一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人的制作方法
专利名称:一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人。目的是提供的并联机构可以保证较高刚度和加工精度，而且具有伴随运动简单、结构简单、加工组装容易及易于控制等优点。技术方案是：一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于：该并联机构包括动平台、机架以及连接在机架和动平台之间的四个分支机构，其中第一分支和第三分支对称于动平台布置，第二分支和第四分支对称于动平台布置，第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置。
【专利说明】
一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人
技术领域
[0001]本实用新型涉及搅拌摩擦焊技术领域，具体是一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人。
【背景技术】
[0002]搅拌摩擦焊(FSW)是由英国焊接研究所于1991年实用新型的一种新型固相连接技术。与传统的熔焊相比，搅拌摩擦焊具有诸多优点，如:焊接变形小，机械性能良好等，故极易实现工程化、自动化，且属于绿色制造，质量稳定可靠性高。
[0003]并联机构(PM)，可以定义为动平台(末端执行器)和定平台(机架)通过至少两个独立的运动链相连接，并以并联方式驱动的一种闭环机构。相比于传统的串联机构，并联机构具有更大的刚度、负载和更高的精度。因此并联机构被广泛应用于工业、医疗、食品等行业。具体的应用领域涉及定位装置、微操作机械手、运动模拟器、加工中心主轴头、多轴数控机床等。以冗余驱动作为驱动方式不仅可以克服奇异，使得动平台的姿态能力增大，还具有改善机构的力学性能和提高并联机构刚度和精度性能的优势，所以冗余驱动也是并联机构的常见驱动方式。考虑到搅拌摩擦焊的特点，搭载搅拌头的机床需要极好的刚度性能，故一般工业机器人无法达到这一要求，而冗余驱动的并联机构可利用高刚度的优势来满足其工作需求。
[0004]从Steward机构在轮胎测试及飞行模拟器上的成功应用开始，并联机构一直成为诸多学者研究的对象。但在一般的实际应用中，并不需要多自由度的并联机构。为了有效地简化运算、控制以及减少制造成本，所以能够实现相应操作的少自由度并联机构得以研发。其中，两转一移并联机构是少自由度并联机构中的重要一类，是少自由度并联机构中极具工程应用价值的一类。
[0005]现已有类似构型的3自由度实用新型公布专利(如CN104625198A、CN104551714A、CN104772628A)，存在工作空间较小、刚度相对较低的问题，而采用冗余驱动的方式可利用冗余特性来克服这些问题。所以提出一种刚度高、精度高、结构紧凑、价格便宜的、可满足搅拌摩擦焊工作需要的冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人很有必要。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是克服【背景技术】存在的不足，提供一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，该并联机构可以保证较高刚度和加工精度，而且具有伴随运动简单、结构简单、加工组装容易及易于控制等优点。
[0007]本实用新型提供的技术方案是:
[0008]—种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于:该并联机构包括动平台、机架以及连接在机架和动平台之间的四个分支机构，其中第一分支和第三分支对称于动平台布置，第二分支和第四分支对称于动平台布置，第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置；
[0009]所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第一移动副、第一转动副、第一连杆以及球铰;所述第二分支和第四分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第二移动副、第二转动副、第二连杆以及万向铰;所述第一分支、第三分支中的第一移动副轴线与第二分支、第四分支中的第二移动副轴线互相平行;所述第一分支、第三分支中，第一转动副轴线互相平行，并垂直于第一移动副轴线;所述第二分支、第四分支中，第二转动副轴线互相平行，并垂直于第二移动副轴线，还与第一分支中的第一转动副轴线以及第三分支中的第一转动副轴线互相垂直;所述第二分支和第四分支中万向铰的一条轴线相互共线，另一轴线平行于第二转动副。
[0010]所述并联机构的驱动机构为伺服电机、由伺服电机带动的滚珠丝杠机构以及滚珠丝杠机构驱动第一移动副。
[0011]—种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于:该并联机构包括动平台、机架以及连接在机架和动平台之间的四个分支机构，其中第一分支和第三分支对称于动平台布置，第二分支和第四分支对称于动平台布置，第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置；
[0012]所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第一转动副、第一移动副、第一导杆以及球铰;所述第二分支和第四分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第二转动副、第二移动副、第二导杆以及万向铰;所述第一分支、第三分支中，第一转动副轴线互相平行且与第一移动副轴线互相垂直;第二分支与第四分支中，第二转动副轴线互相平行且与第二移动副轴线互相垂直，还与第一分支中的第一转动副轴线以及第三分支中的第一转动副轴线互相垂直;所述第二分支和第四分支中万向铰的一条轴线相互共线，另一轴线平行于第二转动副。
[0013]所述并联机构的驱动机构为伺服电机、由伺服电机带动的滚珠丝杠机构以及滚珠丝杠机构驱动第一移动副。
[0014]—种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于:该并联机构包括动平台、机架以及连接在机架和动平台之间的四个分支机构，其中第一分支和第三分支对称于动平台布置，第二分支和第四分支对称于动平台布置，第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置；
[0015]所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第三转动副、第三连杆、第四转动副、第四连杆以及球铰;所述第二分支和第四分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第五转动副、第五连杆、第六转动副、第六连杆以及万向铰;所述第一分支、第三分支中，第三转动副与第四转动副轴线互相平行;第二分支、第四分支中，第五转动副与第六转动副轴线互相平行，并且与第一分支、第三分支中的第三转动副和第四转动副轴线互相垂直;所述第二分支和第四分支中万向铰的一条轴线相互共线，另一轴线平行于第五转动副。
[0016]所述并联机构的驱动机构为伺服电机以及由伺服电机驱动的第三转动副以及第五转动副。
[0017]本实用新型的有益效果是:
[0018]本实用新型可实现空间的两个转动自由度和一个移动自由度。由于该机构存在四个驱动副，其几余的驱动方式提尚了并联机构刚度和精度性能。该机构具有加工精度尚、刚度高、伴随运动简单、结构简单、加工组装容易及易于控制等优点，可以满足搅拌摩擦焊的工作要求。配合其它装置可实现对一些复杂零件的加工。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型实施例1的立体结构示意图。
[0020]图2是本实用新型实施例2的立体结构示意图。
[0021 ]图3是本实用新型实施例3的立体结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合说明书附图，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。
[0023]实施例一
[0024]如图1所示:一种用于搅拌摩擦焊的3自由度并联机构，包括机架11、动平台5、搅拌头6以及连接机架和动平台之间的四个分支;其中用于加工的搅拌头固定在动平台上;第一分支(该分支为PRS型运动支链)和第三分支对称于动平台布置;第二分支(该分支为PRU型运动支链)和第四分支对称于动平台布置;第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置;所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架11和动平台之间的第一移动副IP(包括滑块12和固定在机架11上的导杆)、第一转动副IR、第一连杆13、球铰1S;所述第二分支和第四分支分别依次包括连接在机架11和动平台之间的第二移动副2P(包括滑块22和机架11上的导杆)、第二转动副2R、第二连杆23、万向铰2U;所述第一分支、第三分支中的第一移动副轴线与第二分支、第四分支中的第二移动副轴线互相平行;所述第一分支与第三分支中，第一转动副轴线互相平行，并垂直于第一移动副轴线;所述第二分支与第四分支中，第二转动副轴线互相平行，并垂直于第二移动副轴线，还与第一分支与第三分支中的第一转动副轴线互相垂直。所述第二分支和第四分支中万向铰的一条轴线相互共线，另一轴线平行于第二转动副。
[0025]本实施例中，驱动副为各分支上的移动副，驱动方式为由伺服电机带动的滚珠丝杠机构(图中省略)；当驱动副运动时，机构作两转一移3自由度运动。
[0026]实施例二，如图2所示:一种用于搅拌摩擦焊的3自由度并联机构，包括机架11、动平台5、搅拌头6以及连接机架和动平台之间的四个分支;其中用于加工的搅拌头固定在动平台上;第一分支(该分支为RPS型运动支链)和第三分支对称于动平台布置;第二分支和第四分支对称于动平台布置;第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置;所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架11和动平台之间的第一转动副IR、第一移动副IP(包括滑块12和第一导杆15)、第一导杆15以及球铰1S;所述第二分支和第四分支分别依次包括连接在机架11和动平台之间的第二转动副2R、第二移动副2P(包括滑块26和第二导杆25)、第二导杆25以及万向铰2U;所述第一分支、第三分支中，第一转动副轴线互相平行且与第一移动副轴线互相垂直;第二分支、第四分支中，第二转动副轴线互相平行且与第二移动副轴线互相垂直，还与第一分支、第三分支的第一转动副轴线互相垂直;所述第二分支和第四分支中万向铰的一条轴线相互共线，另一轴线平行于第二转动副。
[0027]本实施例中，驱动副为各分支上的移动副，驱动方式为由伺服电机带动的滚珠丝杠机构(图中省略)；当驱动副运动时，机构作两转一移3自由度运动。
[0028]实施例三，如图3所示:一种用于搅拌摩擦焊的3自由度并联机构，包括机架11、动平台5、搅拌头6以及连接机架和动平台之间的四个分支;其中用于加工的搅拌头固定在动平台上;第一分支(该分支为RRS型运动支链)和第三分支对称于动平台布置;第二分支和第四分支对称于动平台布置;第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置;所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架11和动平台之间的第三转动副IR1、第三连杆17、第四转动副1R2、第四连杆18以及球铰1S;所述第二分支和第四分支分别依次包括连接在机架11和动平台之间的第五转动副2R1、第五连杆27、第六转动副2R2、第六连杆28以及万向铰2U;所述第一分支、第三分支中，第三转动副与第四转动副轴线互相平行;第二分支与第四分支中，第五转动副与第六转动副轴线互相平行，并且与第一分支、第三分支中的第三转动副和第四转动副轴线互相垂直;所述第二分支和第四分支中万向铰的一条轴线相互共线，另一轴线平行于第五转动副。
[0029]本实施例中，驱动副为各分支与定平台固连的转动副，驱动方式为伺服电机(图中省略)驱动；当驱动副运动时，机构作两转一移3自由度运动。
【主权项】
1.一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于:该并联机构包括动平台(5)、机架(11)以及连接在机架和动平台之间的四个分支机构，其中第一分支和第三分支对称于动平台布置，第二分支和第四分支对称于动平台布置，第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置； 所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第一移动副(IP)、第一转动副(IR)、第一连杆(13)以及球铰(IS);所述第二分支和第四分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第二移动副(2P)、第二转动副(2R)、第二连杆(23)以及万向铰(2U);所述第一分支、第三分支中的第一移动副轴线与第二分支、第四分支中的第二移动副轴线互相平行;所述第一分支、第三分支中，第一转动副轴线互相平行，并垂直于第一移动副轴线;所述第二分支、第四分支中，第二转动副轴线互相平行，并垂直于第二移动副轴线，还与第一分支中的第一转动副轴线以及第三分支中的第一转动副轴线互相垂直;所述第二分支和第四分支中万向铰的一条轴线相互共线，另一轴线平行于第二转动副。2.根据权利要求1所述的冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于:所述并联机构的驱动机构为伺服电机、由伺服电机带动的滚珠丝杠机构以及滚珠丝杠机构驱动第一移动副。3.一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于:该并联机构包括动平台(5)、机架(11)以及连接在机架和动平台之间的四个分支机构，其中第一分支和第三分支对称于动平台布置，第二分支和第四分支对称于动平台布置，第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置； 所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第一转动副(IR)、第一移动副(IP)、第一导杆(15)以及球铰(IS);所述第二分支和第四分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第二转动副(2R)、第二移动副(2P)、第二导杆(25)以及万向铰(2U);所述第一分支、第三分支中，第一转动副轴线互相平行且与第一移动副轴线互相垂直;第二分支与第四分支中，第二转动副轴线互相平行且与第二移动副轴线互相垂直，还与第一分支中的第一转动副轴线以及第三分支中的第一转动副轴线互相垂直;所述第二分支和第四分支中万向铰的一条轴线相互共线，另一轴线平行于第二转动副。4.根据权利要求3所述的冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于:所述并联机构的驱动机构为伺服电机、由伺服电机带动的滚珠丝杠机构以及滚珠丝杠机构驱动第一移动副。5.一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于:该并联机构包括动平台(5)、机架(11)以及连接在机架和动平台之间的四个分支机构，其中第一分支和第三分支对称于动平台布置，第二分支和第四分支对称于动平台布置，第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置； 所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第三转动副(IRi)、第三连杆(17)、第四转动副(IR2)、第四连杆(18)以及球铰(IS);所述第二分支和第四分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第五转动副(2仏)、第五连杆(27)、第六转动副(2R2)、第六连杆(28)以及万向铰(2U);所述第一分支、第三分支中，第三转动副与第四转动副轴线互相平行;第二分支、第四分支中，第五转动副与第六转动副轴线互相平行，并且与第一分支、第三分支中的第三转动副和第四转动副轴线互相垂直;所述第二分支和第四分支中万向铰的一条轴线相互共线，另一轴线平行于第五转动副。6.根据权利要求5所述的冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于:所述并联机构的驱动机构为伺服电机以及由伺服电机驱动的第三转动副以及第五转动副。
【文档编号】B23K20/12GK205702834SQ201620388214
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】李秦川, 朱旭彪, 贺磊盈, 柴馨雪
【申请人】浙江理工大学
【专利摘要】本实用新型涉及一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人。目的是提供的并联机构可以保证较高刚度和加工精度，而且具有伴随运动简单、结构简单、加工组装容易及易于控制等优点。技术方案是：一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于：该并联机构包括动平台、机架以及连接在机架和动平台之间的四个分支机构，其中第一分支和第三分支对称于动平台布置，第二分支和第四分支对称于动平台布置，第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置。
【专利说明】
一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人
技术领域
[0001]本实用新型涉及搅拌摩擦焊技术领域，具体是一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人。
【背景技术】
[0002]搅拌摩擦焊(FSW)是由英国焊接研究所于1991年实用新型的一种新型固相连接技术。与传统的熔焊相比，搅拌摩擦焊具有诸多优点，如:焊接变形小，机械性能良好等，故极易实现工程化、自动化，且属于绿色制造，质量稳定可靠性高。
[0003]并联机构(PM)，可以定义为动平台(末端执行器)和定平台(机架)通过至少两个独立的运动链相连接，并以并联方式驱动的一种闭环机构。相比于传统的串联机构，并联机构具有更大的刚度、负载和更高的精度。因此并联机构被广泛应用于工业、医疗、食品等行业。具体的应用领域涉及定位装置、微操作机械手、运动模拟器、加工中心主轴头、多轴数控机床等。以冗余驱动作为驱动方式不仅可以克服奇异，使得动平台的姿态能力增大，还具有改善机构的力学性能和提高并联机构刚度和精度性能的优势，所以冗余驱动也是并联机构的常见驱动方式。考虑到搅拌摩擦焊的特点，搭载搅拌头的机床需要极好的刚度性能，故一般工业机器人无法达到这一要求，而冗余驱动的并联机构可利用高刚度的优势来满足其工作需求。
[0004]从Steward机构在轮胎测试及飞行模拟器上的成功应用开始，并联机构一直成为诸多学者研究的对象。但在一般的实际应用中，并不需要多自由度的并联机构。为了有效地简化运算、控制以及减少制造成本，所以能够实现相应操作的少自由度并联机构得以研发。其中，两转一移并联机构是少自由度并联机构中的重要一类，是少自由度并联机构中极具工程应用价值的一类。
[0005]现已有类似构型的3自由度实用新型公布专利(如CN104625198A、CN104551714A、CN104772628A)，存在工作空间较小、刚度相对较低的问题，而采用冗余驱动的方式可利用冗余特性来克服这些问题。所以提出一种刚度高、精度高、结构紧凑、价格便宜的、可满足搅拌摩擦焊工作需要的冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人很有必要。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是克服【背景技术】存在的不足，提供一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，该并联机构可以保证较高刚度和加工精度，而且具有伴随运动简单、结构简单、加工组装容易及易于控制等优点。
[0007]本实用新型提供的技术方案是:
[0008]—种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于:该并联机构包括动平台、机架以及连接在机架和动平台之间的四个分支机构，其中第一分支和第三分支对称于动平台布置，第二分支和第四分支对称于动平台布置，第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置；
[0009]所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第一移动副、第一转动副、第一连杆以及球铰;所述第二分支和第四分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第二移动副、第二转动副、第二连杆以及万向铰;所述第一分支、第三分支中的第一移动副轴线与第二分支、第四分支中的第二移动副轴线互相平行;所述第一分支、第三分支中，第一转动副轴线互相平行，并垂直于第一移动副轴线;所述第二分支、第四分支中，第二转动副轴线互相平行，并垂直于第二移动副轴线，还与第一分支中的第一转动副轴线以及第三分支中的第一转动副轴线互相垂直;所述第二分支和第四分支中万向铰的一条轴线相互共线，另一轴线平行于第二转动副。
[0010]所述并联机构的驱动机构为伺服电机、由伺服电机带动的滚珠丝杠机构以及滚珠丝杠机构驱动第一移动副。
[0011]—种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于:该并联机构包括动平台、机架以及连接在机架和动平台之间的四个分支机构，其中第一分支和第三分支对称于动平台布置，第二分支和第四分支对称于动平台布置，第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置；
[0012]所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第一转动副、第一移动副、第一导杆以及球铰;所述第二分支和第四分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第二转动副、第二移动副、第二导杆以及万向铰;所述第一分支、第三分支中，第一转动副轴线互相平行且与第一移动副轴线互相垂直;第二分支与第四分支中，第二转动副轴线互相平行且与第二移动副轴线互相垂直，还与第一分支中的第一转动副轴线以及第三分支中的第一转动副轴线互相垂直;所述第二分支和第四分支中万向铰的一条轴线相互共线，另一轴线平行于第二转动副。
[0013]所述并联机构的驱动机构为伺服电机、由伺服电机带动的滚珠丝杠机构以及滚珠丝杠机构驱动第一移动副。
[0014]—种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于:该并联机构包括动平台、机架以及连接在机架和动平台之间的四个分支机构，其中第一分支和第三分支对称于动平台布置，第二分支和第四分支对称于动平台布置，第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置；
[0015]所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第三转动副、第三连杆、第四转动副、第四连杆以及球铰;所述第二分支和第四分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第五转动副、第五连杆、第六转动副、第六连杆以及万向铰;所述第一分支、第三分支中，第三转动副与第四转动副轴线互相平行;第二分支、第四分支中，第五转动副与第六转动副轴线互相平行，并且与第一分支、第三分支中的第三转动副和第四转动副轴线互相垂直;所述第二分支和第四分支中万向铰的一条轴线相互共线，另一轴线平行于第五转动副。
[0016]所述并联机构的驱动机构为伺服电机以及由伺服电机驱动的第三转动副以及第五转动副。
[0017]本实用新型的有益效果是:
[0018]本实用新型可实现空间的两个转动自由度和一个移动自由度。由于该机构存在四个驱动副，其几余的驱动方式提尚了并联机构刚度和精度性能。该机构具有加工精度尚、刚度高、伴随运动简单、结构简单、加工组装容易及易于控制等优点，可以满足搅拌摩擦焊的工作要求。配合其它装置可实现对一些复杂零件的加工。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型实施例1的立体结构示意图。
[0020]图2是本实用新型实施例2的立体结构示意图。
[0021 ]图3是本实用新型实施例3的立体结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合说明书附图，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。
[0023]实施例一
[0024]如图1所示:一种用于搅拌摩擦焊的3自由度并联机构，包括机架11、动平台5、搅拌头6以及连接机架和动平台之间的四个分支;其中用于加工的搅拌头固定在动平台上;第一分支(该分支为PRS型运动支链)和第三分支对称于动平台布置;第二分支(该分支为PRU型运动支链)和第四分支对称于动平台布置;第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置;所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架11和动平台之间的第一移动副IP(包括滑块12和固定在机架11上的导杆)、第一转动副IR、第一连杆13、球铰1S;所述第二分支和第四分支分别依次包括连接在机架11和动平台之间的第二移动副2P(包括滑块22和机架11上的导杆)、第二转动副2R、第二连杆23、万向铰2U;所述第一分支、第三分支中的第一移动副轴线与第二分支、第四分支中的第二移动副轴线互相平行;所述第一分支与第三分支中，第一转动副轴线互相平行，并垂直于第一移动副轴线;所述第二分支与第四分支中，第二转动副轴线互相平行，并垂直于第二移动副轴线，还与第一分支与第三分支中的第一转动副轴线互相垂直。所述第二分支和第四分支中万向铰的一条轴线相互共线，另一轴线平行于第二转动副。
[0025]本实施例中，驱动副为各分支上的移动副，驱动方式为由伺服电机带动的滚珠丝杠机构(图中省略)；当驱动副运动时，机构作两转一移3自由度运动。
[0026]实施例二，如图2所示:一种用于搅拌摩擦焊的3自由度并联机构，包括机架11、动平台5、搅拌头6以及连接机架和动平台之间的四个分支;其中用于加工的搅拌头固定在动平台上;第一分支(该分支为RPS型运动支链)和第三分支对称于动平台布置;第二分支和第四分支对称于动平台布置;第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置;所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架11和动平台之间的第一转动副IR、第一移动副IP(包括滑块12和第一导杆15)、第一导杆15以及球铰1S;所述第二分支和第四分支分别依次包括连接在机架11和动平台之间的第二转动副2R、第二移动副2P(包括滑块26和第二导杆25)、第二导杆25以及万向铰2U;所述第一分支、第三分支中，第一转动副轴线互相平行且与第一移动副轴线互相垂直;第二分支、第四分支中，第二转动副轴线互相平行且与第二移动副轴线互相垂直，还与第一分支、第三分支的第一转动副轴线互相垂直;所述第二分支和第四分支中万向铰的一条轴线相互共线，另一轴线平行于第二转动副。
[0027]本实施例中，驱动副为各分支上的移动副，驱动方式为由伺服电机带动的滚珠丝杠机构(图中省略)；当驱动副运动时，机构作两转一移3自由度运动。
[0028]实施例三，如图3所示:一种用于搅拌摩擦焊的3自由度并联机构，包括机架11、动平台5、搅拌头6以及连接机架和动平台之间的四个分支;其中用于加工的搅拌头固定在动平台上;第一分支(该分支为RRS型运动支链)和第三分支对称于动平台布置;第二分支和第四分支对称于动平台布置;第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置;所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架11和动平台之间的第三转动副IR1、第三连杆17、第四转动副1R2、第四连杆18以及球铰1S;所述第二分支和第四分支分别依次包括连接在机架11和动平台之间的第五转动副2R1、第五连杆27、第六转动副2R2、第六连杆28以及万向铰2U;所述第一分支、第三分支中，第三转动副与第四转动副轴线互相平行;第二分支与第四分支中，第五转动副与第六转动副轴线互相平行，并且与第一分支、第三分支中的第三转动副和第四转动副轴线互相垂直;所述第二分支和第四分支中万向铰的一条轴线相互共线，另一轴线平行于第五转动副。
[0029]本实施例中，驱动副为各分支与定平台固连的转动副，驱动方式为伺服电机(图中省略)驱动；当驱动副运动时，机构作两转一移3自由度运动。
【主权项】
1.一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于:该并联机构包括动平台(5)、机架(11)以及连接在机架和动平台之间的四个分支机构，其中第一分支和第三分支对称于动平台布置，第二分支和第四分支对称于动平台布置，第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置； 所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第一移动副(IP)、第一转动副(IR)、第一连杆(13)以及球铰(IS);所述第二分支和第四分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第二移动副(2P)、第二转动副(2R)、第二连杆(23)以及万向铰(2U);所述第一分支、第三分支中的第一移动副轴线与第二分支、第四分支中的第二移动副轴线互相平行;所述第一分支、第三分支中，第一转动副轴线互相平行，并垂直于第一移动副轴线;所述第二分支、第四分支中，第二转动副轴线互相平行，并垂直于第二移动副轴线，还与第一分支中的第一转动副轴线以及第三分支中的第一转动副轴线互相垂直;所述第二分支和第四分支中万向铰的一条轴线相互共线，另一轴线平行于第二转动副。2.根据权利要求1所述的冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于:所述并联机构的驱动机构为伺服电机、由伺服电机带动的滚珠丝杠机构以及滚珠丝杠机构驱动第一移动副。3.一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于:该并联机构包括动平台(5)、机架(11)以及连接在机架和动平台之间的四个分支机构，其中第一分支和第三分支对称于动平台布置，第二分支和第四分支对称于动平台布置，第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置； 所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第一转动副(IR)、第一移动副(IP)、第一导杆(15)以及球铰(IS);所述第二分支和第四分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第二转动副(2R)、第二移动副(2P)、第二导杆(25)以及万向铰(2U);所述第一分支、第三分支中，第一转动副轴线互相平行且与第一移动副轴线互相垂直;第二分支与第四分支中，第二转动副轴线互相平行且与第二移动副轴线互相垂直，还与第一分支中的第一转动副轴线以及第三分支中的第一转动副轴线互相垂直;所述第二分支和第四分支中万向铰的一条轴线相互共线，另一轴线平行于第二转动副。4.根据权利要求3所述的冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于:所述并联机构的驱动机构为伺服电机、由伺服电机带动的滚珠丝杠机构以及滚珠丝杠机构驱动第一移动副。5.一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于:该并联机构包括动平台(5)、机架(11)以及连接在机架和动平台之间的四个分支机构，其中第一分支和第三分支对称于动平台布置，第二分支和第四分支对称于动平台布置，第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置； 所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第三转动副(IRi)、第三连杆(17)、第四转动副(IR2)、第四连杆(18)以及球铰(IS);所述第二分支和第四分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第五转动副(2仏)、第五连杆(27)、第六转动副(2R2)、第六连杆(28)以及万向铰(2U);所述第一分支、第三分支中，第三转动副与第四转动副轴线互相平行;第二分支、第四分支中，第五转动副与第六转动副轴线互相平行，并且与第一分支、第三分支中的第三转动副和第四转动副轴线互相垂直;所述第二分支和第四分支中万向铰的一条轴线相互共线，另一轴线平行于第五转动副。6.根据权利要求5所述的冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于:所述并联机构的驱动机构为伺服电机以及由伺服电机驱动的第三转动副以及第五转动副。
【文档编号】B23K20/12GK205702834SQ201620388214
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】李秦川, 朱旭彪, 贺磊盈, 柴馨雪
【申请人】浙江理工大学
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