[发明专利]一种用于抓木作业封闭链结构三自由度多杆机构

说明书

一种用于抓木作业封闭链结构三自由度多杆机构，包括：底座、可转动平台、伸缩机构、升降机构、俯仰机构以及驱动装置。伸缩机构包括:第一主动杆、第二连杆以及第一大臂；升降机构包括第二主动杆、第三连杆以及第二大臂；俯仰机构包括：第三主动杆以及俯仰杆；可回转手腕连杆的上部与第一大臂的另一端铰接，下部与第二大臂的另一端铰接。驱动装置为三个伺服电机，分别与第一主动杆、第二主动杆以及第三主动杆连接，分别对第一主动杆、第二主动杆和第三主动杆进行驱动。本发明全部驱动电机都安装在可回转平台上对主动杆进行驱动刚度高，承载能力大、惯量低、动态性能好、手臂运动轨迹灵活多样化。

技术领域

本发明涉及林木机械领域，特别涉及一种用于抓木作业封闭链结构三自由度多杆机构。

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，促进了抓木机在木材采伐加工搬运作业中的广泛应用。抓木机有机械式和液压式两种类型，目前抓木机的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，影响木材原料的质量；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。随着抓木机功能的增加，其液压系统越来越复杂，出现故障更具有突然性、隐蔽性。机械式抓木机是利用机械传动件实现抓木动作，具有坚固耐用等优点，但是传统的单自由度机械式抓木机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抓木机，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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于抓木机的一种用于抓木作业封闭链结构三自由度多杆机构，克服液压式抓木机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。为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种用于抓木作业封闭链结构三自由度多杆机构，包括：底座1、可转动平台13、伸缩机构、升降机构、俯仰机构以及手腕连杆11及驱动装置。伸缩机构包括:第一主动杆2、第二连杆4以及第一大臂8；第一主动杆2的一端铰接于可转动平台13上，第二连杆4的一端与第一主动杆2的另一端铰接，第一大臂8的一端与第二连杆4的另一端铰接。升降机构包括第二主动杆3、第三连杆5以及第二大臂13；第二主动杆3的一端铰接于可转动平台13上，第三连杆5的一端与第二主动杆3的另一端铰接，第二大臂13的一端与第三连杆5的另一端铰接；俯仰机构包括：第三主动杆12以及俯仰杆6；第三主动杆12的一端铰接于可转动平台13上，俯仰杆6的一端与第三主动杆12的另一端铰接，该俯仰杆6的中部与第二大臂13的中部铰接，俯仰杆6的另一端铰接于第一大臂8的中部；手腕连杆11的上部与第一大臂8 的另一端铰接，下部与第二大臂13的另一端铰接。驱动装置为三个伺服电机，分别与第一主动杆2、第二主动杆3以及第三主动杆12连接，分别对第一主动杆2、第二主动杆3和第三主动杆12进行驱动。

本发明一种用于抓木作业封闭链结构三自由度多杆机构，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。克服了液压式抓木机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是本发明的结构示意图。

具体实施方式