[发明专利]一种基于三自由度力控并联模块的移动式混联加工机器人

权利要求书

1.一种基于三自由度力控并联模块的移动式混联加工机器人，其特征在于，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加工机器人的移动；

平面两自由度混联机械臂，用于控制平面内两自由度运动，其中，所述平面内两自由度运动由底座上的电机驱动，其中，所述平面两自由度混联机械臂包括：大臂，第一连杆组和大臂构成平行四边形机构，以实现由底部电机驱动的绕底部转动副转动中心的转动运动；小臂，第二连杆组和小臂构成平行四边形机构，通过外加第三连杆以实现由底部电机驱动的绕转动轴心的转动运动；

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，所述三自由度力控并联加工模块安装在所述平面两自由度混联机械臂末端配合所述直线导轨并搭载在所述无人搬运车上，以增大机器人工作空间范围；或所述三自由度力控并联加工模块安装在所述平面两自由度混联机械臂末端后再搭载在无人搬运车上或安装于全行程直线导轨上，增大加工机器人的加工作业行程；其中，

所述三自由度力控并联加工模块包括：并联模块定平台；并联模块动平台；末端执行器；力控制单元；第一支链，所述第一支链通过一个转动副与所述并联模块定平台连接，通过两个轴线互相垂直的转动副与所述并联模块动平台连接，具体地：所述第一支链包括：第一电机和第一丝杠螺母副，所述第一电机的一端通过转动副与并联模块定平台相连；所述第一丝杠螺母副中螺母与第一电机相固结，以构成圆柱运动副，实现第一丝杠螺母副中丝杠相对于螺母的直线进给自由度与相对转动自由度，所述第一丝杠螺母副中的丝杠通过一个虎克铰或两个轴线互相垂直的转动副实现与所述并联模块动平台相连；第二支链和第三支链，所述第二支链和所述第三支链与所述第一支链结构相同，所述力控制单元设置在所述第一支链、所述第二支链以及所述第三支链中所述丝杠与所述虎克铰相连接的位置，以实现对所述第一支链、所述第二支链以及所述第三支链的作用力控制；所述力控制单元还设置在所述并联模块动平台与所述末端执行器相连接的位置，以实现对所述末端执行器上作用力的控制；所述第一支链、所述第二支链和所述第三支链分别连接在所述并联模块定平台和所述并联模块动平台之间，构成闭环并联结构，以保证动平台与末端执行器固定连接后有一个移动自由度与两个转动自由度。

2.根据权利要求1所述的一种基于三自由度力控并联模块的移动式混联加工机器人，其特征在于，所述力控制单元包括：

力控制弹簧，所述力控制弹簧在作业过程中通过对位置控制以实现末端正压力的控制；

阻尼减振器，所述阻尼减振器通过与所述力控制弹簧的协调实现力控制条件下的振动抑制；

单元外壳，所述单元外壳则并联加工模块本体结构相结合克服所述力控制单元不能承受力矩的问题。

3.根据权利要求1所述的一种基于三自由度力控并联模块的移动式混联加工机器人，其特征在于，所述三自由度力控并联加工模块通过搭载不同形式的末端执行器完成打磨作业、焊接作业或铣钻作业。

4.根据权利要求1所述的一种基于三自由度力控并联模块的移动式混联加工机器人，所述力控制单元还包括：

力传感器，所述力传感器在作业过程中对所作用正压力进行反馈；

力/位混合控制算法，根据所述力传感器反馈回的数据对所述三自由度力控并联加工模块末端执行器实现力/位混合控制。