[发明专利]一种正畸弓丝弯制机器人及弯丝运动映射模型建立方法

摘要

一种正畸弓丝弯制机器人及弯丝运动映射模型建立方法，它涉及正畸弓丝弯制技术领域。本发明通过分析和总结人手弯丝运动和机器人弯丝运动的共有特点即正畸弓丝的弯制都是由若干个弯制运动单元组成，机器人末端的执行器与人手操控的正畸钳具有相同的运动轨迹来实现弯制操作，建立弯丝运动映射模型。通过模型的建立，为仿人手正畸弓丝弯制机器人结构的设计提供指导，对正畸弓丝的数字化弯制具有重要意义。

主权项

1.一种正畸弓丝弯制机器人，由钳Ⅰ(1)、钳Ⅱ(2)、柱坐标系转台(3)、机器人主体外壳(4)四部分组成，其特征在于：所述钳Ⅰ(1)中的钳Ⅰ丝杠导轨滑台(1‑1)通过螺栓与柱坐标系转台(3)的转台(3‑3)相连接，柱坐标系转台(3)的转台(3‑3)通过螺栓与机器人主体外壳(4)内部的连接底盘(4‑6)相连接，钳Ⅱ(2)通过螺栓固定在机器人主体外壳(4)外部的外壳顶部(4‑7)；所述的钳Ⅰ(1)属于柱坐标式，它包括：钳Ⅰ丝杠导轨滑台(1‑1)、钳Ⅰ丝杠(1‑2)、钳Ⅰ旋转主动齿轮(1‑3)、钳Ⅰ锥形夹头(1‑4)、夹头外壳(1‑4‑1)、夹头夹芯(1‑4‑2)、夹头主轴(1‑4‑3)、钳Ⅰ夹紧被动齿轮(1‑5)、钳Ⅰ夹紧主动齿轮(1‑6)、挡圈(1‑7)、弹簧(1‑8)、拨叉(1‑9)、推杆(1‑10)、钳Ⅰ直线电机推杆(1‑11)、滑动挡圈(1‑12)、钳Ⅰ夹紧电机(1‑13)、钳Ⅰ旋转被动齿轮(1‑14)、钳Ⅰ支架(1‑15)、钳Ⅰ旋转电机(1‑16)、钳Ⅰ丝杠电机(1‑17)、钳Ⅰ丝杠螺母(1‑18)、钳Ⅰ旋转主轴(1‑19)、钳Ⅰ夹紧主轴(1‑20)、送丝入口(1‑21)，钳Ⅰ丝杠(1‑2)通过轴孔装配安装在钳Ⅰ丝杠导轨滑台(1‑1)中，钳Ⅰ丝杠螺母(1‑18)与钳Ⅰ丝杠(1‑2)通过螺纹相连接，钳Ⅰ丝杠电机(1‑17)通过钳Ⅰ丝杠导轨滑台(1‑1)安装在钳Ⅰ丝杠(1‑2)的末端，以驱动钳Ⅰ丝杠(1‑2)绕钳Ⅰ丝杠电机(1‑17)的电机轴旋转，使得钳Ⅰ丝杠螺母(1‑18)实现沿钳Ⅰ丝杠(1‑2)的轴向左右移动，钳Ⅰ支架(1‑15)的下底面通过螺栓与钳Ⅰ丝杠螺母(1‑18)相连接，钳Ⅰ旋转电机(1‑16)通过钳Ⅰ支架(1‑15)与钳Ⅰ旋转主动齿轮(1‑3)完成装配，以驱动钳Ⅰ旋转主动齿轮(1‑3)绕钳Ⅰ旋转电机(1‑16)的电机轴旋转，钳Ⅰ旋转被动齿轮(1‑14)、钳Ⅰ夹紧被动齿轮(1‑5)和钳Ⅰ锥形夹头(1‑4)均安装在钳Ⅰ旋转主轴(1‑19)上，钳Ⅰ旋转主轴(1‑19)为空心轴，其中钳Ⅰ旋转被动齿轮(1‑14)安装在钳Ⅰ支架(1‑15)内部，与钳Ⅰ旋转主动齿轮(1‑3)相啮合，形成一对啮合齿轮，钳Ⅰ夹紧被动齿轮(1‑5)和钳Ⅰ锥形夹头(1‑4)安装在钳Ⅰ支架(1‑15)外部，送丝入口(1‑21)位于钳Ⅰ旋转主轴(1‑18)的左侧，正畸弓丝(5)通过送丝入口(1‑21)穿过钳Ⅰ旋转主轴(1‑19)的内部，可以将待弯制的正畸弓丝(5)送至位于钳Ⅰ旋转主轴(1‑19)末端的钳Ⅰ锥形夹头(1‑4)，完成机器人的送丝，其中钳Ⅰ锥形夹头(1‑4)由夹头外壳(1‑4‑1)、夹头夹芯(1‑4‑2)、夹头主轴(1‑4‑3)组成，夹头外壳(1‑4‑1)通过螺纹与夹头主轴(1‑4‑3)相连接，夹头夹芯(1‑4‑2)位于旋转夹头外壳(1‑4‑1)和夹头主轴(1‑4‑3)的中间，当顺时针旋转夹头外壳(1‑4‑1)时，夹头外壳(1‑4‑1)与夹头主轴(1‑4‑3)之间的空间缩小，此时夹头夹芯(1‑4‑2)受到夹头外壳(1‑4‑1)的挤压，使得夹头夹芯(1‑4‑2)保持夹紧状态，以实现对正畸弓丝(5)的夹紧，反之，逆时针旋转夹头夹芯(1‑4‑2)实现了对正畸弓丝(5)的松开；钳Ⅰ夹紧被动齿轮(1‑5)与钳Ⅰ夹紧主动齿轮(1‑6)相啮合，形成一对啮合齿轮，钳Ⅰ夹紧电机(1‑13)通过螺纹连接安装在钳Ⅰ支架(1‑15)的上顶面，钳Ⅰ夹紧电机(1‑13)的主轴与钳Ⅰ夹紧主轴(1‑20)相连接，以驱动钳Ⅰ夹紧主轴(1‑20)绕轴向旋转，拨叉(1‑9)、滑动挡圈(1‑12)、弹簧(1‑8)、挡圈(1‑7)和钳Ⅰ夹紧主动齿轮(1‑6)通过轴孔装配从左至右依次的被安装在钳Ⅰ夹紧主轴(1‑20)上，拨叉(1‑9)通过螺栓与滑动挡圈(1‑12)相连接，弹簧(1‑8)被镶嵌在滑动挡圈(1‑12)和挡圈(1‑7)中，挡圈(1‑7)通过螺栓与钳Ⅰ夹紧主动齿轮(1‑6)相连接，钳Ⅰ夹紧主轴(1‑20)远离电机主轴方向的末端设有轴肩，用于限定钳Ⅰ夹紧主轴(1‑20)上已装配零件的位置，推杆(1‑10)末端安装有钳Ⅰ直线电机推杆(1‑11)，推杆(1‑10)与推杆(1‑10)垂直下方的拨叉(1‑9)相连接，钳Ⅰ直线电机推杆(1‑11)安置在钳Ⅰ夹紧电机(1‑13)上，当钳Ⅰ直线电机推杆(1‑11)推动或拉回推杆(1‑10)时，与推杆(1‑10)相连接的拨叉(1‑9)可带动滑动挡圈(1‑12)、弹簧(1‑8)、挡圈(1‑7)和钳Ⅰ夹紧主动齿轮(1‑6)沿钳Ⅰ夹紧主轴(1‑20)轴向左右移动，进而控制钳Ⅰ夹紧主动齿轮(1‑6)与钳Ⅰ夹紧被动齿轮(1‑5)的啮合情况，另外，钳Ⅰ夹紧电机(1‑13)可驱动钳Ⅰ夹紧被动齿轮(1‑5)绕钳Ⅰ夹紧主轴(1‑20)旋转，从而控制与钳Ⅰ夹紧被动齿轮(1‑5)相连的钳Ⅰ锥形夹头(1‑4)的顺时旋转或逆时旋转，最终实现了对正畸弓丝(5)的夹紧与松开；所述的钳Ⅱ(2)属于直角坐标式，它包括：钳Ⅱ可动钳口(2‑1)、可动楔形滑块(2‑1‑1)、钳Ⅱ固定钳口(2‑2)、夹紧滑块(2‑3)、夹紧楔形滑块(2‑3‑1)、钳Ⅱ直线电机推杆(2‑4)、直线电机(2‑5)、钳Ⅱ旋转被动齿轮(2‑6)、钳Ⅱ外壳(2‑7)、钳Ⅱ丝杠(2‑8)、钳Ⅱ丝杠电机(2‑9)、钳Ⅱ丝杠螺母(2‑10)、钳Ⅱ旋转主动齿轮(2‑11)、钳Ⅱ旋转电机(2‑12)、复位弹簧(2‑13)，以钳Ⅱ可动钳口(2‑1)垂直向下为参考方向，钳Ⅱ丝杠电机(2‑9)安装在钳Ⅱ外壳(2‑7)的顶部，以驱动钳Ⅱ丝杠(2‑8)，其中钳Ⅱ丝杠(2‑8)与钳Ⅱ丝杠螺母(2‑10)通过螺纹连接配合，通过钳Ⅱ丝杠电机(2‑9)驱动钳Ⅱ丝杠(2‑8)可以实现钳Ⅱ丝杠螺母(2‑10)沿钳Ⅱ丝杠(2‑8)轴线方向上下移动；直线电机(2‑5)、钳Ⅱ旋转被动齿轮(2‑6)、钳Ⅱ旋转主动齿轮(2‑11)以及钳Ⅱ旋转电机(2‑12)均安装在钳Ⅱ丝杠螺母(2‑10)内，其中钳Ⅱ旋转电机(2‑12)与钳Ⅱ旋转主动齿轮(2‑11)通过轴孔配合相连接，钳Ⅱ旋转主动齿轮(2‑11)与钳Ⅱ旋转被动齿轮(2‑6)相啮合，形成一对啮合齿轮，以实现钳Ⅱ旋转被动齿轮(2‑6)的旋转，另外，直线电机(2‑5)通过轴孔配合被安装在钳Ⅱ旋转被动齿轮(2‑6)中，钳Ⅱ直线电机推杆(2‑4)安装在直线电机(2‑5)中，在直线电机(2‑5)和钳Ⅱ旋转被动齿轮(2‑6)的作用下，钳Ⅱ直线电机推杆(2‑4)既可实现绕钳Ⅱ旋转被动齿轮(2‑6)的轴线进行旋转，又可沿钳Ⅱ旋转被动齿轮(2‑6)的轴线进行平移；夹紧滑块(2‑3)通过螺栓连接固定在钳Ⅱ直线电机推杆(2‑4)上，夹紧滑块(2‑3)上装有夹紧楔形滑块(2‑3‑1)，而钳Ⅱ可动钳口(2‑1)上装有可动楔形滑块(2‑1‑1)，当钳Ⅱ直线电机推杆(2‑4)被直线电机(2‑5)推出时，夹紧楔形滑块(2‑3‑1)与可动楔形滑块(2‑1‑1)发生挤压，推动钳Ⅱ可动钳口(2‑1)向钳Ⅱ固定钳口(2‑2)方向移动，实现了钳Ⅱ(2)对正畸弓丝(5)的夹紧，当钳Ⅱ直线电机推杆(2‑4)被直线电机(2‑5)拉回时，夹紧楔形滑块(2‑3‑1)与可动楔形滑块(2‑1‑1)发生分离，复位弹簧(2‑13)将钳Ⅱ可动钳口(2‑1)推离钳Ⅱ固定钳口(2‑2)，实现了钳Ⅱ(2)对正畸弓丝(5)的松开。