一种用于复合材料成型的三移动两转动混联机器人机构

本发明涉及机器人机构，具体是一种用于复合材料成型的三移动两转动混联机器人机构。

背景技术：

0、技术背景

1、复合材料成型作业中，夹持芯轴的机械臂需要提供三个移动和两个转动运动。目前复合材料成型工业领域，例如弯曲碳纤维管编织，采用串联机械臂夹持芯轴方案。此类方案若要达到高刚度、高运动精度、高承载能力的要求，需要采用大型高精度串联机械臂，成本较高。

2、混联机构由串联机构和并联机构组合形成，具有串联机构工作空间大和并联机构刚度好的综合优势。目前的五自由度并联机器人例如cn116766164a、cn106625576a，虽然能达到自由度要求，但是结构较为复杂，不适合用于复合材料成型应用场景。为了解决目前复合材料成型无合适机器人机构的问题，推动复合材料成型机器人技术的发展，提出一种刚度大、承载能力高、工作空间大、运动灵活的三移动两转动混联机器人机构很有必要。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服上述背景技术存在的不足，提供一种用于复合材料成型的三移动两转动混联机器人机构，该机构具有较大工作空间，同时具有刚度大、承载能力强、工作空间大、运动灵活的特点。

2、本发明的技术方案是：

3、一种用于复合材料成型的三移动两转动混联机器人机构，其特征在于：包括基座、通过第一横向移动副可水平运动地定位在基座上的横向移动平台、通过纵向移动副可竖直运动地定位在横向移动平台垂直于第一横向移动副方向的侧壁上的纵向移动平台、并联定位在纵向移动平台和末端平台之间的两条第一分支以及定位在横向移动平台和末端平台之间的一条第二分支；

4、所述第一分支包括依次定位在纵向移动平台和末端平台之间的第一虎克铰、第一移动副以及第一转动副；

5、所述第二分支包括依次定位在横向移动平台和末端平台之间的第二横向移动副、第二转动副、第二移动副以及第二虎克铰。

6、所述底座上水平安装有相互平行的两个第一横向导轨，所述横向移动平台底面的制作有两个导轨凹槽，两个第一横向导轨与两个导轨凹槽一一滑动配合从而形成所述的第一横向移动副。

7、所述横向移动平台的垂直于第一横向移动副运动方向的侧壁上竖直安装有相互平行的两个纵向导轨，所述纵向移动平台的侧面制作有两个导轨凹槽，两个纵向导轨与两个导轨凹槽一一滑动配合从而形成所述的纵向移动副。

8、所述第一虎克铰的第一转动轴轴线平行于第二横向导轨的长度方向，并且两个第一虎克铰的第一转动轴轴线重合。

9、所述第二横向移动副包括固定在横向移动平台上的第二横向导轨以及与第二横向导轨滑动配合的横向滑块。

10、所述第二横向移动副的运动方向垂直于所述第一横向移动副的运动方向。

11、所述第一移动副由第一移动副滑套与第一移动副杆配合形成；所述第二移动副由第二移动副滑套和第二移动副杆配合形成。

12、所述第二转动副轴线和第二虎克铰的第一转动轴轴线均平行于第二横向导轨的长度方向且垂直于第二移动副运动方向；第二虎克铰的第二转动轴轴线平行于两条第一转动副轴线。

13、第二转动副轴线与第一转动副轴线垂直。

14、驱动副分别为两个第一移动副、第二移动副、第一横向移动副、第二横向移动副和纵向移动副；驱动机构为伺服电机带动滚珠丝杠。

15、本发明的有益效果是：本发明提出的混联机构末端平台可以实现三个自由度的移动和两个自由度的转动，具有刚度和承载能力大、运动精度高、运动灵活、工作空间较大并且结构简单等优点，可用于复合材料成型等领域。

技术特征：

1.一种用于复合材料成型的三移动两转动混联机器人机构，其特征在于：该混联机器人机构包括基座(1)、通过第一横向移动副(4)可水平运动地定位在基座上的横向移动平台(3)、通过纵向移动副可竖直运动地定位在横向移动平台侧壁上的纵向移动平台(6)、并联定位在纵向移动平台和末端平台之间的两条第一分支以及定位在横向移动平台和末端平台之间的一条第二分支；

2.根据权利要求1所述的用于复合材料成型的三移动两转动混联机器人机构，其特征在于：所述底座上水平安装有相互平行的两个第一横向导轨(2)，所述横向移动平台底面的制作有两个导轨凹槽，两个第一横向导轨与两个导轨凹槽一一滑动配合从而形成所述的第一横向移动副。

3.根据权利要求2所述的用于复合材料成型的三移动两转动混联机器人机构，其特征在于：所述横向移动平台的垂直于第一横向移动副运动方向的侧壁上竖直安装有相互平行的两个纵向导轨(5)，所述纵向移动平台的侧面制作有两个导轨凹槽，两个纵向导轨与两个导轨凹槽一一滑动配合从而形成所述的纵向移动副。

4.根据权利要求3所述的用于复合材料成型的三移动两转动混联机器人机构，其特征在于：所述第一虎克铰的第一转动轴轴线平行于第二横向导轨(14)的长度方向，并且两个第一虎克铰的第一转动轴轴线重合。

5.根据权利要求4所述的用于复合材料成型的三移动两转动混联机器人机构，其特征在于：所述第二横向移动副包括固定在横向移动平台上的第二横向导轨以及与第二横向导轨滑动配合的横向滑块(15)。

6.根据权利要求5所述的用于复合材料成型的三移动两转动混联机器人机构，其特征在于：所述第二横向移动副的运动方向垂直于所述第一横向移动副的运动方向。

7.根据权利要求6所述的用于复合材料成型的三移动两转动混联机器人机构，其特征在于：所述第一移动副由第一移动副滑套(10)与第一移动副杆(11)配合形成；所述第二移动副由第二移动副滑套(18)和第二移动副杆(19)配合形成。

8.根据权利要求7所述的用于复合材料成型的三移动两转动混联机器人机构，其特征在于：所述第二转动副轴线和第二虎克铰的第一转动轴轴线均平行于第二横向导轨的长度方向且垂直于第二移动副运动方向；第二虎克铰的第二转动轴轴线平行于两条第一转动副轴线。

9.根据权利要求8所述的用于复合材料成型的三移动两转动混联机器人机构，其特征在于：所述第二转动副轴线与第一转动副轴线垂直。

10.根据权利要求9所述的用于复合材料成型的三移动两转动混联机器人机构，其特征在于：驱动副分别为两个第一移动副、第二移动副、第一横向移动副、第二横向移动副和纵向移动副；驱动机构为伺服电机带动滚珠丝杠。

技术总结本发明涉及机器人机构，目的是提供一种用于复合材料成型的三移动两转动混联机器人机构，该机构具有较大工作空间，同时具有刚度大、承载能力强、工作空间大、运动灵活的特点。技术方案是一种用于复合材料成型的三移动两转动混联机器人机构，其特征在于：包括基座、通过第一横向移动副可水平运动地定位在基座上的横向移动平台、通过纵向移动副可竖直运动地定位在横向移动平台垂直于第一横向移动副方向的侧壁上的纵向移动平台、并联定位在纵向移动平台和末端平台之间的两条第一分支以及定位在横向移动平台和末端平台之间的一条第二分支。技术研发人员：李秦川,叶伟,张海峰受保护的技术使用者：浙江理工大学技术研发日：技术公布日：2024/10/17