[实用新型]一种冗余机械臂以及控制冗余机械臂的系统

说明书

本实用新型公开了一种冗余机械臂，包括基座、关节臂架和抓举部件，所述关节臂架分别连接基座和抓举部件，所述关节臂架包括多个臂架，所述多个臂架通过铰接和偏置移动副依次连接为一个整体，以令冗余机械臂构型的自由度可调节；所述抓举部件包括二自由度旋转侧倾装置和抓举工具，所述二自由度旋转侧倾装置通过工具快换机构与所述抓举工具连接，以令抓举工具能够摆动和旋转运动，以令抓举工具具有冗余的空间自由度。所述冗余机械臂的构型的自由度可调节，可实现非工作状态下机械臂的折叠收拢，大大减小安放所占空间，使得机械臂存储空间更小、便携性和普适性更强。

技术领域

本实用新型属于工程机械领域，特别涉及一种冗余机械臂以及控制冗余机械臂的系统。

背景技术

目前工程机械臂在户外和厂房环境内得到了大量的应用，例如，各种挖掘机、混凝土浇筑泵车、伐木机和末端挂钩类的保障车等工程机械均应用了机械臂，但上述类型的工程机械臂普遍存在自由度个数少、末端控制难度大、操作不方便以及非工作状态下所占空间大、不易贮存和运输等缺点。

此外，在科技飞速发展的今天，智能化设备及智能控制方法正在逐步代替传统工程机械及控制方式，智能化工程机械及其控制方法通常在现有工程机械构型基础上，通过机械改造和开发独立的控制系统及操作系统，实现对传统工程机械臂的迭代升级及其智能化控制。但现有的机械控制系统或者方法为开环控制、人工目测手动干预调控方式，控制精度低，且当机械臂末端运动至远离操作人员或操作人员视野受限时，会对机械臂控制的可操作性和安全性造成极大的困难。此外，通过在同一平面以铰接形式串联多级臂架关节的方式虽然可以为机械臂提供大的工作空间，但仍未解决存在欠缺的空间自由度问题，也使得机械臂存在回收后无法有效折叠或者折叠后所占空间较大等问题，同时现有的工程机械臂普遍存在自由度数目少或者无法提供空间自由度的问题。

因此，如何提供一种机械臂构型多样且高精度空间冗余的机械臂越来越成为一个亟待解决的问题。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种冗余机械臂以及控制冗余机械臂的系统，所述冗余机械臂构型多样且具有高精度的空间冗余。

本实用新型的目的在于提供一种冗余机械臂，包括基座、关节臂架和抓举部件，所述关节臂架分别连接基座和抓举部件，

所述关节臂架包括多个臂架，所述多个臂架通过铰接和偏置移动副依次连接为一个整体，以令冗余机械臂构型的自由度可调节；

所述抓举部件包括二自由度旋转侧倾装置和抓举工具，所述二自由度旋转侧倾装置通过工具快换机构与所述抓举工具连接，以令抓举工具能够摆动和旋转运动，以令抓举工具具有冗余的空间自由度。

进一步，所述多个臂架包括第一变幅臂架、第二变幅臂架、第三变幅臂架、伸缩臂架、第四变幅臂架，其中，

所述第一变幅臂架一端与所述基座铰接，另一端与所述第二变幅臂架的一端铰接；

所述第二变幅臂架的另一端与所述第三变幅臂架的一端铰接，所述第三变幅臂架的另一端通过偏置移动副与伸缩臂架的一端连接；

所述伸缩臂架的另一端通过连杆机构与所述第四变幅臂架的一端连接，所述第四变幅臂架的另一端通过臂架快换机构与所述抓举部件连接。

进一步，所述偏置移动副采用偏置构型布置方式，以令第三变幅臂架和伸缩臂架的几何中心面位于不同的平面上。

进一步，所述机械臂还包括驱动部件，所述驱动部件包括回转马达、第一变幅驱动缸、第二变幅驱动缸、伸缩驱动缸、第四变幅驱动缸、臂架快换机构驱动缸、侧倾马达、旋转马达和工具快换机构驱动缸，其中，

所述回转马达固定在所述基座上，

所述第一变幅驱动缸一端与所述第一变幅臂架铰接，另一端与所述第二变幅臂架铰接；