[发明专利]一种基于力控混联机器人的大型结构件加工装置

说明书

本发明公开了一种基于力控混联机器人的大型结构件加工装置，包括：无人搬运车，用于保证机器人的大移动行程；直线导轨，用于在无人搬运车停车时控制混联机器人的移动；平面两自由度混联机械臂，用于控制平面内两自由度运动；三自由度力控并联加工模块，用于控制一个移动自由度和两个转动自由度，并控制末端执行器上正压力。该装置将三自由度力控并联加工模块安装在平面两自由度混联机械臂末端配合无人搬运车，增大了机器人优质工作空间范围，一次装卡即可完成对全部型面的加工作业，有效提升加工作业效率，同时三自由度力控并联加工模块能够在加工作业时实现对末端执行器作用力的控制以保证加工质量。

技术领域

本发明涉及数控装置制造技术领域，特别涉及一种基于力控混联机器人的大型结构件加工装置。

背景技术

随着航空航天领域技术的不断发展与结构设计水平的不断提升，对于结构减重的需求日益突出，这也带来了对结构件加工的新要求。为了充分利用材料的力学性能，大型整体结构件的形式所占比重上升，但是这也为加工行业带来了新的挑战，大型结构件的一体化加工仍是亟待解决的技术难题。同时目前化石能源枯竭与环境污染问题日益严重，诸多国家开始关注风能的开发与利用，由于风能蕴藏丰富且分布广泛因此表现出巨大的应用前景。随着风能利用的快速发展，对风电机组的需求也日益增加，叶片作为风力发电机组中的关键部件，其工作寿命如何长久有效维持正成为学术界与工业界关注的重点问题，由于叶片前缘在实际服役过程中极易受到污染而变得粗糙，这会极大降低风力发电机组的发电效率，因此对风电叶片进行及时加工就显得尤为重要。但是大型风电叶片尺寸巨大，人工加工作业难度大且加工过程产生大量粉尘，加工作业环境恶劣，因此利用机器人进行加工作业是保证加工效率与加工精度的最佳方式之一。

大型结构件与大型风电叶片尺寸巨大，要求加工装置具有较大的行程。同时加工曲面多为自由曲面，曲率变化情况复杂，要求加工装置能够实现五轴联动加工。传统的串联机器人由关节、连杆组合而成，其优点在于结构形式简单、工作空间大且较为灵活但是存在关节累积、末端刚度较差等问题。并联机构则是通过在定平台与动平台之间形成多个运动学支链构成闭环结构来保证末端动平台的高刚度并保证结构紧凑，但是其工作空间一般较小，亟待解决。通过将并联机构与串联机构有机结合构成混联机构则能够有效改善整体性能。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于力控混联机器人的大型结构件加工装置，该装置具有增大机器人优质工作空间范围、有效提升加工作业效率和保证加工质量的优点。

为达到上述目的，本发明实施例提出了一种基于力控混联机器人的大型结构件加工装置，包括：无人搬运车，用于保证机器人的大移动行程；直线导轨，所述直线导轨用于在所述无人搬运车停车时控制混联机器人的移动；平面两自由度混联机械臂，用于控制平面内两自由度运动；三自由度力控并联加工模块，用于控制一个移动自由度和两个转动自由度，并控制末端执行器上正压力。

本发明实施例的基于力控混联机器人的大型结构件加工装置，通过将三自由度力控并联加工模块安装在平面两自由度混联机械臂末端配合无人搬运车，增大了机器人优质工作空间范围，一次装卡即可完成对全部型面的加工作业，有效提升加工作业效率，同时三自由度力控并联加工模块能够在加工作业时实现对末端执行器作用力的控制保证加工质量。

另外，根据本发明上述实施例的基于力控混联机器人的大型结构件加工装置还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述平面两自由度混联机械臂包括：大臂，第一连杆组和所述机械臂大臂构成平行四边形机构，以实现由大臂驱动杆驱动的转动运动；小臂，第二连杆组和所述机械臂小臂构成平行四边形机构，以实现由小臂驱动杆驱动的转动运动。