[发明专利]一种应用于金属板材加工的辅助机器人

说明书

本发明公开了一种应用于金属板材加工的辅助机器人，包括底座、滑块、大臂、小臂、前臂、旋转轴和夹具；底座呈直线型，滑块底部沿底座直线滑移。旋转轴的底部与前臂的前端转动连接，旋转轴的顶部与夹具固定连接，夹具能与金属板材可拆卸连接。本发明与目前常用6轴通用机械人相比，少一个轴，有利于节约成本；无自由度冗余，控制简单。同时，折弯过程的运动学反解解析过程，给出了各个运动关节的驱动函数。通过C，C++，VB，ST等高级编程语言将各驱动角度的求解公式编程为相应的程序模块，在运动控制器中直接调用这些程序模块，即可以实现机器人的运动控制。

技术领域

本发明涉及金属板材加工领域，特别是一种应用于金属板材加工的辅助机器人。

背景技术

近年来，金属板材加工领域，自动化加工技术的应用逐渐普及。金属板材加工自动化的核心技术在于板材折弯的自动化。尤其大尺寸重量较大零件的加工，工人的劳动强度大，通常需要2名甚至几名操作工人完成，劳动强度大，工作环境恶劣。板材折弯自动化解决方案已经成为行业的共识，具有巨大的市场潜力和发展空间。

目前，板材折弯自动化的解决方案，主要有如下两种。

1、采用6关节通用机器人，具体参照申请号为201710513061.1的中国发明专利申请，其发明创造的名称为“一种用于自动折弯时钣金与机体互不干涉的机器人”，为6关节工业机器人，小臂部件杆长与手腕部件杆长之和X/大臂杆长Y＝2～3，折弯机下模刀口高度-转座J2轴距离地面的距离H＝500～600mm，转座J2轴距离J1轴的距离Z＝机器人臂展/设定钣金最大边长-小臂部件杆长与手腕部件杆长之和X-大臂杆长Y。J4轴与J1轴之间偏置设定的距离，J3轴电机设置在大臂外侧。

上述专利申请，通过合理的杆长配比关系，用于大尺寸钣金折弯，钣金和机体不会相互干渉，规避了通用工业机器人在折弯应用中的诸多弊端。然而，由于控制轴数过多(6轴，自由度冗余)，成本高，移动范围小，受到臂展的限制。

2、采用直角坐标机器人，具体参照申请号为201710110029.9的中国发明专利申请，其发明创造的名称为“一种龙门式折弯机器人”，其包括：相互垂直的X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨，X轴导轨与机身固定连接；X轴导轨与Z轴导轨通过第一滑块垂直连接，第一滑块上分别设有与X轴导轨和Z轴导轨相对滑动连接的X向滑块导轨和Z向滑块导轨；Z轴导轨下端固定设有第二滑块，第二滑块上固定设有与Y轴导轨滑动连接Y轴滑块导轨；Y轴导轨的前端转动连接A轴，A轴上转动连接有与A轴垂直的B轴，B轴上转动连接有与B轴垂直的C轴，C轴前端设有末端执行机构。该专利申请的优点是：成本低，负载能力强。然而缺点也非常明显：结构尺寸大，占地面积大，速度慢，不灵活。

上述两种板材折弯自动化解决方案均存在着如下缺陷：手腕关节中末端两个轴的轴线都相交于一点，主要是方便运动学方程的求解。另外，折弯大尺寸工件的时候适用，小尺寸工件折弯容易与折弯机发生干涉，完全不适合小尺寸工件的折弯。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种应用于金属板材加工的辅助机器人，该应用于金属板材加工的辅助机器人具有5轴关节，无多余自由度，控制简单，移动范围大，动作灵敏且负载能力强。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种应用于金属板材加工的辅助机器人，包括底座、滑块、大臂、小臂、前臂、旋转轴和夹具。

底座呈直线型，滑块底部沿底座直线滑移，滑块与底座之间形成1轴关节，简称1轴。

滑块的顶部通过2轴与大臂的底部相铰接，大臂的顶部通过3轴与小臂的后端相铰接，小臂的前端通过4轴与前臂的后端相铰接；1轴、2轴、3轴和4轴的轴线均相互平行。

旋转轴为5轴，旋转轴的底部与前臂的前端转动连接，旋转轴的顶部与夹具固定连接，夹具能与金属板材可拆卸连接。