自由度高刚度混联机器人

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

54天津大学科技成果选编

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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。

技术水平及专利与获奖情况：

五自由度机器人

CN200510014459 

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。

应用领域：装配、焊接、搬运、加工、复杂相贯线切割

技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）

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。

合作方式及条件：面议