[发明专利]一种五分支超大工作空间A/B轴复合加工机器人

说明书

本发明涉及一种五分支超大工作空间A/B轴复合加工机器人，属于机器人技术领域；包括机架、动平台、末端工作头、并联连接在机架与动平台之间的第一、第二、第三分支以及并联连接在滑块与末端工作头之间的第四、第五分支；本发明采用五分支并联机构构型实现五自由度运动，能实现A/B轴转动，结构紧凑、制造成本低、同时具备高刚度和超大工作空间，在航空航天领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种五分支超大工作空间A/B轴复合加工机器人。

背景技术

近年来，在航空航天制造、汽车制造和大型船舶加工制造等领域，通过更换不同的末端工作头，同一机器人可以完成激光加工、切削加工和搅拌摩擦焊等多种加工任务，称之为复合加工机器人。

目前复合加工机器人多采用龙门式和悬臂式。龙门式加工机器人虽然精度较高，但运动部件重，占地面积大，惯性大，灵活性差，运动速度低，制造成本高昂；较于龙门式机器人，悬臂式加工机器人结构紧凑，灵活性高，但由于采用串联机构，存在刚度差和加工精度低的缺点。

现存文献已有少数并联机器人被用来完成复合加工任务。中国专利(CN108858142A)提出了一种五自由度并联机器人，可实现复杂曲面的焊接、激光加工等工作，但该结构工作空间小，杆件易干涉；中国专利(CN 101497193 A)提出一种三分支五自由度混联激光加工机器人，采用三分支三自由度并联机构与二自由度A/C摆角头串联实现五轴运动，但其动平台安装有较大重量的串联机构转头，故杆件惯性大，速度不够高。

发明内容

实现本发明目的所采用的技术方案为，一种五分支超大工作空间A/B轴复合加工机器人，属于机器人技术领域，包括机架、动平台、三个驱动电机、末端工作头、并联连接在机架与动平台之间的第一、第二、第三分支以及并联连接在滑块与末端工作头之间的第四、第五分支；第二、第三分支均与第一分支结构相同，第五分支与第四分支结构相同；其特征在于：第一分支从机架到动平台顺序连接有导轨一、滑块一、上边杆、左边杆、右边杆、下边杆；上述导轨一固定在机架上，滑块一通过移动副一与导轨一连接，上边杆与滑块一通过转动副一连接，上边杆与左边杆通过转动副二连接，上边杆与右边杆通过转动副三连接，下边杆与左边杆通过转动副四连接，下边杆与右边杆通过转动副五连接，下边杆与动平台通过转动副六连接；上述上边杆、下边杆、左边杆、右边杆、转动副一、转动副二、转动副三、转动副四、转动副五、转动副六共同构成四万向铰平行四边形机构一；上述转动副二、转动副三、转动副四、转动副五轴线相互平行，转动副一、转动副六轴线相互平行，转动副一轴线垂直相交于转动副二、转动副三轴线，转动副六轴线垂直相交于转动副四、转动副五轴线；

上述第四分支结构为从滑块一到末端工作头之间设置有带直线驱动的伸缩杆一；上述带直线驱动的伸缩杆一通过转动副七、转动副八与滑块一连接，上述末端工作头通过转动副九、转动副十、转动副十一与带直线驱动的伸缩杆一连接；上述转动副七、转动副八轴线垂直相交；上述转动副九、转动副十、转动副十一轴线汇交；上述转动副九、转动副十和转动副十一替换为球副。

上述动平台与末端工作头通过转动副十二、转动副十三连接，所述转动副十二、转动副十三轴线垂直相交；

上述第一分支、第二分支、第三分支的导轨相互平行；第一分支的移动副一，第二分支的移动副二，第三分支的移动副三是驱动副；位于第四分支的带直线驱动的伸缩杆一和位于第五分支的带直线驱动的伸缩杆二共同驱动末端工作头的转动。