[发明专利]一种用于焊接作业多杆二活动度闭链连杆机构机械臂

说明书

技术领域

本发明涉及机械领域，特别涉及一种用于焊接作业多杆二活动度闭链连杆机构机械臂。

背景技术

目前制造业焊接作业机械手大多数是为开链形式的串联结构关节型电机驱动机械手，其主要特点为驱动电机全部都安装在机械手的各个关节上，通过电机带动机械手各个关节的转动，实现机械手的各种动作，这种结构方式存在以下问题：机械手手臂需要承载电机的重量并需满足刚度要求，手臂截面尺寸需要做得较大，这样会增大驱动电机的负载，增加手臂的运动惯量，导致机械手动态性能下降，同时驱动电机都安装在关节位置造成机械手的累积误差大、承载能力小、结构复杂、模块化程度低。随着电机技术的发展和控制技术的提高，并联机构为机械手提供了广泛的发展空间。由于机构驱动电机的数量等于机械手机构的自由度是机械手成为具有确定运动机构的必要条件，要使机械手的驱动电机的数量等于机械手机构的自由度，就会造成机构的重量大、体积大和成本高。由于机械手的自由度多少决定了机械手运动的灵活程度，不能采用降低自由度的方法来降低机械手的重量、运动惯量、体积和成本，这样会造成性能的降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于焊接作业多杆二活动度闭链连杆机构机械臂，克服液压式焊接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，同时解决开链结构驱动电机都安装在关节的位置，导致手臂转动惯量大、动态性能下降，累积误差大，承载能力小、结构复杂的问题。本发明提供了一种用于焊接作业多杆二活动度闭链连杆机构机械臂，其特征在于包括：可回旋底座、伸缩机构、俯仰机构、手腕、手爪、驱动装置；其中伸缩机构包括:一端分别铰接于所述可回旋底座上的第一主动杆和第二主动杆，一端与所述第一主动杆的另一端铰接的动臂，一端与所述第二主动杆的另一端铰接的第二连杆，一端铰接于所述第一主动杆的杆臂上的第三连杆，以及一端与所述第三连杆的另一端铰接的第四连杆；所述第四连杆的另一端铰接于所述动臂上，所述第二连杆的另一端铰接于所述第三连杆的杆臂上 ；其中俯仰机构包括:一端铰接于所述可回旋底座上的第五连杆，一端与所述第五连杆的另一端铰接的第六连杆，以及下部与所述第六连杆的另一端铰接的手腕;所述手腕的上部与所述动臂的另一端铰接。驱动装置由两个伺服电机组成，分别与第一主动杆2和第二主动杆3连接以驱动相应的转动。

本发明利用多杆二活动度闭链连杆机构进行焊接作业作业，与开链结构相比，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。克服了液压式焊接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。附图说明

图1是根据本发明的一种用于焊接作业多杆二活动度闭链连杆机构机械臂的工作示意图。

具体实施方式

一种用于焊接作业多杆二活动度闭链连杆机构机械臂，包括:可回旋底座1、伸缩机构、俯仰机构、手腕10与手爪11以及驱动装置。其中伸缩机构包括:第一主动杆2、第二主动杆3、动臂5、第三连杆7以及第四连杆8，第一主动杆2的一端通过转动副铰接于可回旋底座1上，第二主动杆3的一端通过转动副铰接于可回旋底座1上，其中，第二主动杆3位于第一主动杆2的前方，动臂5的一端通过转动副与第一主动杆2的另一端铰接，第二连杆6的一端通过转动副与第二主动杆3的另一端铰接，第三连杆7的一端通过转动副铰接于第一主动杆2的杆臂上，第四连杆8的一端通过转动副与第三连杆7的另一端铰接;第四连杆8的另一端通过转动副铰接于动臂5上，第二连杆6的另一端通过转动副铰接于第三连杆7的杆臂上，第一主动杆2和动臂5呈弯曲状，其中由第三连杆7和第四连杆8以及第一主动杆2和动臂5的部分杆臂形成四边形驱动机构，提高运行的平稳性。其中俯仰机构包括:第五连杆4、第六连杆9以及手腕连杆13;第五连杆4的一端通过转动副铰接于可回旋底座1上，第五连杆4位于第二主动杆3的前方，第六连杆9的一端通过转动副与第五连杆4的另一端铰接，手腕连杆13的下部与第六连杆9的另一端铰接，手腕连杆13的上部与动臂5的另一端铰接。驱动装置分别与第一主动杆2和第二主动杆3连接以驱动相应的转动。驱动装置为两个伺服电机，分别对第一主动杆2和第二主动杆3进行驱动。

使用时，由伸缩机构以及俯仰机构相互配合进行相应的动作，当第一主动杆2和第二主动杆3向左摆动时，由第一主动杆2驱动动臂5向左运动，同时由第二主动杆3驱动第二连杆6、第三连杆7、第四连杆8进而带动动臂5向上运动，使得手腕连杆13与手爪11实现仰起动作;且当第一主动杆2向右运动，而第二主动杆3向左运动时，可实现手腕连杆13与手爪11的俯下动作。

本发明将可控驱动电机安装在回转平台上, 简化了结构的复杂程度，降低机构的重量、体积和成本，本发明的各连杆杆件做成轻杆，从而使得整个机构运动惯量小，动力学性能好，易于控制。