一種管件作業(yè)機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機械加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種管件作業(yè)機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著自動化裝備與機器人技術(shù)的發(fā)展，各種坐標式機床、加工中心以及關(guān)節(jié)型工業(yè)機器人相繼問世，并逐漸形成了坐標式和關(guān)節(jié)式兩類通用運動平臺，在這兩類運動平臺末端連接不同作業(yè)頭，可完成各種各樣的作業(yè)任務。
[0003]但是，對于工件類作業(yè)對象，這兩類通用運動平臺存在以下缺點:其一，實現(xiàn)整周作業(yè)的運動復雜，需要三個以上自由度聯(lián)動完成；其二，這兩類運動平臺采用空間坐標數(shù)據(jù)驅(qū)動作業(yè)頭作業(yè)，因而需要預先知道工件輪廓的精確尺寸；其三，由于作業(yè)頭需要達到精確的空間位置，就要求這兩類運動平臺的每個自由度都具有高的精度，因而造價高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種管件作業(yè)機器人，不僅能夠?qū)Π寮颓孀鳂I(yè)，還能夠很好地適用于各類工件作業(yè)任務，包括中心線為空間形狀或封閉形狀的復雜工件，應用于工件作業(yè)時，具有造價低、作業(yè)前只需明確工件中心線位置和輪廓形狀而無需知道工件輪廓精確位置、具有結(jié)構(gòu)緊湊、路徑規(guī)劃簡單、對各自由度精度要求低、無控制耦合等優(yōu)點。
[0005]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種管件作業(yè)機器人，包括具有XYZ軸自由度的運動平臺；所述運動平臺上設(shè)有L形桿、連接座、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動模塊、伸縮機構(gòu)、伸縮臂基座、工作臂和工作頭，所述工作頭固定在所述工作臂；
[0007]所述L形桿的上端通過所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動模塊設(shè)置在所述運動平臺，L形桿的下端通過所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動模塊與所述連接座的一端連接，所述連接座的另一端與所述伸縮臂基座通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動模塊連接；所述伸縮機構(gòu)和工作臂設(shè)置在所述伸縮臂基座，所述工作臂在所述伸縮機構(gòu)帶動下可伸縮。
[0008]進一步的:所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動模塊包括旋轉(zhuǎn)電機和減速器。
[0009]進一步的:所述L形桿為中空結(jié)構(gòu)。
[0010]進一步的:中空的所述L形桿由L形凹槽和L形蓋板兩者通過螺釘固定而成。
[0011]進一步的，所述伸縮機構(gòu)包括上側(cè)導軌、下側(cè)導軌、上側(cè)滑塊、下側(cè)滑塊、工作頭基座、螺母、絲桿和絲桿動力機構(gòu)；所述上側(cè)導軌和下側(cè)導軌安裝于所述伸縮臂基座，所述上側(cè)滑塊和下側(cè)滑塊分別沿所述上側(cè)導軌和下側(cè)導軌滑動，所述工作頭基座同時固定安裝于所述上側(cè)滑塊和下側(cè)滑塊，所述螺母固定安裝于所述工作頭基座并與所述絲桿螺紋配合，所述絲桿動力機構(gòu)安裝于所述伸縮臂基座并驅(qū)動所述絲桿轉(zhuǎn)動，所述工作臂安裝于所述工作頭基座。
[0012]進一步的，所述伸縮機構(gòu)包括上側(cè)軌道、下側(cè)軌道、上側(cè)滑塊、下側(cè)滑塊、工作頭基座、連接塊、伸縮皮帶、伸縮皮帶動力機構(gòu)和伸縮皮帶輪；所述上側(cè)軌道和下側(cè)軌道安裝于所述伸縮臂基座，所述上側(cè)滑塊和下側(cè)滑塊分別滑動于所述上側(cè)軌道和下側(cè)軌道，所述工作頭基座同時安裝于所述上側(cè)滑塊和下側(cè)滑塊，所述工作頭基座通過所述連接塊與所述伸縮皮帶固定連接，所述伸縮皮帶套在所述伸縮皮帶輪，并在所述伸縮皮帶動力機構(gòu)的驅(qū)動下帶動所述工作頭基座；
[0013]或者:所述伸縮機構(gòu)包括上側(cè)軌道、下側(cè)軌道、上側(cè)滑塊、下側(cè)滑塊、工作頭基座、連接塊、伸縮鏈條、伸縮鏈條動力機構(gòu)和伸縮鏈輪；所述上側(cè)軌道和下側(cè)軌道安裝于所述伸縮臂基座，所述上側(cè)滑塊和下側(cè)滑塊分別滑動于所述上側(cè)軌道和下側(cè)軌道，所述工作頭基座同時安裝于所述上側(cè)滑塊和下側(cè)滑塊，所述工作頭基座通過所述連接塊與所述伸縮鏈條固定連接，所述伸縮鏈條套在所述伸縮鏈輪，并在所述伸縮鏈條動力機構(gòu)的驅(qū)動下帶動所述工作頭基座。
[0014]進一步的，所述伸縮機構(gòu)包括上側(cè)軌道、下側(cè)軌道、上側(cè)滑塊、下側(cè)滑塊、工作頭基座、伸縮齒條、伸縮齒輪和伸縮齒輪動力機構(gòu)；所述上側(cè)軌道和下側(cè)軌道安裝于所述伸縮臂基座，所述上側(cè)滑塊和下側(cè)滑塊分別滑動于所述上側(cè)軌道和下側(cè)軌道，所述工作頭基座同時安裝于所述上側(cè)滑塊和下側(cè)滑塊，所述伸縮齒輪和伸縮齒輪動力機構(gòu)安裝于所述伸縮臂基座，所述伸縮齒條固定安裝于所述工作頭基座，所述伸縮齒輪與所述伸縮齒條嚙合；
[0015]或者:所述伸縮機構(gòu)包括上側(cè)軌道、下側(cè)軌道、上側(cè)滑塊、下側(cè)滑塊、工作頭基座、伸縮齒條、伸縮齒輪和伸縮齒輪動力機構(gòu)；所述上側(cè)軌道和下側(cè)軌道安裝于所述伸縮臂基座，所述上側(cè)滑塊和下側(cè)滑塊分別滑動于所述上側(cè)軌道和下側(cè)軌道，所述工作頭基座同時安裝于所述上側(cè)滑塊和下側(cè)滑塊，所述伸縮齒輪和伸縮齒輪動力機構(gòu)安裝于所述工作頭基座，所述伸縮齒條固定安裝于所述伸縮臂基座，所述伸縮齒輪與所述伸縮齒條嚙合。
[0016]進一步的，所述伸縮機構(gòu)包括一條伸縮滑軌、一個伸縮滑塊、工作頭基座、伸縮絲桿和伸縮絲桿動力機構(gòu)；
[0017]所述伸縮滑軌安裝于所述伸縮臂基座，所述伸縮滑塊滑動于所述伸縮滑軌，所述伸縮絲桿安裝于所述伸縮臂基座并嚙合于所述工作頭基座設(shè)置的螺母，所述伸縮絲桿在所述伸縮絲桿動力機構(gòu)的驅(qū)動下帶動所述工作頭基座移動。
[0018]本發(fā)明的有益效果:L形機構(gòu)的設(shè)計使得結(jié)構(gòu)緊湊，同時減小了工件在工作臺上的安裝高度；L形機構(gòu)的設(shè)計使得一次性完成整管加工路徑規(guī)劃更簡單；其他自由度精度要求低，通過最末端的高精度工作臂補償即可；作業(yè)頭要與工件保持恒定力或距離控制時，以及力或距離采用其他特定控制規(guī)律時，只需對工作臂的伸縮實施自動控制即可，其他自由度只是按照既定速度和坐標運動，并不參與自動控制，即控制目標的實現(xiàn)與其他自由度無耦合，使得控制簡單、可靠；
[0019]工作頭可適應性裝夾成用于磨削、拋光、焊接、噴涂、鉆孔、鉚接等作業(yè)的加工工具，作業(yè)前只需明確管件中心線位置和輪廓的形狀而無需知道管件輪廓精確位置，具有實現(xiàn)繞管件整周作業(yè)運動所需自由度少、造價低、便于使用維護等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的一個實施例的立體圖；
[0021]圖2是本發(fā)明中伸縮機構(gòu)的實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是本發(fā)明中伸縮機構(gòu)的實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4是本發(fā)明中伸縮機構(gòu)的實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5是本發(fā)明中伸縮機構(gòu)的實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6是本發(fā)明的工作原理示意圖。
[0026]其中:L形桿1，連接座2，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動模塊3，伸縮臂基座4 ；
[0027]上側(cè)導軌401，下側(cè)導軌402，上側(cè)滑塊403，下側(cè)滑塊404，工作頭基座405，螺母406，絲桿407，絲桿動力機構(gòu)408 ;上側(cè)軌道411，下側(cè)軌道412，上側(cè)滑塊413，下側(cè)滑塊414，連接塊416，伸縮皮帶417，伸縮皮帶動力機構(gòu)418，伸縮皮帶輪419，伸縮齒條426，伸縮齒輪427，伸縮齒輪動力機構(gòu)428 ;伸縮滑軌431，伸縮滑塊432，伸縮絲桿433，伸縮絲桿動力機構(gòu)434 ；
[0028]工作臂5，工作頭6，工件7。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0030]如圖1所示，一種管件作業(yè)機器人，包括具有XYZ軸自由度的運動平臺；所述運動平臺上設(shè)有L形桿1、連接座2、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動模塊3、伸縮機構(gòu)、伸縮臂基座4、工作臂5和工作頭6，所述工作頭6固定在所述工作臂5 ；
[0031]所述L形桿I的上端通過所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動模塊3設(shè)置在所述運動平臺，L形桿的下端通過所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動模塊3與所述連接座2的一端連接，所述連接座2的另一端與所述伸縮臂基座4通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動模塊連接；所述伸縮機構(gòu)和工作臂5設(shè)置在所述伸縮臂基座4，所述工作臂5在所述伸縮機構(gòu)帶動下可伸縮。
[0032]本技術(shù)方案的工作原理:如圖6所示，B轉(zhuǎn)軸代表L形桿I，B轉(zhuǎn)軸通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動模塊設(shè)置在具有XYZ三自由度的運動平臺上，通過A、C兩個自由度的旋轉(zhuǎn)，使B轉(zhuǎn)軸軸線與工件7輪廓目標作業(yè)點沿軸向的法線平行，通過XYZ三自由度運動使B自由度轉(zhuǎn)軸中心沿工件輪廓等距放大形狀運行，通過B自由度旋轉(zhuǎn)，使工作臂5保持與輪廓表面垂直進行作業(yè)；通過工作臂5的微量伸縮，可以控制工作頭6與工件7輪廓表面的距離或者接觸力保持恒定。
[0033]L形機構(gòu)的設(shè)計使得結(jié)構(gòu)緊湊，同時減小了工件在工作臺上的安裝高度；L形機構(gòu)的設(shè)計使得一次性完成整管加工路徑規(guī)劃更簡單；其他自由度精度要求低，通過最末端的高精度工作臂補償即可；作業(yè)頭6要與工件保持恒定力或距離控制時，以及力或距離采用其他特定控制規(guī)律時，只需對工作臂的伸縮實施自動控制即可，其他自由度只是按照既定速度和坐標運動，并不參與自動控制，即控制目標的實現(xiàn)與其他自由度無耦合，使得控制簡單、可靠。
[0034]所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動模塊3包括旋轉(zhuǎn)電機和減速器。
[0035]所述L形桿I為中空結(jié)構(gòu)；L形桿的中空腔體內(nèi)可布電線及其它電子元器件；內(nèi)部走線，有效保護了重要且脆弱的電線及電子元器件等，也避免了電線或其它電子元器件對拋光過程的干擾；另外，中空構(gòu)造在保證足夠的結(jié)構(gòu)強度前提下，大大減輕了 L形桿的自重，擁有更尚的載荷比。
[0036]中空的所述L形桿I由L形凹槽和L形蓋板兩者通過螺釘固定而成；安裝和拆卸方便，便于內(nèi)部布線。
[0037]實施例1
[0038]如圖2所示，所述伸縮機構(gòu)包括上側(cè)導軌401、下側(cè)導軌402、上側(cè)滑塊403、下側(cè)滑塊404、工作頭基座405、螺母406、絲桿407