[发明专利]串并联机器人联合加工系统及其控制方法

权利要求书

1.一种串并联机器人联合加工系统，其特征在于，包括一个并联的平台式机器人、一个串联的关节式机器人、台架、待加工件、末端执行器和控制器，所述控制器采用分层控制的体系结构控制所述串联机器人和所述并联机器人协调配合，完成所述的串并联机器人联合加工的任务；所述分层控制的体系结构，分为上层控制和下层控制；其中，

所述上层为任务分配层，由控制器组成；

所述下层为任务执行层，由串联机器人和并联机器人本体组成。

2.根据权利要求1所述的串并联机器人联合加工系统，其特征在于，

所述并联机器人包括静平台、平移伸缩缸筒、动平台；

所述串联机器人包括依次铰接的基座、大臂、小臂、手腕；

所述台架的支承面在竖直方向的高度可进行升降调节，所述台架整体在水平面内的位置也可进行调节；

所述待加工件置于所述并联机器人的所述动平台上，所述待加工件底部与所述动平台上表面紧密固联；

所述末端执行器固联于所述串联机器人的所述手腕的末端，所述手腕备有为所述末端执行器预留的安装位；以及

所述控制器包括工业计算机、终端显示设备、输入输出设备、人机操作界面。

3.根据权利要求1或2所述的串并联机器人联合加工系统，其特征在于，

所述并联机器人还包括关节驱动装置，所述驱动装置包括阀、光电编码器、标定装置、驱动控制器；

所述并联机器人的所有平移伸缩缸筒的外筒均与所述静平台铰接，铰接点同属一个分布圆；

所述平移伸缩缸筒的伸缩杆均与所述动平台铰接，铰接点同属一个分布圆；以及

所述串联机器人还包括关节驱动装置，所述驱动装置包括伺服电机、光电编码器、标定装置、驱动控制器；

所述串联机器人置于所述台架的所述支承面上，所述支承面与所述基座紧密固联；

所述基座的轴线与所述支承面的重心线重合。

4.根据权利要求3所述的串并联机器人联合加工系统，其特征在于，

所述基座与所述大臂之间通过第一关节和第二关节铰接，所述第一关节的回转轴线为竖直方向，所述第二关节的回转轴线为水平方向；

所述大臂与所述小臂之间通过第三关节铰接，所述第三关节的回转轴线与所述第二关节的回转轴线平行；

所述小臂与所述手腕之间通过第四关节铰接，所述第四关节的回转轴线与所述小臂的轴线重合；

所述手腕还包括第五关节和第六关节，所述第五关节的回转轴线与所述第四关节的回转轴线垂直，所述第六关节的回转轴线与所述第四关节的回转轴线平行。

5.一种串并联机器人联合加工系统的控制方法，其特征在于，所述系统包括一个并联的平台式机器人、一个串联的关节式机器人、台架、待加工件、末端执行器和控制器，所述控制方法采用分层控制的体系结构，分为上层控制和下层控制；其中，

所述上层为任务分配层，由控制器组成；

所述下层为任务执行层，由串联机器人和并联机器人本体组成；

所述任务分配层负责任务分析、位姿描述、坐标变换、任务配置、轨迹规划、参数优化评估和运动控制等；

所述任务分配层还需根据下层任务执行的情况实时产生和更新发送给所述串并联机器人的运动指令；

所述任务执行层负责接收所述控制器下达的指令，依据所述指令进行机器人自身运动学逆解，产生期望关节变量，并结合关节驱动装置完成机器人本体的任务执行，实现预期的任务目标。

6.根据权利要求5所述的串并联机器人联合加工系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法开始时先建立静坐标系和动坐标系，并在所述待加工件上采样获得工作点序列；

所述工作点的位置、姿态，以及所述串联机器人、并联机器人分别定义为四个任务元素，根据此四个任务元素的不同搭配，可得所述联合加工系统中所述串并联机器人的四种合作方式；

任一所述工作点从所述四种合作方式中选取一种作为该点处所述串并联机器人的合作方式，该选取由所述控制器给出的任务分配指令决定。