一種六自由度七桿串并聯噴涂機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及工程機械領域，特別是一種六自由度七桿串并聯噴涂機器人。
【背景技術】
[0002]隨著現代噴涂工藝的不斷發展和完善，對噴涂機技術的改革也時刻進行著，而今自動化工業生產的要求逐漸提高，安全生產、環保生產等原則的不斷貫徹，噴涂機器人的出現就成為了必然，而這種高科技的噴涂設備也能很好的迎合各種工件的這些要求。
[0003]噴涂機器人又叫噴漆機器人，是可進行自動噴漆或噴涂其他涂料的工業機器人。噴漆機器人主要由機器人本體、計算機和相應的控制系統組成。多采用5或6自由度關節式結構，結構緊湊，手臂有較大的運動空間，并可做復雜的軌跡運動，其腕部一般有2?3個自由度，可靈活運動。較先進的噴漆機器人腕部采用柔性手腕，既可向各個方向彎曲，又可轉動，其動作類似人的手腕，能方便地通過較小的孔伸入工件內部，噴涂其內表面。噴漆機器人廣泛用于汽車、儀表、電器、搪瓷等工藝生產部門。
[0004]現有的噴涂機器人大多采用伺服電機驅動的六自由度串聯結構，這種結構所有電機都安裝在手臂關節處，使得機器人整體剛度低，動態性能差，關節累計誤差大，轉動慣量大，工作范圍有限，這些因素直接影響著噴涂機器人的噴涂效率，降低了噴涂質量，增加了噴涂時間，延長了噴涂時間，從而增加了噴涂成本。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于設計一種六自由度七桿串并聯噴涂機器人，除了必須具備傳統噴涂機器人結構緊湊，可做復雜軌跡運動等優點，克服傳統噴涂機器人轉動慣量大，動態性能差，工作空間有限，關節誤差累計等特點之外，還應將部分原安裝于手臂上的電機安裝于機架上來減輕手臂重量，使其滿足多種工作需求。
[0006]本發明通過以下技術方案達到上述目的:一種六自由度七桿串并聯噴涂機器人，包括底座旋轉套筒、底座蓋、旋轉機架、主動桿、直線驅動器、支撐桿、主動連桿、動臂臺、轉動臂、擺臂、噴頭臺、噴頭、第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機、第四伺服電機、第五伺服電機、第一減速器、第二減速器、第三減速器、第四減速器以及第五減速器。具體結構和連接關系為:
[0007]所述第一伺服電機連接在第一減速器上，第一減速器通過第一轉動副與底座蓋連接，底座蓋與底座旋轉套筒固接，旋轉機架通過第一轉動副與第一減速器連接。
[0008]所述第二伺服電機連接在第二減速器上，第二減速器通過第二轉動副與旋轉機架連接，主動桿通過第二轉動副與第二減速器連接，主動桿另一端通過第五轉動副與主動連桿連接，主動連桿另一端通過第六轉動副與支撐桿連接。
[0009]所述直線驅動器一端通過第四轉動副與旋轉機架連接，另一端通過第八轉動副與動臂臺連接。
[0010]所述支撐桿通過第三轉動副與旋轉機架連接，支撐桿另一端通過第七轉動副與動臂臺連接。
[0011]所述第三伺服電機連接在第三減速器上，第三減速器通過第九轉動副與動臂臺連接，轉動臂通過第九轉動副與第三減速器連接。
[0012]所述第四伺服電機固定連接在轉動臂上，第四減速器通過第十轉動副與轉動臂連接，第四減速器通過第十轉動副與第四伺服電機連接。
[0013]所述第五伺服電機連接在第五減速器上，第五減速器通過第十一轉動副與擺臂連接，
[0014]所述擺臂通過第十轉動副與第四減速器連接。
[0015]所述噴頭臺通過第^^一轉動副與第五減速器連接，噴頭固定連接在噴頭臺上。
[0016]本發明的突出優點在于:
[0017]1.利用串并聯機構代替原有單一串聯結構，使得原來部分安裝于手臂上的電動機能夠安裝在機架上，減輕了手臂自身重量，降低了其轉動慣量，提高了其動態性能，提高了結構剛度，減少了原有手臂重量所帶來的關節累計誤差，提高了噴涂精度和速度。
[0018]2.通過使用多連桿機構，使得整體結構變輕，剛度得到增強，更加靈活，擴大了原有串聯六自由度機器人的工作范圍。
[0019]3.通過運用平行四邊形機構，使得機器人控制編程難度降低，能夠實現更加復雜的軌跡運動。
[0020]4.通過使用直線驅動器，減少了電機數量，使得生產成本降低，有益于結構優化和控制。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明所述的六自由度七桿串并聯噴涂機器人的結構示意圖。
[0022]圖2為本發明所述的六自由度七桿串并聯噴涂機器人的底座部分分解圖。
[0023]圖3為本發明所述的六自由度七桿串并聯噴涂機器人的轉動臂部分分解圖。
[0024]圖4為本發明所述的六自由度七桿串并聯噴涂機器人的噴頭臺部分分解圖。
[0025]圖5為本發明所述的六自由度七桿串并聯噴涂機器人的整體效果圖。
【具體實施方式】
[0026]對照圖1至圖4，本發明所述的六自由度七桿串并聯噴涂機器人，包括底座旋轉套筒3、底座蓋2、旋轉機架1、主動桿4、直線驅動器12、支撐桿6、主動連桿5、動臂臺7、轉動臂8、擺臂9、噴頭臺10、噴頭11、第一伺服電機13、第二伺服電機15、第三伺服電機17、第四伺服電機19、第五伺服電機21、第一減速器14、第二減速器16、第三減速器18、第四減速器20以及第五減速器22，具體結構和連接方式為:
[0027]對照圖1和圖2，所述第一伺服電機13連接在第一減速器14上，第一減速器14通過第一轉動副23與底座蓋2連接，底座蓋2與底座旋轉套筒3固接，旋轉機架I通過第一轉動副23與第一減速器14連接，
[0028]所述第二伺服電機15連接在第二減速器16上，第二減速器16通過第二轉動副24與旋轉機架I連接，主動桿4通過第二轉動副24與第二減速器16連接，主動桿4另一端通過第五轉動副27與主動連桿5連接，主動連桿5另一端通過第六轉動副28與支撐桿6連接，
[0029]所述直線驅動器12 —端通過第四轉動副26與旋轉機架I連接，另一端通過第八轉動副30與動臂臺7連接，
[0030]所述支撐桿6通過第三轉動副25與旋轉機架I連接，支撐桿6另一端通過第七轉動副29與動臂臺7連接。
[0031]對照圖1和圖3，所述第三伺服電機17連接在第三減速器18上，第三減速器18通過第九轉動副31與動臂臺7連接，轉動臂8通過第九轉動副31與第三減速器18連接。
[0032]對照圖1和圖3，所述第四伺服電機19固接在轉動臂上，第四減速器20通過第十轉動副32與轉動臂8連接，第四減速器20通過第十轉動副32與第四伺服電機19連接。
[0033]對照圖1、圖3、圖4，所述擺臂9通過第十轉動副32與第四減速器20連接，第五伺服電機21連接在第五減速器22上，第五減速器22通過第十一轉動副33與擺臂9連接。
[0034]對照圖4，所述噴頭臺10通過第十一轉動副33與第五減速器33連接，噴頭11固接在噴頭臺10上。
[0035]工作原理及過程:
[0036]對照圖1至圖4，所述的六自由度七桿串并聯噴涂機器人在各個工況中，空間移動工況，通過旋轉機架I繞轉動副23轉動，可實現噴頭11的水平平動；主動桿4繞轉動副24轉動，運動經過由主動干4、主動連桿5、支撐桿6和旋轉機架I組成的四連桿機構，可實現支撐桿6繞轉動副25的擺動；直線驅動器12的伸縮驅動實現動臂臺7繞轉動副29轉動；支撐桿6繞轉動副25的擺動和動臂臺7繞轉動副29的轉動聯合控制噴頭11在豎直平面內的任意軌跡移動；噴頭11在豎直平面內的任意軌跡移動和噴頭11水平平動聯合作用就實現了噴頭11在一定空間內任意軌跡的移動，使噴頭11獲得任意想要的工況位置。空間轉動工況，通過轉動臂8繞轉動副31轉動、擺臂9繞轉動副32轉動、噴頭臺10繞轉動副33轉動的控制配合使得噴頭11可在一定空間范圍內任意轉動，使噴頭11獲得任意想要的工況姿態。
【主權項】
1.一種六自由度七桿串并聯噴涂機器人，包括底座旋轉套筒、底座蓋、旋轉機架、主動桿、直線驅動器、支撐桿、主動連桿、動臂臺、轉動臂、擺臂、噴頭臺、噴頭、第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機、第四伺服電機、第五伺服電機、第一減速器、第二減速器、第三減速器、第四減速器以及第五減速器，其特征在于，具體結構和連接關系為: 所述第一伺服電機連接在第一減速器上，第一減速器通過第一轉動副與底座蓋連接，底座蓋與底座旋轉套筒固接，旋轉機架通過第一轉動副與第一減速器連接， 所述第二伺服電機連接在第二減速器上，第二減速器通過第二轉動副與旋轉機架連接，主動桿通過第二轉動副與第二減速器連接，主動桿另一端通過第五轉動副與主動連桿連接，主動連桿另一端通過第六轉動副與支撐桿連接， 所述直線驅動器一端通過第四轉動副與旋轉機架連接，另一端通過第八轉動副與動臂臺連接， 所述支撐桿通過第三轉動副與旋轉機架連接，支撐桿另一端通過第七轉動副與動臂臺連接， 所述第三伺服電機連接在第三減速器上，第三減速器通過第九轉動副與動臂臺連接，轉動臂通過第九轉動副與第三減速器連接， 所述第四伺服電機固定連接在轉動臂上，第四減速器通過第十轉動副與轉動臂連接，第四減速器通過第十轉動副與第四伺服電機連接， 所述第五伺服電機連接在第五減速器上，第五減速器通過第十一轉動副與擺臂連接， 所述擺臂通過第十轉動副與第四減速器連接， 所述噴頭臺通過第i^一轉動副與第五減速器連接，噴頭固定連接在噴頭臺上。
【專利摘要】一種六自由度七桿串并聯噴涂機器人，該噴涂機器人的主動桿、直線驅動器、支撐桿與旋轉機架連接，主動連桿與主動桿連接，主動連桿另一端與支撐桿連接，動臂臺與支撐桿和直線驅動器連接，轉動臂與動臂臺連接，擺臂與轉動臂連接，噴頭臺連接于擺臂上，噴頭連接在噴頭臺上。本發明采用串并聯一體結構代替原有機器人所運用的單一串聯結構，剛度高，并將平行四邊形連桿機構應用于本發明上，易于實現精確控制，適用于制造各類機械手臂及其他工程機械。<!-- 2 -->
【IPC分類】B05B13/04
【公開號】CN105057148
【申請號】CN201510452133
【發明人】蔡敢為, 陳淵, 李智杰, 張永文, 李俊明, 王湘, 王龍, 李榮康, 段銘鈺, 彭凡, 黃逸哲
【申請人】廣西大學
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月28日