自由度高刚度混联机器人
徐鹏飞
-/先进制造与自动化
成果与项目的背景及主要用途：
对于机械手臂的机械结构尽量做到易于维护、容易扩展到更多的自由度,并且希望其动作具有较高的灵活性。在对机械手臂的控制上,要求使用合适的控制算法使机械手臂实现更高的定位精度。并希望其控制拥有较好的系统稳定性并易于修改控制程序,在机械手臂增加更多的自由度或者其他设备时控制系统具有良好的扩展性。混联拓扑结构继承了串联和并联拓扑结构的优点，具有结构紧凑工作空间占地面积比大刚度高可重构能力强等特点，可广泛应用于大型结构件高速高精度数控加工单元中。
技术原理与工艺流程简介：
五自由度机器人，包括固定架、第一长度调节装置、第二长度调节装置、第三长度调节装置、动平台和定位头，固定架的中间部位设置有第一铰链，该铰链由内、外同心环构成，第一长度调节装置的上部通过所述第一铰链和其与第一铰链构成的滑移副设置在固定架上，动平台固定安装在第一长度调节装置的末端，可提供两转动自由度的定位头安装在所述动平台的底部，其特征在于：所述固定架两侧对称地连接有第二、第三铰链，所述第二、第三长度调节装置一端分别与所述第二、第三铰链相连，其另一端分别通过具有三转动自由度的铰链与构成第一铰链的内环连接。
由2自由度球面并联机构和1条末端装有2自由度砖头并通过移动副与之串接的主动支链构成的5自由度混联高刚度机器人，可做成即插即用的可重构模块用于搭建不同形式和用途的自动化装备。Trivariant系列机器人为三维空间内的高精度复杂曲线切割作业、焊接作业和装配作业提供了完美的解决方案，拥有精度佳、可靠性高、易用性强、维护成本低等优势。
应用前景分析及效益预测：
提出实现节点5坐标快速、低成本加工的创新构思，进而形成基于CAD/CAPP/CAM和新型工业机器人的“制模—组模—铸造—加工”数字化成套解决方案，并成功应用于2010年上海世博轴阳光谷大型复杂网壳结构工程，有效地解决节点制造成本高、工效低、周期长的技术问题，确保每个节点尺寸和角度毫厘不差。
可依据客户需求，选择指定厂家的伺服电机，定制开发控制系统，并可开放后台接口，方便用户进行二次开发和升级。
