關節，可實現動平臺相對定平臺做兩自由度轉動，且該關節具有體積小、剛度大、轉動工作空間大等優點，可廣泛應用于機器人關節中。
[0005]本發明的技術方案具體如下:
[0006]本發明主要包括定平臺、動平臺、環形導軌，連接動、定平臺的三條運動支鏈，其有六種連接方式:
[0007]第一種連接方式:三條運動支鏈結構相同，每條運動支鏈均由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺通過定平臺轉動副連接，下連桿另一端與滑塊通過下轉動副連接，上連桿一端與動平臺通過球面副連接，上連桿另一端與滑塊通過上轉動副連接;三條運動支鏈中，三個定平臺轉動副軸線和三個下轉動副軸線匯交于一點P，三個上轉動副軸線匯交于一點Q，點Q與所述點P不重合;每條運動支鏈中的滑塊均與環形導軌通過移動副連接，滑塊只能沿環形導軌做圓周滑動，環形導軌為圓環形，其中心軸線過所述點P和點Q。
[0008]第二種連接方式:三條運動支鏈結構相同，每條運動支鏈均由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺通過球面副連接，下連桿另一端與滑塊通過下轉動副連接，上連桿一端與動平臺通過動平臺轉動副連接，上連桿另一端與滑塊通過上轉動副連接;三條運動支鏈中，三個下轉動副軸線匯交于一點P，三個上轉動副軸線和三個動平臺轉動副軸線匯交于一點Q，點Q與所述點P不重合;每條運動支鏈中的滑塊均與環形導軌通過移動副連接，滑塊只能沿環形導軌做圓周滑動，環形導軌為圓環形，其中心軸線過所述點P和點Q。
[0009]第三種連接方式:三條運動支鏈結構相同，每條運動支鏈均由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺通過球面副連接，下連桿另一端與滑塊通過下轉動副連接，上連桿一端與動平臺通過球面副連接，上連桿另一端與滑塊通過上轉動副連接;三條運動支鏈中，三個下轉動副軸線匯交于一點P，三個上轉動副軸線匯交于一點Q，點Q與所述點P不重合;每條運動支鏈中的滑塊均與環形導軌通過移動副連接，滑塊只能沿環形導軌做圓周滑動，環形導軌為圓環形，其中心軸線過所述點P和點Q。
[0010]第四種連接方式:第一、第三運動支鏈結構相同，兩條運動支鏈均由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺通過定平臺轉動副連接，下連桿另一端與滑塊通過下轉動副連接，上連桿一端與動平臺通過動平臺轉動副連接，上連桿另一端與滑塊通過上轉動副連接;第二運動支鏈由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺通過球面副連接，下連桿另一端與滑塊通過下轉動副連接，上連桿一端與動平臺通過動平臺轉動副連接，上連桿另一端與滑塊通過上轉動副連接;三條運動支鏈中，兩個定平臺轉動副軸線和三個下轉動副軸線匯交于一點P，三個動平臺轉動副軸線和三個上轉動副軸線匯交于一點Q，點Q與所述點P不重合;每條運動支鏈中的滑塊均與環形導軌通過移動副連接，滑塊只能沿環形導軌做圓周滑動，環形導軌為圓環形，其中心軸線過所述點P和點Q。
[0011]第五種連接方式:第一、第三運動支鏈結構相同，兩條運動支鏈均由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺通過定平臺轉動副連接，下連桿另一端與滑塊通過下轉動副連接，上連桿一端與動平臺通過動平臺轉動副連接，上連桿另一端與滑塊通過上轉動副連接;第二運動支鏈由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺通過球面副連接，下連桿另一端與滑塊通過下轉動副連接，上連桿一端與動平臺通過球面副連接，上連桿另一端與滑塊通過上轉動副連接;三條運動支鏈中，兩個定平臺轉動副軸線和三個下轉動副軸線匯交于一點P，兩個動平臺轉動副軸線和三個上轉動副軸線匯交于一點Q，點Q與所述點P不重合;每條運動支鏈中的滑塊均與環形導軌通過移動副連接，滑塊只能沿環形導軌做圓周滑動，環形導軌為圓環形，其中心軸線過所述點P和點Q。
[0012]第六種連接方式:第一、第三運動支鏈結構相同，兩條運動支鏈均由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺通過定平臺轉動副連接，下連桿另一端與滑塊通過下轉動副連接，上連桿一端與動平臺通過球面副連接，上連桿另一端與滑塊通過上轉動副連接;第二運動支鏈由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺通過球面副連接，下連桿另一端與滑塊通過下轉動副連接，上連桿一端與動平臺通過球面副連接，上連桿另一端與滑塊通過上轉動副連接;三條運動支鏈中，兩個定平臺轉動副軸線和三個下轉動副軸線匯交于一點P，三個上轉動副軸線匯交于一點Q，點Q與所述點P不重合;每條運動支鏈中的滑塊均與環形導軌通過移動副連接，滑塊只能沿環形導軌做圓周滑動，環形導軌為圓環形，其中心軸線過所述點P和點Q。
[0013]本發明與現有技術相比具有如下優點:
[00?4] (I)關節的動平臺相對定平臺轉動工作空間大，轉動角度可達±90度；(2)關節體積小，剛度大；(3)關節的三條運動支鏈之間通過環形導軌相互耦合，大大提高了關節的受力性能；(4)關節中部為中空結構，線纜、焊絲等可從關節中間穿過，便于焊接。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明實施例1立體結構示意簡圖.
[0016]圖2是本發明實施例2立體結構示意簡圖.
[0017]圖3是本發明實施例3立體結構示意簡圖.
[0018]圖4是本發明實施例4立體結構示意簡圖.
[0019]圖5是本發明實施例5立體結構示意簡圖.
[0020]圖6是本發明實施例6立體結構示意簡圖.
[0021]圖中:1.定平臺，2.動平臺，(厶3，83，03).下連桿，(厶4，84，04).滑塊，(厶5，85，05).上連桿，6.環形導軌。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明，在所有實施例中，所述Rij表示一個轉動副，s i j表示一個球面副，P i j表示一個移動副，其中i，j為自然數。
[0023]實施例1
[0024]如圖1所示是本發明公開的第I個實施例，一種兩自由度焊接機器人腕關節，主要包括定平臺1、動平臺2、環形導軌6，連接動、定平臺的三條運動支鏈。三條運動支鏈結構相同，其中第一運動支鏈由下連桿A3、滑塊A4和上連桿A5組成，下連桿A3—端與定平臺I之間通過轉動副Rll連接，下連桿A3另一端與滑塊A4通過轉動副R12連接;上連桿A5—端與滑塊A4通過轉動副R13連接，上連桿A5