多自由度混联调姿装配机器人

1.本发明属于重型装备制造领域的大部件对接和装配设备技术领域，特别涉及一种多自由度混联调姿装配机器人。


背景技术：

2.在对大型航天器进行运输和装配时，常常需要对大型航天器进行多自由度的调姿，从而使大型航天器顺利装配。由于大型航天器的质量和体积较大，人工一般无法精确调整姿态，因此需要借助自动化调姿设备进行运输和调姿。现有的大承载自动化调姿设备通常只能实现宏观上的六自由度调节，例如中国专利cn201720604178.6公开的一种大型航天器姿态调整工装，通过拨动旋转手柄，对大型航天器的水平方向旋转角度进行调节；操作升降机构可对大型航天器的高度进行调节。但是无法对大型航天器进行精准调姿。因此设计一种具有微观自由度调节的大承载多自由度调姿装配机器人对满足大型航天器精准调姿具有重要意义。


技术实现要素：

3.针对以上情况，本发明提供了一种多自由度混联调姿装配机器人，具有宏观三自由度，微观六自由度调节的大承载多自由度调姿装配机器人以解决上述问题。
4.本发明采用的技术方案是一种多自由度混联调姿装配机器人，其包括俯仰倾倒模块、方位回转模块、升降模块、全向移动模块、支腿和支撑停放模块，所述俯仰倾倒模块设于所述全向移动模块的全向移动车架上，且所述俯仰倾倒模块包括俯仰反转架、俯仰支撑架、俯仰滑台、俯仰导轨、俯仰丝杠、俯仰电机、支撑架下支座、俯仰滑块和反转架下支座，所述俯仰反转架的第一端通过转动副与所述反转架下支座连接，且所述俯仰反转架的中间部与所述俯仰支撑架的第一端转动连接，所述俯仰支撑架的第二端与所述支撑架下支座转动连接，所述支撑架下支座固定设于所述全向移动车架上，所述反转架下支座设于所述俯仰滑台上，所述俯仰导轨以及所述俯仰丝杠对称设于所述全向移动车架的两侧，且所述俯仰导轨位于所述俯仰丝杠的外侧，所述俯仰电机通过减速器与所述俯仰丝杠的一端连接，且所述俯仰滑块对称设于所述俯仰滑台的两侧，所述俯仰滑块与所述俯仰导轨滑动连接，且所述俯仰滑台的两侧对称设有滑台丝母，所述滑台丝母与所述俯仰丝杠传动连接；所述方位回转模块通过回转支撑架滑动设于所述升降模块上，且所述升降模块设于所述俯仰反转架上，所述升降模块包括第一升降导轨、第一升降滑块、第二升降导轨、第二升降滑块、升降丝杠、升降电机、升降吊带和升降吊带卡槽，所述第一升降导轨和第二升降导轨分别对称设于所述俯仰反转架内侧上端面和下端面的两侧，且所述第一升降滑块均布设于所述后连接块的上端面，所述第二升降滑块均布设于所述前连接块的下端面，所述第一升降滑块滑动设于所述第一升降导轨上，且所述第二升降滑块滑动设于所述第二升降导轨上，所述升降丝杠对称设于所述俯仰反转架上，且所述升降丝杠的一端通过减速器与所述升降电机连接，所述回转支撑架中对称设有升降丝母，且所述升降丝杠与所述升降丝母传动连接，所述升
降吊带卡槽设于所述俯仰反转架的顶端，且所述升降吊带的第一端与所述升降吊带卡槽连接，所述升降吊带的第二端与所述回转支撑架连接；所述全向移动模块设于所述俯仰倾倒模块下方，且所述全向移动模块的边角处均布设有所述支腿，且所述每组支腿的中间处均设有所述支撑停放模块。
5.优选地，所述俯仰滑台上还设有所述俯仰编码器，且所述俯仰编码器与设于所述俯仰反转架一侧的齿轮相啮合，通过齿轮啮合传动，所述俯仰编码器能实时检测所述俯仰反转架的翻转角度。
6.进一步地，所述方位回转模块包括回转支撑架、转盘轴承、方位回转电机、方位回转编码器、后连接块、前托板、前连接块和方位回转齿轮，所述转盘轴承设于所述回转支撑架上，且所述回转支撑架第一端面的边角处设有所述前连接块，所述前托板设于所述前连接块上且与所述回转支撑架固定连接，所述后连接块设于所述回转支撑架第二端面的边角处，所述方位回转齿轮对称设于所述回转支撑架的顶部，且所述方位回转齿轮与所述转盘轴承外侧的轮齿相啮合，所述方位回转齿轮与所述方位回转电机的输出轴连接，且所述方位回转电机固定设于所述回转支撑架上，所述方位回转编码器设于所述转盘轴承的一侧且与所述转盘轴承外侧的轮齿相啮合。
7.进一步地，所述全向移动模块包括全向移动车架、全向移动外壳、吊环、麦克纳姆轮组、无线接收器、驱动器、蓄电池、自动收线器和全向移动底盘，所述全向移动车架和全向移动外壳设于所述全向移动底盘上，且所述吊环设于所述全向移动车架上，所述麦克纳姆轮组对称设于所述全向移动底盘的边角处，且每组所述麦克纳姆轮组均包括左旋麦克纳姆轮组和右旋麦克纳姆轮组，所述无线接收器、驱动器、蓄电池以及自动收线器均设于所述全向移动底盘上，且所述蓄电池位于所述全向移动底盘的中间处，所述驱动器对称设于所述蓄电池的两侧，所述无线接收器和自动收线器分别设于所述全向移动底盘的前端和后端。
8.进一步地，所述左旋麦克纳姆轮组和右旋麦克纳姆轮组均包括麦克纳姆轮、回形架、导柱、电机减速器、碟簧、连接支架、端盖、轮轴、轴承、减振块和输出轴，所述左旋麦克纳姆轮组和右旋麦克纳姆轮组分别通过所述回形架固定设于所述全向移动车架上，且所述轮轴的中间部通过轴承支撑于所述连接支架上，且所述连接支架的两侧对称设有所述麦克纳姆轮，所述麦克纳姆轮分别与所述轮轴的第一端和第二端连接，且所述轮轴的第一端通过输出轴与所述电机减速器连接，所述减振块设于所述连接支架上轴承座的外侧，且所述减振块的上端对称设有所述导柱，所述连接支架上设有所述回形架，所述导柱的一端穿过所述回形架，且所述导柱外侧设有所述碟簧，所述碟簧位于所述回形架与所述减振块之间。
9.进一步地，所述支腿通过转接件固定设于所述全向移动底盘上，且所述支腿包括转接件、y向平移模块、x向平移模块和z向升降模块，所述y向平移模块包括y向丝杠、y向滑块、y向电机、y向皮带传动组件、y向导轨和y向底座，所述y向丝杠设于所述y向底座上，所述y向电机固定设于所述y向底座上，且所述y向电机通过所述y向皮带传动组件与所述y向丝杠传动连接，所述y向导轨对称设于所述y向底座的两侧，所述y向滑块均布设于所述转接件的边角处，且所述转接件的底部设有y向丝母，所述y向滑块滑动设于所述y向导轨上，且所述y向丝母与所述y向丝杠传动连接，所述x向平移模块包括x向滑块、x向导轨、x向丝杠、x向底座、x向皮带传动组件和x向电机，所述x向丝杠设于所述x向底座上，所述x向电机固定设于所述x向底座上，且所述x向电机通过所述x向皮带传动组件与所述x向丝杠传动连接，所
述x向导轨对称设于所述x向底座的两侧，所述x向滑块均布设于所述y向底座底部的边角处，且所述y向底座的底部x向丝母，所述x向滑块滑动设于所述x向导轨上，且所述x向丝母与所述x向丝杠传动连接，所述z向升降模块包括z向固定板、z向限位器、z向电机、z向皮带传动组件、z向立板、z向底座、z向支撑座、z向丝母、z向丝杠和z向导轨，所述z向固定板设于所述x向底座第一侧面的上端，且所述z向电机设于所述x向底座的第二侧面，且所述x向底座的第一侧面对称设有所述z向导轨，所述z向丝杠设于所述x向底座的第一侧面，且所述z向丝杠的第一端支撑于所述z向支撑座上，所述z向丝杠的第二端通过所述z向皮带传动组件与所述z向电机传动连接，所述z向立板的底部通过球铰副连接有所述z向底座，且所述z向立板的第一侧面设有所述z向滑块及z向丝母，所述z向滑块滑动设于所述z向导轨上，且所述z向丝母与所述z向丝杠传动连接，所述z向限位器设于所述x向底座第三侧面的中间处及下端。
10.进一步地，所述支撑停放模块设于所述每组支腿的中间处，且所述支撑停放模块的支撑外壳与所述全向移动底盘连接，所述支撑停放模块包括支撑杆、手摇杆和支撑外壳，所述支撑外壳中设有蜗轮蜗杆传动器，所述支撑杆与所述蜗杆连接，且所述手摇杆的第一端与所述蜗轮连接，通过转动所述手摇杆能带动所述支撑杆上下移动。
11.本发明的特点和有益效果是：
12.1、本发明提供的一种多自由度混联调姿装配机器人，俯仰倾倒模块采用曲柄滑块可以带动调姿部件0-95
°
往返翻转，且俯仰反转架、俯仰支撑架及俯仰滑台形成一个三角形，通过电机减速器带动丝杠转动，继而把螺母的转动变成直线运动，使得俯仰反转架的一端在俯仰导轨上滑动，进而实现调姿部件的翻转动作。
13.2、本发明提供的一种多自由度混联调姿装配机器人，升降模块采用两组对称的升降丝杠作为传动机构，同时升降电机采用交流伺服电机，有利于保证升降模块0.5mm的升降精度，同时可以提供足够的推力，还可以保证升降过程灵活、平稳。
14.3、本发明提供的一种多自由度混联调姿装配机器人，方位回转模块中转盘轴承的外圈通过适配器与调姿部件连接，且内圈固定在俯仰反转架上，通过方位回转齿轮驱动转盘轴承来实现调姿部件360
°
的回转动作。
15.4、本发明提供的一种多自由度混联调姿装配机器人，支腿具有六个自由度，分别通过y向平移模块、x向平移模块、z向升降模块及与z向立板球铰副连接的z向底座协同运动，可以实现支腿三个方向的移动和俯仰、翻滚、偏航等运动。同时为保证调姿过程的安全及可靠性，调姿过程中，每个自由度的调姿均可独立进行，亦可以联动，最终可以由每个支腿各自由度的姿态综合确定系统姿态。
附图说明
16.图1是本发明的整体结构示意图；
17.图2是本发明的底面结构示意图；
18.图3是本发明的俯仰倾倒模块结构示意图；
19.图4是本发明的俯仰倾倒模块底部连接处局部放大图；
20.图5是本发明的方位回转模块结构示意图；
21.图6是本发明的升降模块结构示意图；
22.图7是本发明的升降模块与方位回转模块连接处局部放大图；
23.图8是本发明的升降模块结构背部连接示意图；
24.图9是本发明的全向移动模块结构示意图；
25.图10是本发明的全向移动模块内部结构示意图；
26.图11是本发明的麦克纳姆轮组结构示意图；
27.图12是本发明的麦克纳姆轮组刨面结构示意图；
28.图13是本发明的支腿结构示意图；
29.图14是本发明的支腿中z相升降模块结构示意图；
30.图15是本发明的支撑停放模块结构示意图；
31.图16是本发明的构型原理图。
32.主要附图标记：
33.俯仰倾倒模块1；俯仰反转架1-1；俯仰支撑架1-2；俯仰滑台1-3；俯仰导轨1-4；俯仰丝杠1-5；俯仰电机1-6；支撑架下支座1-7；俯仰滑块1-8；反转架下支座1-9；俯仰编码器1-10；方位回转模块2；回转支撑架2-1；转盘轴承2-2；方位回转电机2-3；方位回转编码器2-4；后连接块2-5；前托板2-6；前连接块2-7；方位回转齿轮2-8；升降模块3；第一升降导轨3-1；第一升降滑块3-2；第二升降导轨3-3；第二升降滑块3-4；升降丝杠3-5；升降电机3-6；升降吊带3-7；升降吊带卡槽3-8；全向移动模块4；全向移动车架4-1；全向移动外壳4-2；吊环4-3；左旋麦克纳姆轮组4-4；麦克纳姆轮4-4-1；回形架4-4-2；导柱4-4-3；电机减速器4-4-4；碟簧4-4-5；连接支架4-4-6；端盖4-4-7；轮轴4-4-8；轴承4-4-9；减振块4-4-10；输出轴4-4-11；右旋麦克纳姆轮组4-5；无线接收器4-6；驱动器4-7；蓄电池4-8；自动收线器4-9；全向移动底盘4-10；支腿5；转接件5-1-1；y向丝杠5-1-2；y向滑块5-1-3；y向电机5-1-4；y向皮带传动组件5-1-5；y向导轨5-1-6；y向底座5-1-7；x向滑块5-1-8；x向导轨5-1-9；x向丝杠5-1-10；x向底座5-1-11；x向皮带传动组件5-1-12；x向电机5-1-13；z向固定板5-1-14；z向限位器5-1-15；z向电机5-1-16；z向皮带传动组件5-1-17；z向立板5-1-18；z向底座5-1-19；z向支撑座5-1-20；z向丝母5-1-21；z向丝杠5-1-22；z向导轨5-1-23；支撑停放模块6；支撑杆6-1；手摇杆6-2；支撑外壳6-3。
具体实施方式
34.为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。
35.本发明提供一种多自由度混联调姿装配机器人，如图1和图2所示，其包括俯仰倾倒模块1、方位回转模块2、升降模块3、全向移动模块4、支腿5和支撑停放模块6。
36.如图3和图4所示，俯仰倾倒模块2设于全向移动模块4的全向移动车架上，且俯仰倾倒模块包括俯仰反转架1-1、俯仰支撑架1-2、俯仰滑台1-3、俯仰导轨1-4、俯仰丝杠1-5、俯仰电机1-6、支撑架下支座1-7、俯仰滑块1-8和反转架下支座1-9，俯仰反转架1-1的第一端通过转动副与反转架下支座1-9连接，且俯仰反转架1-1的中间部与俯仰支撑架1-2的第一端转动连接，俯仰支撑架1-2的第二端与支撑架下支座1-7转动连接，支撑架下支座1-7固定设于全向移动车架4-1上，反转架下支座1-9设于俯仰滑台1-3上，俯仰导轨1-4以及俯仰丝杠1-5对称设于全向移动车架4-1的两侧，且俯仰导轨1-4位于俯仰丝杠1-5的外侧，俯仰
电机1-6通过减速器与俯仰丝杠1-5的一端连接，且俯仰滑块1-8对称设于俯仰滑台1-3的两侧，俯仰滑块1-8与俯仰导轨1-4滑动连接，且俯仰滑台1-3的两侧对称设有滑台丝母，滑台丝母与俯仰丝杠1-5传动连接。
37.进一步地，俯仰滑台1-3上还设有俯仰编码器1-10，且俯仰编码器1-10与设于俯仰反转架1-1一侧的齿轮相啮合，通过齿轮啮合传动，俯仰编码器1-10能实时检测俯仰反转架1-1的翻转角度。
38.如图5所示，方位回转模块2通过回转支撑架2-1滑动设于升降模块3上，且方位回转模块2包括回转支撑架2-1、转盘轴承2-2、方位回转电机2-3、方位回转编码器2-4、后连接块2-5、前托板2-6、前连接块2-7和方位回转齿轮2-8，转盘轴承2-2设于回转支撑架2-1上，且回转支撑架2-1第一端面的边角处设有前连接块2-7，前托板2-6设于前连接块2-7上且与回转支撑架2-1固定连接，后连接块2-5设于回转支撑架2-1第二端面的边角处，方位回转齿轮2-8对称设于回转支撑架2-1的顶部，且方位回转齿轮2-8与转盘轴承2-2外侧的轮齿相啮合，方位回转齿轮2-8与方位回转电机2-3的输出轴连接，且方位回转电机2-3固定设于回转支撑架2-1上，方位回转编码器2-4设于转盘轴承2-2的一侧且与转盘轴承2-2外侧的轮齿相啮合。
39.如图6～图8所示，升降模块3设于俯仰反转架1-1上，且升降模块包括第一升降导轨3-1、第一升降滑块3-2、第二升降导轨3-3、第二升降滑块3-4、升降丝杠3-5、升降电机3-6、升降吊带3-7和升降吊带卡槽3-8，第一升降导轨3-1和第二升降导轨3-2分别对称设于俯仰反转架1-1内侧上端面和下端面的两侧，且第一升降滑块3-3均布设于后连接块2-5的上端面，第二升降滑块3-4均布设于前连接块2-7的下端面，第一升降滑块3-3滑动设于第一升降导轨3-1上，且第二升降滑块3-4滑动设于第二升降导轨3-2上，升降丝杠3-5对称设于俯仰反转架1-1上，且升降丝杠3-5的一端通过减速器与升降电机3-6连接，回转支撑架2-1中对称设有升降丝母，且升降丝杠3-5与升降丝母传动连接，升降吊带卡槽3-8设于俯仰反转架1-1的顶端，且升降吊带3-7的第一端与升降吊带卡槽3-8连接，升降吊带3-7的第二端与回转支撑架2-1连接。
40.如图9和图10所示，全向移动模块4设于俯仰倾倒模块1下方，且全向移动模块4包括全向移动车架4-1、全向移动外壳4-2、吊环4-3、麦克纳姆轮组、无线接收器4-6、驱动器4-7、蓄电池4-8、自动收线器4-9和全向移动底盘4-10，全向移动车架4-1和全向移动外壳4-2设于全向移动底盘4-10上，且吊环4-3设于全向移动车架4-1上，麦克纳姆轮组对称设于全向移动底盘4-10的边角处，且每组麦克纳姆轮组均包括左旋麦克纳姆轮组4-4和右旋麦克纳姆轮组4-5，无线接收器4-6、驱动器4-7、蓄电池4-8以及自动收线器4-9均设于全向移动底盘4-10上，且蓄电池4-8位于全向移动底盘4-10的中间处，4-7驱动器对称设于蓄电池4-8的两侧，无线接收器4-6和自动收线器4-9分别设于全向移动底盘4-10的前端和后端。
41.如图11和图12所示，左旋麦克纳姆轮组4-4和右旋麦克纳姆轮组4-5均包括麦克纳姆轮4-4-1、回形架4-4-2、导柱4-4-3、电机减速器4-4-4、碟簧4-4-5、连接支架4-4-6、端盖4-4-7、轮轴4-4-8、轴承4-4-9、减振块4-4-10和输出轴4-4-11，左旋麦克纳姆轮组4-4和右旋麦克纳姆轮组4-5分别通过回形架4-4-2固定设于全向移动车架4-1上，且轮轴4-4-8的中间部通过轴承4-4-9支撑于连接支架4-4-6上，且连接支架4-4-6的两侧对称设有麦克纳姆轮4-4-1，麦克纳姆轮4-4-1分别与轮轴4-4-8的第一端和第二端连接，且轮轴4-4-8的第一
端通过输出轴4-4-11与电机减速器4-4-4连接，减振块4-4-10设于连接支架4-4-6上轴承座的外侧，且减振块4-4-10的上端对称设有导柱4-4-3，连接支架4-4-6上设有回形架4-4-2，导柱4-4-3的一端穿过回形架4-4-2，且导柱4-4-3外侧设有碟簧4-4-5，碟簧4-4-5位于回形架4-4-2与减振块4-4-10之间。
42.如图13和图14所示，全向移动模块4的边角处均布设有支腿5，支腿5通过转接件5-1-1固定设于全向移动底盘4-1上，且支腿5包括转接件5-1-1、y向平移模块、x向平移模块和z向升降模块，y向平移模块包括y向丝杠5-1-2、y向滑块5-1-3、y向电机5-1-4、y向皮带传动组件5-1-5、y向导轨5-1-6和y向底座5-1-7，y向丝杠5-1-2设于y向底座5-1-7上，y向电机5-1-4固定设于y向底座5-1-7上，且y向电机5-1-4通过y向皮带传动组件5-1-5与y向丝杠5-1-2传动连接，y向导轨5-1-6对称设于y向底座5-1-7的两侧，y向滑块5-1-3均布设于转接件5-1-1的边角处，且转接件5-1-1的底部设有y向丝母，y向滑块5-1-3滑动设于y向导轨5-1-6上，且y向丝母与y向丝杠5-1-2传动连接。
43.如图13和图14所示，x向平移模块包括x向滑块5-1-8、x向导轨5-1-9、x向丝杠5-1-10、x向底座5-1-11、x向皮带传动组件5-1-12和x向电机5-1-13，x向丝杠5-1-10设于x向底座5-1-11上，x向电机5-1-13固定设于x向底座5-1-11上，且x向电机5-1-13通过x向皮带传动组件5-1-12与x向丝杠5-1-10传动连接，x向导轨5-1-9对称设于x向底座5-1-11的两侧，x向滑块5-1-8均布设于y向底座5-1-11底部的边角处，且y向底座5-1-11的底部x向丝母，x向滑块5-1-8滑动设于x向导轨5-1-9上，且x向丝母与x向丝杠5-1-10传动连接，
44.如图13和图14所示，z向升降模块包括z向固定板5-1-14、z向限位器5-1-15、z向电机5-1-16、z向皮带传动组件5-1-17、z向立板5-1-18、z向底座5-1-19、z向支撑座5-1-20、z向丝母5-1-21、z向丝杠5-1-22和z向导轨5-1-23，z向固定板5-1-14设于x向底座5-1-11第一侧面的上端，且z向电机5-1-16设于x向底座5-1-11的第二侧面，且x向底座5-1-11的第一侧面对称设有z向导轨5-1-23，z向丝杠5-1-22设于x向底座5-1-11的第一侧面，且z向丝杠5-1-22的第一端支撑于z向支撑座5-1-20上，z向丝杠5-1-22的第二端通过z向皮带传动组件5-1-17与z向电机5-1-16传动连接，z向立板5-1-18的底部通过球铰副连接有z向底座5-1-19，且z向立板5-1-18的第一侧面设有z向滑块及z向丝母5-1-21，z向滑块滑动设于z向导轨5-1-23上，且z向丝母5-1-21与z向丝杠5-1-22传动连接，z向限位器5-1-15设于x向底座5-1-11第三侧面的中间处及下端。
45.如图15所示，每组支腿5的中间处均设有支撑停放模块6，且支撑停放模块6设于每组支腿5的中间处，且支撑停放模块6的支撑外壳6-3与全向移动底盘4-10连接，支撑停放模块6包括支撑杆6-1、手摇杆6-2和支撑外壳6-3，支撑外壳6-3中设有蜗轮蜗杆传动器，支撑杆6-1与蜗杆连接，且手摇杆6-2的第一端与蜗轮连接，通过转动手摇杆6-2能带动支撑杆6-1上下移动。
46.本发明的具体操作步骤如下：
47.如图1～图16所示，本发明的一种多自由度混联调姿装配机器人，其包括俯仰倾倒模块1、方位回转模块2、升降模块3、全向移动模块4、支腿5和支撑停放模块6，俯仰倾倒模块1设于全向移动模块4的全向移动车架4-1上，且方位回转模块2通过回转支撑架2-1滑动设于升降模块3上，全向移动模块4的边角处均布设有支腿5，且每组支腿5的中间处均设有支撑停放模块6。
48.在具体调姿过程中，首先将航天器通过适配器固定在转盘轴承2-2的外圈，而俯仰倾倒模块1采用曲柄滑块结构，通过俯仰电机1-6驱动俯仰丝杠1-5转动，由滑台丝母将俯仰丝杠1-5的转动变成直线运动，使得俯仰反转架1-1的一端沿俯仰导轨1-4滑动，可以实现航天器0-95
°
的翻转。升降模块3设于俯仰反转架1-1上，通过升降电机3-6驱动升降丝杠3-5转动，进而带动回转支撑架2-1在对称布置的第一升降导轨3-1及第二升降导轨3-3上滑动，不仅可以提供足够的推力，还可以保证升降过程灵活、平稳。方位回转模块2通过方位回转电机2-3驱动方位回转齿轮2-8，继而通过齿轮啮合传动带动转盘轴承2-2，进而实现航天器360
°
的回转动作。同时支腿5具有六个自由度，分别通过y向平移模块、x向平移模块、z向升降模块及与z向立板球铰副连接的z向底座协同运动，可以实现支腿三个方向的移动和俯仰、翻滚、偏航等运动。其中y向平移模块采用带传动，整个传动系统通过电机、减速器、带传动最终驱动y向丝杠5-1-2，y向丝杠5-1-2上的丝母通过转接件5-1-1与调姿平台相连接，从而实现调姿平台沿y向的位姿调整。当独立调姿模块为被动模式时，则在相应结构上去除电机抱闸与减速器，从而实现x向随动；而x向平移模块采用带传动，整个传动系统通过电机、减速器、带传动最终驱动x向丝杠5-1-10，x向丝杠5-1-10上的丝母通过与y向平移模块的y向底座5-1-11相连接，传递运动，从而实现调姿平台沿x向的位姿调整；而z向升降模块采用带传动，传动系统通过电机、减速器、带传动最终驱动z向丝杠5-1-22，z向丝杠5-1-22上的丝母通过与x向底座5-1-11相连接，实现调姿平台沿z向的位姿调整，同时z向升降模块传递的力通过z向导轨5-1-23传递到z向立板5-1-18，传动到球铰支撑的z向底座5-1-19上，起到卸载的作用。进一步同时为保证支腿5调姿过程的安全及可靠性，调姿过程中，支腿5的每个自由度的调姿均可独立进行，亦可以联动，最终可以由每个支腿各自由度的姿态综合确定系统姿态。
49.以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种多自由度混联调姿装配机器人，其特征在于，其包括俯仰倾倒模块、方位回转模块、升降模块、全向移动模块、支腿和支撑停放模块，所述俯仰倾倒模块设于所述全向移动模块的全向移动车架上，且所述俯仰倾倒模块包括俯仰反转架、俯仰支撑架、俯仰滑台、俯仰导轨、俯仰丝杠、俯仰电机、支撑架下支座、俯仰滑块和反转架下支座，所述俯仰反转架的第一端通过转动副与所述反转架下支座连接，且所述俯仰反转架的中间部与所述俯仰支撑架的第一端转动连接，所述俯仰支撑架的第二端与所述支撑架下支座转动连接，所述支撑架下支座固定设于所述全向移动车架上，所述反转架下支座设于所述俯仰滑台上，所述俯仰导轨以及所述俯仰丝杠对称设于所述全向移动车架的两侧，且所述俯仰导轨位于所述俯仰丝杠的外侧，所述俯仰电机通过减速器与所述俯仰丝杠的一端连接，且所述俯仰滑块对称设于所述俯仰滑台的两侧，所述俯仰滑块与所述俯仰导轨滑动连接，且所述俯仰滑台的两侧对称设有滑台丝母，所述滑台丝母与所述俯仰丝杠传动连接；所述方位回转模块通过回转支撑架滑动设于所述升降模块上，且所述升降模块设于所述俯仰反转架上，所述升降模块包括第一升降导轨、第一升降滑块、第二升降导轨、第二升降滑块、升降丝杠、升降电机、升降吊带和升降吊带卡槽，所述第一升降导轨和第二升降导轨分别对称设于所述俯仰反转架内侧上端面和下端面的两侧，且所述第一升降滑块均布设于所述后连接块的上端面，所述第二升降滑块均布设于所述前连接块的下端面，所述第一升降滑块滑动设于所述第一升降导轨上，且所述第二升降滑块滑动设于所述第二升降导轨上，所述升降丝杠对称设于所述俯仰反转架上，且所述升降丝杠的一端通过减速器与所述升降电机连接，所述回转支撑架中对称设有升降丝母，且所述升降丝杠与所述升降丝母传动连接，所述升降吊带卡槽设于所述俯仰反转架的顶端，且所述升降吊带的第一端与所述升降吊带卡槽连接，所述升降吊带的第二端与所述回转支撑架连接；所述全向移动模块设于所述俯仰倾倒模块下方，且所述全向移动模块的边角处均布设有所述支腿，且所述每组支腿的中间处均设有所述支撑停放模块。2.根据权利要求1所述的多自由度混联调姿装配机器人，其特征在于，所述俯仰滑台上还设有所述俯仰编码器，且所述俯仰编码器与设于所述俯仰反转架一侧的齿轮相啮合，通过齿轮啮合传动，所述俯仰编码器能实时检测所述俯仰反转架的翻转角度。3.根据权利要求1所述的多自由度混联调姿装配机器人，其特征在于，所述方位回转模块包括回转支撑架、转盘轴承、方位回转电机、方位回转编码器、后连接块、前托板、前连接块和方位回转齿轮，所述转盘轴承设于所述回转支撑架上，且所述回转支撑架第一端面的边角处设有所述前连接块，所述前托板设于所述前连接块上且与所述回转支撑架固定连接，所述后连接块设于所述回转支撑架第二端面的边角处，所述方位回转齿轮对称设于所述回转支撑架的顶部，且所述方位回转齿轮与所述转盘轴承外侧的轮齿相啮合，所述方位回转齿轮与所述方位回转电机的输出轴连接，且所述方位回转电机固定设于所述回转支撑架上，所述方位回转编码器设于所述转盘轴承的一侧且与所述转盘轴承外侧的轮齿相啮合。4.根据权利要求1所述的多自由度混联调姿装配机器人，其特征在于，所述全向移动模块包括全向移动车架、全向移动外壳、吊环、麦克纳姆轮组、无线接收器、驱动器、蓄电池、自动收线器和全向移动底盘，所述全向移动车架和全向移动外壳设于所述全向移动底盘上，
且所述吊环设于所述全向移动车架上，所述麦克纳姆轮组对称设于所述全向移动底盘的边角处，且每组所述麦克纳姆轮组均包括左旋麦克纳姆轮组和右旋麦克纳姆轮组，所述无线接收器、驱动器、蓄电池以及自动收线器均设于所述全向移动底盘上，且所述蓄电池位于所述全向移动底盘的中间处，所述驱动器对称设于所述蓄电池的两侧，所述无线接收器和自动收线器分别设于所述全向移动底盘的前端和后端。5.根据权利要求4所述的多自由度混联调姿装配机器人，其特征在于，所述左旋麦克纳姆轮组和右旋麦克纳姆轮组均包括麦克纳姆轮、回形架、导柱、电机减速器、碟簧、连接支架、端盖、轮轴、轴承、减振块和输出轴，所述左旋麦克纳姆轮组和右旋麦克纳姆轮组分别通过所述回形架固定设于所述全向移动车架上，且所述轮轴的中间部通过轴承支撑于所述连接支架上，且所述连接支架的两侧对称设有所述麦克纳姆轮，所述麦克纳姆轮分别与所述轮轴的第一端和第二端连接，且所述轮轴的第一端通过输出轴与所述电机减速器连接，所述减振块设于所述连接支架上轴承座的外侧，且所述减振块的上端对称设有所述导柱，所述连接支架上设有所述回形架，所述导柱的一端穿过所述回形架，且所述导柱外侧设有所述碟簧，所述碟簧位于所述回形架与所述减振块之间。6.根据权利要求1所述的多自由度混联调姿装配机器人，其特征在于，所述支腿通过转接件固定设于所述全向移动底盘上，且所述支腿包括转接件、y向平移模块、x向平移模块和z向升降模块，所述y向平移模块包括y向丝杠、y向滑块、y向电机、y向皮带传动组件、y向导轨和y向底座，所述y向丝杠设于所述y向底座上，所述y向电机固定设于所述y向底座上，且所述y向电机通过所述y向皮带传动组件与所述y向丝杠传动连接，所述y向导轨对称设于所述y向底座的两侧，所述y向滑块均布设于所述转接件的边角处，且所述转接件的底部设有y向丝母，所述y向滑块滑动设于所述y向导轨上，且所述y向丝母与所述y向丝杠传动连接，所述x向平移模块包括x向滑块、x向导轨、x向丝杠、x向底座、x向皮带传动组件和x向电机，所述x向丝杠设于所述x向底座上，所述x向电机固定设于所述x向底座上，且所述x向电机通过所述x向皮带传动组件与所述x向丝杠传动连接，所述x向导轨对称设于所述x向底座的两侧，所述x向滑块均布设于所述y向底座底部的边角处，且所述y向底座的底部x向丝母，所述x向滑块滑动设于所述x向导轨上，且所述x向丝母与所述x向丝杠传动连接，所述z向升降模块包括z向固定板、z向限位器、z向电机、z向皮带传动组件、z向立板、z向底座、z向支撑座、z向丝母、z向丝杠和z向导轨，所述z向固定板设于所述x向底座第一侧面的上端，且所述z向电机设于所述x向底座的第二侧面，且所述x向底座的第一侧面对称设有所述z向导轨，所述z向丝杠设于所述x向底座的第一侧面，且所述z向丝杠的第一端支撑于所述z向支撑座上，所述z向丝杠的第二端通过所述z向皮带传动组件与所述z向电机传动连接，所述z向立板的底部通过球铰副连接有所述z向底座，且所述z向立板的第一侧面设有所述z向滑块及z向丝母，所述z向滑块滑动设于所述z向导轨上，且所述z向丝母与所述z向丝杠传动连接，所述z向限位器设于所述x向底座第三侧面的中间处及下端。7.根据权利要求1所述的多自由度混联调姿装配机器人，其特征在于，所述支撑停放模块设于所述每组支腿的中间处，且所述支撑停放模块的支撑外壳与所述全向移动底盘连接，所述支撑停放模块包括支撑杆、手摇杆和支撑外壳，所述支撑外壳中设有蜗轮蜗杆传动器，所述支撑杆与所述蜗杆连接，且所述手摇杆的第一端与所述蜗轮连接，通过转动所述手摇杆能带动所述支撑杆上下移动。

技术总结
本发明涉及一种多自由度混联调姿装配机器人，其包括俯仰倾倒模块、方位回转模块、升降模块、全向移动模块、支腿和支撑停放模块，俯仰倾倒模块设于全向移动模块的全向移动车架上，且方位回转模块通过回转支撑架滑动设于升降模块上，全向移动模块的边角处均布设有支腿，且每组支腿的中间处均设有支撑停放模块。本发明俯仰倾倒模块采用曲柄滑块可以带动调姿部件0-95


技术研发人员：姚建涛 刘毅 丰宗强 韩伟达 常嘉琦 刘洋
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：2022.03.29
技术公布日：2022/7/5