[发明专利]空间协作重载精密双臂机械手

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动化机械部件，特别涉及一种空间协作重载精密双臂机械手。

背景技术

机械手作为重大装备制造业中最主要的工具而被广泛研究，应用于汽车、船舶、舰艇、飞机、卫星、火箭、宇宙飞船以及钢铁冶金等行业。然而，在重大装备的制造、安装/装配等生产环节，对工业机械手的载荷能力、精度性能提出了更高的要求，而且在一些特殊行业里对机械手安全性能也提出了更高要求。

但现有技术中，机械手的负载能力和精度性能是一对矛盾体，提高负载能力必须要失去精度，而通过伺服电机驱动虽能提高机械手的精度，但其负载能力又会下降。而且，机械手在空间工作过程中的协同工作能力低，一般都是流水线作业，效率较低，在核工业等特殊行业中对机械手的安全性能要求较高的领域，现有的流水作业机械手的远远不能达到负载和精度的双重要求。

因此需要一种空间协作重载精密双臂机械手，双臂能够同时在空间协同工作，在保证大负载能力的同时也能够满足不同形状工件的夹持、高表面精度、高效率和安全性能要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种空间协作重载精密双臂机械手，双臂能够同时在空间协同工作，在保证大负载能力的同时也能够满足不同形状工件的夹持、高表面精度、高效率和安全性能要求。

本发明的空间协作重载精密双臂机械手，包括联动导轨总成、用于负载重物的负载机械手和用于保证工件定位精度的辅助定位机械手；

所述联动导轨总成至少包括用于安装负载机械手的滑块Ⅰ和用于安装辅助定位机械手的滑块Ⅱ；

所述负载机械手包括肩关节Ⅰ、上臂Ⅰ、肘关节Ⅰ、下臂Ⅰ、手腕总成Ⅰ和手爪总成Ⅰ，上臂Ⅰ内置液压缸Ⅰ，下臂Ⅰ内置液压缸Ⅱ，上臂Ⅰ通过肩关节Ⅰ以沿竖直平面转动的方式与滑块Ⅰ连接，下臂Ⅰ通过肘关节Ⅰ以沿竖直平面转动的方式与液压缸Ⅰ活塞杆连接，所述手腕总成Ⅰ包括摆动液压马达和伺服电机Ⅰ，所述摆动液压马达缸体与液压缸Ⅱ活塞杆固定连接，所述手爪总成包括与伺服电机Ⅰ输出轴连接的手爪座和至少两个与手爪座铰接的手爪，所述手爪由依次铰接的指节组成，每个指节均设置驱动指节往复运动的指节驱动件；

所述辅助定位机械手包括肩关节Ⅱ、上臂Ⅱ、肘关节Ⅱ、下臂Ⅱ、手腕总成Ⅱ和末端执行器，上臂Ⅱ内置液压缸Ⅲ，下臂Ⅱ内置液压缸Ⅳ，上臂Ⅱ通过肩关节Ⅱ以沿竖直平面可以转动的方式与滑块Ⅱ连接，下臂Ⅱ通过肘关节Ⅱ以沿竖直平面可以转动的方式与液压缸Ⅲ活塞杆连接，所述手腕总成Ⅱ包括伺服电机Ⅱ和伺服电机Ⅲ，所述伺服电机Ⅱ机体与液压缸Ⅳ的活塞杆端部固定，所述末端执行器包括转盘和固定设置于转盘的自动螺栓拧紧装置，所述伺服电机Ⅲ的动力输出轴与转盘圆周方向固定配合。

进一步，所述肩关节Ⅰ、肩关节Ⅱ、肘关节Ⅰ、肘关节Ⅱ分别设置有臂驱动装置，所述臂驱动装置包括臂驱动伺服电机，所述臂驱动伺服电机的动力输出轴通过蜗轮蜗杆机构驱动对应的机械臂沿竖直平面转动。

进一步，所述臂驱动伺服电机的输出轴与对应蜗轮蜗杆机构的蜗杆一体成型制成。

进一步，所述手爪座为上小下大的工字型结构，所述指节设置为两个，其中第一指节的指节驱动件为液压缸Ⅴ，所述液压缸Ⅴ缸体与手爪座小头端铰接，第一指节与液压缸Ⅴ的活塞杆固定，第二指节的指节驱动件为液压马达。

进一步，第一指节和第二指节的夹持面上设有由柔性材料制成的柔性夹持层。

进一步，所述联动导轨总成还包括导轨和与导轨滑动配合设置的驱动组件，所述导轨为并列设置的两个，所述驱动组件对应负载机械手和辅助定位机械手设置两组，每组驱动组件均包括基座和丝杆，所述滑块Ⅰ和所述滑块Ⅱ分别与对应的丝杆滑动配合，所述驱动组件还包括与基座配合设置的驱动轮、用于驱动驱动轮沿导轨行走的伺服电机Ⅳ和用于驱动丝杆转动的伺服电机Ⅴ。

进一步，每组所述驱动组件还包括两端与基座连接并内套于滑块进行导向的导向光杆。

进一步，还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括：

压力传感器，设置于负载机械手指节的夹持面内部用于检测每个指节的压力；

位移传感器，设置于每个关节处，用于检测机械手各个部分的位置；

激光测距传感器，设置于辅助定位机械手的末端执行器和负载机械手手爪处，用于检测与工件的距离，调节末端执行器的位置；

中央控制器，用于接收各个传感器的信号并向每个伺服电机、液压缸、液压马达的控制系统发送命令信号实施联动控制。

进一步，所述驱动轮包括主动轮和从动轮，所述主动轮由对应伺服电机Ⅳ驱动。