[发明专利]一种全周三自由度并联机构

说明书

本发明涉及特种机器人技术领域的一种全周三自由度并联机构，包括静平台、动平台、搅拌摩擦焊头、柔性驱动链，静平台固定设置，搅拌摩擦焊头安装在动平台上，动平台通过柔性驱动链与静平台连接；柔性驱动链包括：一对直线驱动组件，直线驱动组件上端通过万向节与静平台活动连接，直线驱动组件下端与动平台转动连接；纵向活动的活动连杆组件，活动连杆组件下端通过万向节与动平台活动连接，活动连杆组件上端与静平台转动连接；以及安装在静平台上的回转驱动组件，回转驱动组件的动力输出端与活动连杆组件上端传动连接。克服现有搅拌摩擦焊装备的缺陷，以满足搅拌摩擦焊装备的性能需要。

技术领域

本发明涉及特种机器人技术领域，具体来说，是一种并联机器人。

背景技术

搅拌摩擦焊作为一种先进的焊接方法，在压焊过程中能够形成致密的、力学性能优异的焊缝，被广泛应用于轻金属(铝合金、钛合金等)结构材料的焊接制造中。但压焊过程需要施加较大的顶锻压力和驱动力矩，具备优异的刚度性能和重载承受力是搅拌摩擦焊装备的重要特性。而现有的串联关节式搅拌摩擦焊接机器人往往因为负载能力较差限制了其在搅拌摩擦焊中的应用；另外，在焊接过程中每一节机械臂都会承受较大弯矩，且末端定位误差会也会通过多节机械臂的柔性变形被不断放大，因此，精度不高；且为具有足够的刚度，该类机器人往往体积较大，较为笨重；另一种搅拌摩擦焊机一般由机床改进而成，该类焊机只适应于平面焊缝的连接，生产效率较低。

机构作为搅拌摩擦焊装备的骨架，是其实现优异性能的根本，因此，设计出一种刚度较高，承载能力较大，运行精度高，且能够实现空间复杂曲面焊缝的跟踪的机构是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种全周三自由度并联机构，克服现有搅拌摩擦焊装备的缺陷，以满足搅拌摩擦焊装备的性能需要。

本发明的目的是这样实现的：一种全周三自由度并联机构，包括静平台、动平台、搅拌摩擦焊头、柔性驱动链，所述静平台固定设置，所述搅拌摩擦焊头安装在动平台上，所述动平台通过柔性驱动链与静平台连接；

所述柔性驱动链包括：

一对直线驱动组件，所述直线驱动组件上端通过万向节与静平台活动连接，所述直线驱动组件下端与动平台转动连接；

纵向活动的活动连杆组件，所述活动连杆组件下端通过万向节与动平台活动连接，所述活动连杆组件上端与静平台转动连接；以及

安装在静平台上的回转驱动组件，所述回转驱动组件的动力输出端与活动连杆组件上端传动连接。

进一步地，所述静平台上转动连接有回转驱动轴，所述回转驱动轴的轴线水平设置，所述活动连杆组件上端固定套装在回转驱动轴上，所述回转驱动轴与回转驱动组件的动力输出端传动连接。

进一步地，以俯视视角为准安装在静平台上的两个万向节和回转驱动轴的位置布局呈现为等腰三角形。

进一步地，以俯视视角为准安装在动平台上的一个万向节和两个直线驱动组件转动连接点的位置布局呈现为等腰三角形。

进一步地，所述活动连杆组件由主动杆和从动杆组成，所述主动杆上端固定套装在回转驱动轴上，所述主动杆下端转动连接从动杆上端，所述从动杆下端通过万向节与动平台活动连接。

进一步地，所述回转驱动组件设置为电机或回转液压缸。

进一步地，所述搅拌摩擦焊头安装在动平台的几何中心位置。

进一步地，所述直线驱动组件设置为直线电机或直线液压缸或滚珠丝杠驱动器。

本发明的有益效果在于：

1)在搅拌摩擦焊接的应用场合下，由三条运动支链和动静平台构成的封闭并联机构刚度更大，承载能力更强，负载能力和机器人质量比相对于串联型机器人更具优势；