[发明专利]一种多杆闭链结构装配机械臂

说明书

技术领域

本发明涉及机械工程领域，特别涉及一种多杆闭链结构装配机械臂。

背景技术

目前制造业通用装配机械臂大多数是为开链形式的串联结构关节型电机驱动机械臂，其主要特点为驱动电机全部都安装在机械臂的各个关节上，通过电机带动机械臂各个关节的转动，实现机械臂的各种动作，这种结构方式存在以下问题：机械臂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，导致机械臂动态性能下降，同时驱动电机都安装在关节位置造成机械臂的累积误差大、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，并联机构为机械臂提供了广泛的发展空间。由控制电机驱动的多自由度并联机构不仅具有工作空间大、动作灵活、可完成复杂的运动轨迹输出，同时还具有制造成本低、维护保养简单等优点。

发明内容

本发明的目的在于解决串联结构关节型机械手的驱动电机都安装在关节的位置，导致机械手转动惯量大、动态性能下降，累积误差大，承载能力小、结构复杂的问题。本发明提供了一种多杆闭链结构装配机械臂，包括:底座、可回转平台、伸缩机构、升降机构、俯仰机构、手腕、手爪以及驱动装置；伸缩机构包括第一主动杆以及大臂；第一主动杆的一端与可回转平台铰接，大臂呈弯曲状，且大臂的一端与第一主动杆的另一端铰接；升降机构包括：第二主动杆、第二连杆、第三连杆以及升降杆；第二主动杆的一端与可回转平台铰接，第二连杆的一端与第二主动杆的另一端铰接，第三连杆的一端铰接于第二连杆的中部，升降杆呈弯曲状，且升降杆的一端与第三连杆的另一端铰接；第二连杆的另一端铰接于大臂的中部，大臂的另一端铰接于升降杆的中部，俯仰机构包括:第三主动杆以及俯仰杆；第三主动杆的一端铰接于可回转平台上，俯仰杆的一端与第三主动杆的另一端铰接；手腕的上部与升降杆的另一端铰接，下部与俯仰杆的另一端铰接，由第二连杆、大臂、第三连杆以及升降杆的部分杆臂形成四边形驱动机构，提高运行的平稳性；驱动装置包括三个伺服电机，三个伺服电机分别与第一主动杆3、第二主动杆4以及第三主动杆6相连接。

本发明采用可控多杆并联机构，与串联机械臂相比，提高了装配机械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、机械臂运动轨迹灵活多样化。

附图说明

图1是一种多杆闭链结构装配机械臂结构示意图。

具体实施方式

一种多杆闭链结构装配机械臂，包括:底座1、可回转平台2、伸缩机构、升降机构、俯仰机构、手腕13、手爪10以及驱动装置；伸缩机构包括第一主动杆3以及大臂5；第一主动杆3的一端与可回转平台2铰接，大臂5 呈弯曲状，且大臂5的一端与第一主动杆3的另一端铰接；升降机构包括：第二主动杆4、第二连杆7、第三连杆8以及升降杆11；第二主动杆4的一端与可回转平台1铰接，第二连杆7的一端与第二主动杆4的另一端铰接，第三连杆8的一端铰接于第二连杆7的中部，升降杆11呈弯曲状，且升降杆11的一端与第三连杆8的另一端铰接；第二连杆7的另一端铰接于大臂5的中部，大臂5的另一端铰接于升降杆11的中部，俯仰机构包括: 第三主动杆6以及俯仰杆15；第三主动杆6的一端通过第十转动副18铰接于可回转平台1上，俯仰杆15的一端与第三主动杆6的另一端铰接；手腕 13的上部与升降杆11的另一端铰接，下部与俯仰杆15的另一端铰接，由第二连杆7、大臂5、第三连杆8以及升降杆11的部分杆臂形成四边形驱动机构，提高运行的平稳性；驱动装置为三个伺服电机，三个伺服电机分别与第一主动杆3、第二主动杆4以及第三主动杆6相连接。

使用时，通过伸缩机构、升降机构与俯仰机构配合实现相应的运动，当第一主动杆3向右驱动，第二主动杆4向左驱动，第三主动杆6向右驱动，可实现伸缩运动，当第一主动杆3向左驱动，第二主动杆4向左驱动，第三主动杆6向左驱动，可实现俯仰运动；当第一主动杆3向左驱动，第二主动杆4向右驱动，第三主动杆6向左驱动，可实现升降运动。

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，本发明的机械臂将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，通过设置回转平台，使机械臂拥有360度的回转工作空间，工作空间范围大。