[发明专利]一种可折展式多轴联动机器人

说明书

本发明公开了一种可折展式多轴联动机器人，包括：五自由度末端姿态调整装置和二自由度可折展机构，二自由度可折展机构包括：底座、一级平行四边形结构、二级平行四边形结构、中间三角板、第一驱动组件和第二驱动组件，一级平行四边形结构安装在底座上，一级平行四边形结构和二级平行四边形结构通过中间三角板耦合链接，五自由度末端姿态调整装置连接在二级平行四边形结构上。本发明的可折展式多轴联动机器人，利用耦合的两个平行四边形结构，可实现五自由度末端姿态调整装置大范围折展式移动并定位，该机器人可应对大型结构件对加工装备的大工作空间需求，易实现大范围定位及局部灵活姿态调整等功能，可完成大型结构件复杂自由曲面的数控加工。

技术领域

本发明属于机械设计与制造领域，特别涉及能够应用于数控加工领域的一种可折展式多轴联动机器人。

背景技术

在机械设计与制造领域，随着工业水平的发展，大型结构件及设备已被广泛应用于各关键领域，如航空航天、船舶舰艇、电力设施等，此类大型结构件的加工对加工装备的大工作空间有着迫切需求，与此同时，如采用传统大型龙门式加工中心，因其包容式拓扑结构，使得占地面积巨大。

为解决上述矛盾及满足应用需求，设计一款可折展式大行程的多轴联动加工装置有望成为一种有效途径。与串联机构不同，并联机构是由两个或多个运动学支链构成的闭环并能够控制终端，实现一定输出运动的机构，具有结构紧凑、运动部件质量小、刚度高、动态响应特性好、单位重量上承载能力大、易于实现高速运动等优点，因此成为加工装备创新设计的理想选择。

发明内容

本发明的目的是为大型零部件加工提供更好的原理构型及解决方案，提出一种可折展式多轴联动机器人，本发明提出的新型多轴联动机器人，利用耦合的两个平行四边形结构，可实现五自由度末端姿态调整装置大范围折展式移动并定位，该机器人可同时实现七轴联动，从而实现大范围定位及局部灵活姿态调整等功能。此外，利用耦合的两个平行四边形结构实现可折展功能，不仅可以实现机器人末端大范围移动和定位，同时也方便机器人收纳，可有效节约收纳空间。

根据本发明实施例的一种可折展式多轴联动机器人，包括：五自由度末端姿态调整装置和二自由度可折展机构，所述二自由度可折展机构包括：底座、一级平行四边形结构、二级平行四边形结构、中间三角板、第一驱动组件和第二驱动组件，所述一级平行四边形结构安装在所述底座上，所述一级平行四边形结构和所述二级平行四边形结构通过所述中间三角板耦合链接，所述底座具有间隔开的第一铰点、第二铰点，所述中间三角板具有呈三角分布的第三铰点、第四铰点和第五铰点，所述一级平行四边形结构包括：第一连杆、第二连杆，所述第一连杆的两端分别铰接连接在所述第一铰点和所述第四铰点上，所述第二连杆的两端分别铰接连接在所述第二铰点和所述第三铰点上，所述第一铰点和所述第四铰点的距离与所述第二铰点和所述第三铰点的距离相等，所述第一铰点和所述第四铰点的连线与所述第二铰点和所述第三铰点的连线相互平行；所述二级平行四边形结构包括：第三连杆、第四连杆和第五连杆，所述第三连杆铰接连接在所述第四铰点上，所述第四连杆铰接连接在所述第五铰点上，所述第五连杆的两端分别通过所述第六铰点和第七铰点铰接连接在所述第三连杆和所述第四连杆上，所述第四铰点和所述第六铰点的距离与第五铰点和所述第七铰点的距离相等，所述第四铰点和所述第六铰点的连线与第五铰点和所述第七铰点的连线相互平行；所述第一驱动组件用于驱动所述第一连杆和所述第二连杆中的一个相对所述底座转动，所述第二驱动组件用于驱动所述第三连杆和所述第四连杆中的一个相对所述中间三角板转动，所述第一驱动组件和所述第二驱动组件是所述二自由度可折展机构仅有的两个主动驱动副，所述五自由度末端姿态调整装置连接所述第五连杆；所述五自由度末端姿态调整装置包括：定平台、动平台、第一支链、第二支链和第三支链，所述定平台固定连接在所述第五连杆上，所述动平台用于安装执行器，所述第一支链、第二支链和第三支链环绕设置且连接在所述定平台和所述动平台之间，所述动平台具有三个转动自由度和两个移动自由度。所述二自由度可折展机构和所述五自由度末端姿态调整装置可配合实现七轴联动。进而实现大范围定位及局部灵活姿态调整等功能。