(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221085896 5.9 (22)申请日 2022.07.21 (71)申请人 中国地质大 学 （武汉） 地址 430000 湖北省武汉市洪山区鲁磨路 388号 (72)发明人 曹文熬　丁华锋　程鹏　孟昭然　 (74)专利代理 机构 武汉知产时代知识产权代理 有限公司 42 238 专利代理师 康靖 (51)Int.Cl. B23K 26/08(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (54)发明名称 一种面向复杂零部件激光加工的超大工作 空间并联机器人 (57)摘要 本发明提供一种面向复杂零部件激光加工 的超大工作空间并联机器人， 属于机器人技术领 域； 包括机架、 动平台、 五个驱动电机、 末端执行 器以及并联连接在机架与动平台之间的第一、 第 二、 第三分支， 其中第一和第二分支的结构完全 相同且对称分布。 所述的第一分支从机架到动平 台顺序连接有导轨、 滑块、 旋转平台、 连杆二； 所 述的第三分支从机架到动平台顺序连接有导轨、 滑块、 四万向铰平行四边形机构。 本发明采用三 分支并联机构实现五自由度运动， 结构紧凑、 制 造成本低， 同时具备高刚度和超大工作空间， 在 航空航天等领域具有良好的应用前 景。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 115138964 A 2022.10.04 CN 115138964 A 1.一种面向复杂零部件激光加工的超大工作空间并联机器人， 其特征在于： 包括机架、 动平台、 五个驱动电机、 末端 执行器以及并联连接在机架与动平台之 间的第一分支、 第二分 支、 第三分支； 其中第一分支和 第二分支的结构 完全相同且对称分布； 所述第一分支从机架 到动平台顺序连接件有导轨一、 滑块一、 连杆二； 上述导轨一固定在机架上， 上述滑块一与 导轨一通过移动副一连接， 连杆二通过转动副一和转动副二与滑块一连接； 连杆一通过转 动副三、 转动副四和转动副五与动平台连接； 上述转动副一和转动副二垂直相交； 上述转动 副三、 转动副四和转动副五汇交； 上述第三分支从机架到动平台顺序 连接有导轨三、 滑块三、 四万向铰平行四边形机构； 上述导轨三固定在机架上， 上述滑块三与导轨三通过移动副二连接， 上述四万向铰平行四 边形机构的连杆五与 滑块三固连， 上述四万向铰平行四边形机构的连杆 九与动平台通过转 动副十二连接， 转动副十二与动平台垂直； 上述三个分支 的导轨相互平行， 末端执行器与动平台固连， 第一分支 的滑块一上安装 有两个电机， 第一分支的移动副一和转动副一是驱动副， 第二分支与第一分支有相同的驱 动， 第三分支的滑块 三上安装有一个电机， 第三分支的移动副二是驱动副。 2.根据权利要求1所述的一种面向复杂零部件激光加工的超大工作空间并联机器人， 其特征在于： 所述的四万向铰平行四边形机构替换为四球 铰平行四边形机构。 3.根据权利要求1所述的一种面向复杂零部件激光加工的超大工作空间并联机器人， 其特征在于： 所述的转动副三、 转动副四和转动副五替换为球副。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115138964 A 2一种面向复杂 零部件激光加工的超大工作空间并联机 器人 技术领域 [0001]本发明涉及机器人技术领域， 尤其涉及一种面向复杂零部件激光加工的超大工作 空间并联机器人。 背景技术 [0002]激光加工 由于具有热变形小， 高精度和高效率的特点， 在航空航天领域的应用前 景巨大。 目前， 国内外应用于航空航天领域的激光加工机器人主要可以分为龙门式和悬臂 式。 龙门式加工机器人尽管精度较高， 但运动部件质量大、 惯性高， 实现高速运动困难， 另 外， 龙门式加工机器人运动轴线相对固定， 设备运动灵活性差； 悬臂式加工机器人是以多串 联机器臂作为执行机构， 较于龙门式设备， 其机构紧凑， 运动灵活， 但由于仍采用串联机构， 存在刚度差和 加工精度低的缺 点。 [0003]并联机器人作为一种闭环机构， 其末端执行器通过至少两个独立分支与定平台相 连， 与采用串联机构的龙门式加工设备相比， 在保证刚度的情况下其制 造成本和难度大大 降低， 与悬臂式加工设备相比， 其结构更紧凑， 刚度和加工精度更好， 但大多数并联机器人 工作空间小， 不能满足大尺寸件的激光加工 。 [0004]中国专利(CN108858142A)提出了一种五自由度并联机器人， 可实现复杂曲面的焊 接、 激光加工工作等， 但该结构工作空间小且对于装配精度提出较高要求； 中国专利 (CN101497193A)提出一种三分支五自由度混联激光加工机器人， 采用三分支三自由度并联 机构与二自由度串联机构串联实现五轴运动， 但其动平台安装有一定重量的串联机构转 头， 导致其动力学性能较差且位置工作空间仍有限。 现有的并联激光加工机器人方案工作 空间非常小， 杆件易干涉， 杆件惯性大， 速度不够高， 没有兼具龙门式机床和串联机器人 的 优点， 不能满足航空航天等领域大尺寸薄壁结构零部件的激光加工要求。 发明内容 [0005]本发明提供了一种面向复杂零部件激光加工的超大工作空间并联机器人， 其采用 三分支并联机构构型实现五自由度运动， 分支与机架通过滑轨连接， 结构紧凑、 制造成本 低， 同时具备高刚度和超大工作空间， 动平台可连接包括激光头在内的多种执行器， 能够实 现复合加工并保证大 型工件复杂曲面的加工精度。 [0006]针对上述问题， 本发明采用的技 术方案如下： [0007]一种面向复杂零部件激光加工的超大工作空间并联机器人， 属于机器人技术领 域， 包括机架、 动平台、 五个驱动电机、 末端执行器以及 并联连接在机架与动平台之间的第 一分支、 第二分支、 第三分支； 其中第一分支和第二分支的结构完全相同且对称分布； 所述 第一分支从机架到动平台顺序连接件有导轨一、 滑块一、 连杆二； 上述导轨一固定在机架 上， 上述滑块一与导轨一通过移动副一连接， 连杆二通过转动副一和转动副二与滑块一连 接； 连杆一通过转动副三、 转动副四和转动副五与动平台连接； 上述转动副一和转动副二垂 直相交； 上述转动副三、 转动副四和转动副 五汇交； 上述转动副三、 转动副四和转动副五替说　明　书 1/3 页 3 CN 115138964 A 3