一種可變換自由度桿式點焊機械手的制作方法

本發明涉及機械工程領域，特別涉及一種可變換自由度桿式點焊機械手。

背景技術：

目前機械制造業中的點焊機械手大多數是為開鏈形式的串聯結構關節型電機驅動機械手，其主要特點為驅動電機全部都安裝在機械手的各個關節上，通過電機帶動機械手各個關節的轉動，實現機械手的各種動作，這種結構方式存在以下問題：機械手手臂需要承載電機的重量并需滿足剛度要求，手臂截面尺寸需要做得較大，這樣會增大驅動電機的負載，增加手臂的運動慣量，導致機械手動態性能下降，同時驅動電機都安裝在關節位置造成機械手的累積誤差大、承載能力小、結構復雜、模塊化程度低。隨著電機技術的發展和控制技術的提高，并聯機構為機械手提供了廣泛的發展空間。由于機構驅動電機的數量等于機械手機構的自由度是機械手成為具有確定運動機構的必要條件，要使機械手的驅動電機的數量等于機械手機構的自由度，就會造成機構的重量大、體積大和成本高。由于機械手的自由度多少決定了機械手運動的靈活程度，不能采用降低自由度的方法來降低機械手的重量、運動慣量、體積和成本，這樣會造成性能的降低。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種可變換自由度桿式點焊機械手，使得可控驅動電機的數量小于機械手連桿機構的自由度，克服現有機械手需要配備與連桿機構自由度同等數量的控制電機來進行控制的缺點,簡化結構的復雜程度，降低機構的重量、運動慣量、體積和成本。為實現上述目的，本發明提供了一種可變換自由度桿式點焊機械手，包括:可回轉底座1、升降機構、俯仰機構、手腕連桿10、手腕14、焊槍15、驅動裝置、第一可鎖緊鉸鏈以及第二可鎖緊鉸鏈；其中升降機構包括:主動桿3、升降桿9、第二連桿5、大臂7；主動桿3和升降桿9的一端分別通過鉸鏈鉸接于可回轉底座1上，第二連桿5的一端與主動桿3的另一端鉸接，大臂7設成彎曲狀且大臂7的一端與第二連桿5的另一端鉸接，升降桿9的另一端鉸接于大臂7的中部，升降桿9與大臂7相鉸接的鉸鏈處設有第一可鎖緊鉸鏈8，用于對該鉸鏈進行制動。俯仰機構包括:第三連桿6、俯仰桿13以及第四連桿11；第三連桿6的一端鉸接于可回轉底座1上，俯仰桿13的一端與第三連桿6的另一端鉸接，第四連桿11的兩端分別鉸接于升降桿9和俯仰桿13的中部；手腕連桿10的上部與升降桿9的另一端鉸接，下部與俯仰桿13的另一端鉸接，第三連桿6與俯仰桿13相鉸接的鉸鏈處設有第二可鎖緊鉸鏈17，用于對該鉸鏈進行制動，驅動裝置為伺服電機，與主動桿3連接以驅動其轉動。

附圖說明

圖1是根據本發明一種可變換自由度桿式點焊機械手結構示意圖。

具體實施方式

本發明具體實施方式的一種可變換自由度桿式點焊機械手，包括:可回轉底座1、升降機構、俯仰機構、手腕連桿10、手腕14、焊槍15、驅動裝置、第一可鎖緊鉸鏈以及第二可鎖緊鉸鏈；升降機構包括:主動桿3、升降桿9、第二連桿5、大臂7；主動桿3和升降桿9的一端分別通過鉸鏈鉸接于可回轉底座1上，第二連桿5的一端與主動桿3的另一端鉸接，大臂7設成彎曲狀且大臂7的一端與第二連桿5的另一端鉸接，升降桿9的另一端鉸接于大臂7的中部，升降桿9與大臂7相鉸接的鉸鏈處設有第一可鎖緊鉸鏈8，用于對該鉸鏈進行制動。俯仰機構包括:第三連桿6、俯仰桿13以及第四連桿11；第三連桿6的一端鉸接于可回轉底座1上，俯仰桿13的一端與第三連桿6的另一端鉸接，第四連桿11的兩端分別鉸接于升降桿9和俯仰桿13的中部；手腕連桿10的上部與升降桿9的另一端鉸接，下部與俯仰桿13的另一端鉸接，第三連桿6與俯仰桿13相鉸接的鉸鏈處設有第二可鎖緊鉸鏈17，用于對該鉸鏈進行制動。驅動裝置為伺服電機，與主動桿3連接以驅動其轉動。

機械手在作業中，手腕連桿10升降時，第一可鎖緊鉸鏈8對其鎖緊，大臂7與升降桿9之間失去活動自由度，第二可鎖緊鉸鏈17打開使第三連桿6、俯仰桿13之間恢復自由度，在主動桿3的驅動下實現手腕連桿10帶動焊槍15的升降；手腕連桿10俯仰時，第一可鎖緊鉸鏈8打開，大臂7與升降桿9之間恢復自由度，第二可鎖緊鉸鏈17鎖緊，第三連桿6、俯仰桿13之間失去自由度，在主動桿3的驅動下實現手腕連桿10帶動焊槍15的俯仰；根據不同的作業工況，第一可鎖緊鉸鏈8和第二可鎖緊鉸鏈17分別選擇緊鎖或打開，共同完成機械手作業。第一可鎖緊鉸鏈8和第二可鎖緊鉸鏈17可采用電磁方式進行鎖緊，控制容易實現。

本發明使得可控驅動電機的數量小于機械手連桿機構的自由度，克服現有機械手需要配備與連桿機構自由度同等數量的控制電機來進行控制的缺點,簡化結構的復雜程度，降低機構的重量、運動慣量、體積和成本，本發明的機械手將各連桿桿件做成輕桿，從而使得整個機構運動慣量小，動力學性能好，易于控制，通過設置回轉平臺，使機械手擁有360度的回轉工作空間，工作空間范圍大。

技術特征：

技術總結
本發明提供了一種可變換自由度桿式裝配機械手，包括:底座、可回轉平臺、升降機構、俯仰機構、手腕連桿、手腕、焊槍、驅動裝置、第一鎖緊裝置以及第二鎖緊裝置；其中升降機構包括:主動桿、升降桿、第二連桿、大臂；升降桿與大臂相鉸接的鉸鏈處設有第一鎖緊裝置，用于對該鉸鏈進行制動；俯仰機構包括：第三連桿、俯仰桿以及第四連桿，手腕連桿的上部與升降桿的另一端鉸接，下部與俯仰桿的另一端鉸接，第三連桿與俯仰桿相鉸接的鉸鏈處設有第二鎖緊裝置，用于對該鉸鏈進行制動，驅動裝置為伺服電機，與主動桿連接以驅動其轉動。本發明具有可控驅動電機的數量小于機械手連桿機構的自由度的優點。

技術研發人員：不公告發明人
受保護的技術使用者：廣西大學
技術研發日：2017.05.16
技術公布日：2017.10.03