[发明专利]一种测量加工一体化的机器人末端执行器

说明书

本发明属于机器人工业加工技术领域，公开了一种测量加工一体化的机器人末端执行器，能够完成对于工业中大型结构件的铣削钻孔加工，实现对于工件加工的实时检测。该装置主要由Y轴伺服驱动电机、Y轴限位器、Y轴导轨、电主轴、电主轴夹具、夹具安装座、靶球、点激光发射器、线激光扫描仪、Y轴转接板、X轴伺服驱动电机、X轴限位器、X轴导轨、X轴滑台、Y轴滑台、X轴光栅尺、Y轴光栅尺、激光跟踪仪组成。本发明结构简单、制造容易、成本低、安装方便、可实现对于加工的实时监测，达到减小加工误差、提高整体加工精度的效果，是大型结构件加工领域比较前沿的技术，应用潜力大。

技术领域

本发明属于机器人工业加工技术领域，尤其涉及一种测量加工一体化的机器人末端执行器机构，能够完成对于工业中大型结构件的铣削钻孔加工，实现对于工件加工的实时检测。

背景技术

大型结构件广泛存在于高端装备的核心零件中，如大型风电叶片、高铁车身、船用螺旋桨等，是新能源、海洋、航空航天、轨道交通等领域重大装备的关键件和基础构件，其制造水平是衡量国家工业发展水平和综合国力的重要标志。传统的数控机床虽然精度较高，但造价昂贵，灵活性不高，加工空间不足，无法满足大型结构件加工的多样需求。与机床不同，机器人具有自由度多、灵活性高、工作空间大、成本较低等优势。但是，机器人加工的绝对定位精度低，加工精度不足，尤其在机器人对大型结构件进行加工时，需要多次调整位置导致精度更低，这些都是机器人加工领域急需解决的问题。

现有技术文献1“Review of robotic end-effector with force control.GLZhang,J Zhang,YN Jiang等.Chinese Journal of Engineering Design,2019.”，该文献介绍了工业机器人的末端执行器，是指安装于工业机器人手臂末端，直接作用于工作对象的一种装置，它具有夹持、搬运及放置工件到某个位置的功能。作为工业机器人和外部环境之间相互作用的最后环节与执行部件，它对于提高工业机器人的柔性化程度和易用性起着非常重要的作用，一般是根据机器人的作业要求进行设计的，其重量以及操作力的总和是机器人容许的负载力，因此要求其体积小、重量轻、结构紧凑。国内外现有的机器人末端执行器通用性较差，使用较为受限。

发明了一种新型的测量加工一体化的机器人末端执行器，可以更加精确、灵活地完成对于大型结构件的铣削钻孔等加工任务。线激光扫描仪在加工开始前对工件进行扫描，获取工件的表面形貌；加工结束后再次对工件进行扫描，可以确定工件加工精度是否满足误差要求。电主轴夹具上装有靶球，利用激光跟踪仪对夹具上的靶球进行跟踪测量，可以获取电主轴的实时坐标，同时利用坐标系之间的转换，可以得到工件在全局坐标系下的坐标。另外还在末端执行器上装配了三个点激光发射器，能够实时确定加工工件的法矢面，保证加工方向。

发明内容

本发明要解决的技术难题是克服现有机器人末端执行器的技术缺陷，发明一种测量加工一体化的机器人末端执行器，用于为大型结构件加工精度的提升提供技术支持。该末端一体化执行器只安装了一个线激光扫描仪，通过对工件进行多次扫描并实现拼接，相比于使用多个线激光扫描仪扫描，节约了成本；采用激光跟踪仪对电主轴夹具上的靶球进行跟踪测量，并在电主轴夹具上加装了三个点激光发射器，实现了对于加工过程的实时监测。

本发明采用的技术方案：