[实用新型]激光加工机器人机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体地说是一种三分支五自由度混联的激光加工机器人机构。

背景技术

在现有的激光加工机器人中，主要有串联和并联两种形式。串联激光加工机器人具有单个分支，可以实现各种自由度。串联的机器人结构构型简单，并且正解唯一，工作空间大，应用比较广泛。但其结构关节多，对误差累积会产生放大作用，反解复杂不唯一。并联激光加工机器人具有多个分支，也可以实现各种自由度。与串联机器人相比，并联机器人具有刚性好、精度高、承载能力大、速度快、位置精度高、结构紧凑及惯性小等优点。其中少自由度新型并联机构的开发是先进制造装备技术研究的前沿和执点，但其结构构型相对复杂，反解容易而正解困难，工作空间小，使并联机器人在应用过程中受到一定的限制。

目前，在激光加工过程中，为了达到较高的加工精度和对复杂异型曲面进行加工，需要对激光加工头进行空间位姿调整。现有技术多采用悬臂式或者龙门式等调节机构来调节激光头的空间位姿，无法实现多自由度(自由度大于3)的精确加工，加工劳动强度大，机构灵活性差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种三分支五自由度混联的激光加工机器人机构，不仅可以实现多自由度精确空间激光加工，而且控制算法简单，易于实现。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型由三个并联的分支与两个串联的转动副连接构成；其中第二分支的一端通过第二虎克铰与静平台相连接，另一端连接有串联的第一、二转动副，第二转动副的输出端设有激光头；第一分支的一端通过第一虎克铰与静平台相连接，另一端通过第一球铰与第二分支相连；第三分支的一端通过第三虎克铰与静平台相连接，另一端通过第二球铰与第二分支相连；第一、二球铰的中心在第二分支的轴线上。

其中：所述第一分支由第一电机、滑块、丝杠及底座组成，与电机输出轴连接的丝杠安装于底座上，底座通过第一球副与第二分支相连；与第一虎克铰固接的滑块套设在丝杠上，通过滑块与丝杠之间的螺旋副变成滑块与底座之间的第一移动副；第三分支与第一分支结构相同，由第一电机、滑块、丝杠、底座及转轴组成，与第一电机输出轴连接的丝杠安装于底座上，底座通过第二球副与第二分支相连；与第三虎克铰固接的滑块套设在丝杠上，通过滑块与丝杠之间的螺旋副变成滑块与底座之间的第三移动副；第二分支由滑块、丝杠、底座及第二、三、四电机组成，与第二电机输出轴连接的丝杠安装于底座上，与第二虎克铰固接的滑块套设在丝杠上，通过滑块与丝杠之间的螺旋副变成滑块与底座之间的第二移动副；底座的下端设有第三电机，第三电机的输出轴穿过第一、二球副、设有轴套，第四电机的输出轴与轴套配合连接、末端安装有激光头；三个分支上的底座上设有导轨，各分支的滑块容置于导轨内；所述静平台可为等腰三角形或等边三角形；第一分支具有六个自由度，分别为第一虎克铰具有两个自由度、第一球副具有三个自由度及第一移动副具有一个自由度；第二分支具有五个自由度，分别为第二虎克铰具有两个自由度、第二移动副具有一个自由度及第一、二转动副分别具有一个自由度；第三分支具有六个自由度，分别为第三虎克铰具有两个自由度、第二球副具有三个自由度及第三移动副具有一个自由度。

本实用新型的优点与积极效果为：

1.本实用新型的激光加工机器人将三分支三自由度的并联与二自由度的串联机构综合，不仅可以实现多自由度精确空间激光加工，而且控制算法简单，易于实现。

2.并联机构取消了动平台，第一、三两个分支最终交汇到第二分支的轴线上，使得并联机构在控制算法上得以简化，易于求解；同时消除了动平台的影响，提高了机构的负载能力。

3.本实用新型充分结合了并、串联两种结构形式的特点，具有精度高，刚性好，工作空间大，灵活性好、应用范围广等优点，可以对各种复杂曲面进行加工。

附图说明

图1为本实用新型机构简图；

图2为本实用新型中并联机构简图；

图3为本实用新型中第一(三)分支的结构示意图；

图4为本实用新型中第二分支的结构示意图；

其中：1为第一电机，2为导轨，3为滑块，4为丝杠，5为底座，6为第二电机，7为第三电机，8为第四电机，9为轴套，10为激光头，B1为第一虎克铰，0为第二虎克铰，B2为第三虎克铰，L1为第一分支，L2为第二分支，L3为第三分支，P1为第一移动副，P2为第二移动副，P3为第三移动副，R1为第一转动副，R2为第二转动副，S1为第一球铰，S2为第二球铰，T为静平台。

具体实施方式