[发明专利]一种用于搬运作业的含锁紧装置可变活动度连杆机构机械臂

说明书

技术领域

本发明涉及机械领域，特别是一种用于搬运作业的含锁紧装置可变活动度连杆机构机械臂。

背景技术

这几年来，由于劳动力市场的人员紧缺，人力成本逐年攀升，促进了搬运作业机械臂在搬运作业中的广泛应用。搬运作业机械臂有机械式和液压式两种类型，目前搬运作业机械臂大多数是液压驱动，由于液压传动采用液压油作为传递动力的介质，存在以下问题：其起动性较差，容易因为内部元件磨损后产生泄漏，而且泄漏的液压油会污染环境；液压油受温度影响较大，总效率较低，有时有噪音和振动。有时会出现过热，工作无力等现象；液压元件加工精度要求高，装配要求严格，制造较为困难，使用中维修保养要求技术较高，难度较大。随着搬运作业机械臂功能的增加，其液压系统越来越复杂，出现故障更具有突然性、隐蔽性。机械式搬运作业机械臂是利用机械传动件实现搬运动作，具有坚固耐用等优点，但是传统的单自由度机械式搬运作业机械臂不能完成复杂的动作，应用范围十分有限，机械式可控机构电动搬运作业机械臂，用连杆机构取代了液压传动，当主动杆由伺服电机驱动时，容易实现自动化、数控化控制，解决了液压系统存在的一些不足，但存在需要配备与连杆机构自由度同等数量的控制电机来进行控制结构复杂带来的机构重量、运动惯量大和成本高的问题。

变自由度机构通过组合出新的拓扑结构来适应不同阶段的功能要求。目前能应用于 实际的变自由度机构还很少，未见到过应用于搬运作业机械臂的变自由度机构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于搬运作业的含锁紧装置可变活动度连杆机构机械臂，克服液压式搬运作业机械臂液压系统元件精度要求高、结构复杂、易漏油等缺点，克服开链结构的驱动电机都需要安装在关节位置的缺点，并使得可控驱动电机的数量小于搬运作业机械臂连杆机构的自由度，克服现有机械式电动搬运作业机械臂构需要配备与连杆机构自由度同等数量的控制电机来进行控制的缺点，简化结构的复杂程度，降低机构的重量、运动惯量、体积和成本。为实现上述目的，本发明提供一种用于搬运作业的含锁紧装置可变活动度连杆机构机械臂，包括底座19、第二主动杆21、第二连杆2、上臂4、手腕连杆7、第一主动杆17、大臂9、第四连杆14、第一连杆12、手腕27、真空吸盘28、伺服驱动装置以及第三连杆10； 所述底座19安装在可移动回转平台上； 所述第二主动杆21一端通过第八转动副20连接到底座19上，第二主动杆21另一端通过第九转动副1与第二连杆2一端连接，第二连杆2另一端通过第十转动副3与上臂4一端连接，上臂4另一端通过第十一转动副6连接到手腕连杆7上；所述第一主动杆17一端通过第六转动副16连接到底座19上，第一主动杆17另一端通过第七转动副18与大臂9一端连接，大臂9另一端通过第五转动副8连接在手腕连杆7上；所述第四连杆14一端通过第一转动副13与连接在底座19上，第四连杆14另一端通过第二转动副15与第一连杆12一端连接，第一连杆12另一端通过第三转动副11与第三连杆10连接，第三连杆10的另一端通过第四转动副5连接在上臂4上；在第二转动副15上安装有第一电磁锁紧装置23；在第十转动副3上安装有第二电磁锁紧装置24；伺服驱动装置包括第一伺服电机、第二伺服电机，与第一主动杆17、第二主动杆21连接以驱动其转动；第一锁紧装置23和第二锁紧装置24采用电磁方式进行锁紧，根据不同的作业工况，分别选择紧锁或打开，共同完成大臂升降、手腕连杆与手腕的俯仰等运动，实现真空吸盘28的搬运作业。

本发明采用可控多杆闭链机构，克服了开链结构的驱动电机都需要安装在关节位置的缺点，提高了手臂运行的平稳性和可靠性，无累积误差，精度较高；结构紧凑，刚度高，承载能力大、惯量低、动态性能好、手臂运动轨迹灵活多样化。在连杆机构上加装锁紧装置，并让其根据机构的不同工况锁紧和放松特定的转动副，适时降低了机构的自由度，实现了在完成预期要求的情况下，使用的可控驱动电机的数量小于搬运作业机械臂连杆机构的自由度，利用一主动杆即可实现二自由度搬运作业，克服现有搬运作业机械臂需要配备与连杆机构自由度同等数量的控制电机来进行控制的缺点,简化结构的复杂程度，降低机构的重量、运动惯量、体积和成本，增加了机构的可控性和稳定性，提高了工作效率。同时也克服了液压式搬运作业机械臂液压系统元件精度要求高、结构复杂、易漏油、可靠性差、传动效率低等缺点。

附图说明

图1为本发明所述一种用于搬运作业的含锁紧装置可变活动度连杆机构机械臂的示意图。

具体实施方式

一种用于搬运作业的含锁紧装置可变活动度连杆机构机械臂，包括底座19、第二主动杆21、第二连杆2、上臂4、手腕连杆7、第一主动杆17、大臂9、第四连杆14、第一连杆12、手腕27、真空吸盘28、伺服驱动装置以及第三连杆10； 所述底座19安装在可移动回转平台上； 所述第二主动杆21一端通过第八转动副20连接到底座19上，第二主动杆21另一端通过第九转动副1与第二连杆2一端连接，第二连杆2另一端通过第十转动副3与上臂4一端连接，上臂4另一端通过第十一转动副6连接到手腕连杆7上；所述第一主动杆17一端通过第六转动副16连接到底座19上，第一主动杆17另一端通过第七转动副18与大臂9一端连接，大臂9另一端通过第五转动副8连接在手腕连杆7上；所述第四连杆14一端通过第一转动副13与连接在底座19上，第四连杆14另一端通过第二转动副15与第一连杆12一端连接，第一连杆12另一端通过第三转动副11与第三连杆10连接，第三连杆10的另一端通过第四转动副5连接在上臂4上；在第二转动副15上安装有第一电磁锁紧装置23；在第十转动副3上安装有第二电磁锁紧装置24；伺服驱动装置包括第一伺服电机、第二伺服电机，与第一主动杆17、第二主动杆21连接以驱动其转动；第一锁紧装置23和第二锁紧装置24采用电磁方式进行锁紧，根据不同的作业工况，分别选择紧锁或打开，共同完成大臂升降、手腕连杆与手腕的俯仰等运动，实现真空吸盘28的搬运作业。