一種多單元連桿驅(qū)動十六桿四活動度重型裝載機器人的制作方法
【專利摘要】一種多單元連桿驅(qū)動十六桿四活動度重型裝載機器人，包括多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)、動臂升降機構(gòu)、鏟斗控制機構(gòu)等。多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)在計算機控制下，實現(xiàn)了多臺小功率電機驅(qū)動，大功率、高扭矩的動力輸出，滿足了裝載機器人高負載作業(yè)動力要求。通過在動臂升降機構(gòu)、鏟斗控制機構(gòu)中引入液壓元件，實現(xiàn)了缸內(nèi)壓力相等，改善了裝載機器人鏟斗和動臂的兩驅(qū)動鏈?zhǔn)芰Σ痪獾膯栴}，提高承載穩(wěn)定性。該裝載機器人不僅具有機械效率高、響應(yīng)速度快、運動精度高、可控性好等特點，而且鏟斗控制機構(gòu)的平面并聯(lián)設(shè)計及多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)和液壓元件的引入大幅提高了其承載能力和抗振性能，并易實現(xiàn)過載保護功能，非常適用于制造大、中、小型裝載機器人。
【專利說明】
一種多單元連桿驅(qū)動十六桿四活動度重型裝載機器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及裝載機領(lǐng)域，特別是一種多單元連桿驅(qū)動十六桿四活動度重型裝載機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]裝載機是一種廣泛應(yīng)用于農(nóng)田、水利、能源、市政等施工領(lǐng)域，進行散裝物料裝卸的關(guān)鍵設(shè)備，對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)起到了重要的作用，但是傳統(tǒng)液壓式裝載機存在著能耗高、噪音大、尾氣排放嚴重、智能化水平低等缺點。可控機構(gòu)是傳統(tǒng)機構(gòu)與電子技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，近年來開展的“數(shù)控一代”裝備創(chuàng)新工程，給傳統(tǒng)工程機械技術(shù)升級帶來了機遇，針對液壓式裝載機的缺點，將可控機構(gòu)及機器人相關(guān)技術(shù)應(yīng)用到裝載機工作裝置設(shè)計中，提出了一類可控機構(gòu)式裝載機，該類裝載機構(gòu)避免了液壓系統(tǒng)的使用，它由多自由度連桿機構(gòu)和多個可控電機組成，其輸出運動由多臺計算機編程控制的可控電機共同決定，鏟斗的輸出軌跡是一個多自變量的函數(shù)，可以輕易實現(xiàn)復(fù)雜柔性軌跡輸出，因此可控裝載機構(gòu)屬于施工機器人范疇。相比液壓式裝載機，可控裝載機構(gòu)具有智能化程度高、靈活度好、高傳動效率等優(yōu)點，對于推動裝載機綠色化、智能化具有重要的意義。
[0003]但是，在對可控裝載機構(gòu)進行工程應(yīng)用研究的過程中，發(fā)現(xiàn)了一系列未曾涉及的工程問題。首先，現(xiàn)有可控裝載機構(gòu)動臂升降支鏈均采用主動桿一連桿一動臂的構(gòu)型設(shè)計形式，因主動桿由可控電傳動系統(tǒng)驅(qū)動，受制于可控電機成本高、輸出功率小、扭矩低等問題，造成現(xiàn)有可控裝載機構(gòu)動力性能差、負載能力弱等問題，難以滿足裝載機的動力要求，所以現(xiàn)有可控裝載機構(gòu)的構(gòu)型設(shè)計形式僅適用于微小型裝載機;其次，現(xiàn)有可控裝載機構(gòu)為平面并聯(lián)機構(gòu)，兩主動桿在同時抬升動臂時，由于制造、加工、裝配等誤差，特別是在裝載機偏載的情形下，造成動臂兩并聯(lián)驅(qū)動支鏈?zhǔn)芰Σ痪?，影響了舉升穩(wěn)定性，很容易造成部分構(gòu)件的過載損毀，影響可控裝載機構(gòu)的使用壽命;另外，現(xiàn)有可控裝載機構(gòu)各構(gòu)件一般采用轉(zhuǎn)動副的連接形式，相比含移動副的液壓式裝載機的工作裝置，缺少有效的過載保護及吸振手段。上述原因嚴重影響了可控裝載機構(gòu)的工程應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于已有技術(shù)存在的問題提供一種多單元連桿驅(qū)動十六桿四活動度重型裝載機器人，既具有現(xiàn)有可控裝載機構(gòu)智能化程度高、靈活度好、傳動效率高等優(yōu)點，同時解決現(xiàn)有可控裝載機構(gòu)動力性能差、負載能力弱，動臂升降機構(gòu)和鏟斗控制機構(gòu)穩(wěn)定性差，缺乏有效的過載保護及吸振手段等工程問題，使該裝載機器人具有較好的動力學(xué)性能及承載穩(wěn)定性，同時具有較強的承載能力、抗振能力和過載保護性能。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來達到上述目的:一種多單元連桿驅(qū)動十六桿四活動度重型裝載機器人，包括多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)、動臂升降機構(gòu)、鏟斗控制機構(gòu)以及機架。
[0006]所述多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)包括第一驅(qū)動支鏈、第二驅(qū)動支鏈、機架、曲軸，所述第一驅(qū)動支鏈包括第一主動桿、第一連桿，所述第一主動桿一端通過第一轉(zhuǎn)動副與機架連接，另一端通過第二轉(zhuǎn)動副與第一連桿一端連接，所述第一連桿另一端通過第三轉(zhuǎn)動副與曲軸連接，所述第二驅(qū)動支鏈包括第二主動桿、第二連桿，所述第二主動桿一端通過第四轉(zhuǎn)動副與機架連接，另一端通過第五轉(zhuǎn)動副與第二連桿一端連接，所述第二連桿另一端通過第六轉(zhuǎn)動副與曲軸連接，所述曲軸通過第七轉(zhuǎn)動副、第八轉(zhuǎn)動副與機架連接。所述第一主動桿、第二主動桿均由可控電機通過電傳動系統(tǒng)進行驅(qū)動控制，所述多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)在計算機系統(tǒng)的控制下，可以將多個動力單元的動力合成后通過曲軸輸出，從而使該多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)了由多臺小功率可控電機輸入，大功率、高扭矩動力輸出的目的，解決了傳統(tǒng)可控裝載機構(gòu)伺服電機功率輸出小、驅(qū)動扭矩低等問題，通過該設(shè)計有效提高了該裝載機器人的承載能力，另外，根據(jù)不同的動力需要，可以方便選用四單元、六單元等不同數(shù)量的驅(qū)動支鏈進行驅(qū)動，使該多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)具有較強的動力適應(yīng)性，可滿足大、中、小型裝載機器人動力要求。
[0007]所述動臂升降機構(gòu)包括動臂、第一升降支鏈和第二升降支鏈，所述動臂通過第九轉(zhuǎn)動副、第十轉(zhuǎn)動副與機架連接，所述第一升降支鏈包括第三連桿、第一缸體、第一活塞桿，所述第三連桿一端通過鍵或者其它連接方式與曲軸固定連接，另一端通過第十一轉(zhuǎn)動副與第一缸體連接，所述第一缸體通過第一移動副與第一活塞桿一端連接，所述第一活塞桿另一端通過第十二轉(zhuǎn)動副與動臂連接，所述第二升降支鏈包括第四連桿、第二缸體、第二活塞桿，所述第四連桿一端通過健或者其它連接方式與曲軸固定連接，另一端通過第十三轉(zhuǎn)動副與第二缸體連接，所述第二缸體通過第二移動副與第二活塞桿一端連接，第二活塞桿另一端通過第十四轉(zhuǎn)動副與動臂連接。在實際工程應(yīng)用中，所述第一缸體、第一移動副、第一活塞桿可用一液壓缸取代，所述第二缸體、第二移動副與第二活塞桿可用另一液壓缸取代，在裝載機器人作業(yè)過程中，多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)通過曲軸為動臂升降機構(gòu)提供動力。
[0008]由于可控裝載機構(gòu)由于動臂升降機構(gòu)為平面并聯(lián)機構(gòu)，因為制造、加工、裝配等誤差，特別是在裝載機偏載的情形下，造成動臂兩并聯(lián)驅(qū)動支鏈?zhǔn)芰Σ痪?，影響了舉升穩(wěn)定性，很容易造成部分構(gòu)件的過載損毀，影響執(zhí)行機構(gòu)的使用壽命。所述多單元連桿驅(qū)動十六桿四活動度重型裝載機器人通過引入第一移動副、第二移動副，保證了動臂升降機構(gòu)第一、第二動臂升降支鏈具有可調(diào)節(jié)的活動度，根據(jù)帕斯卡原理，利用液壓管線將第一缸體與第二缸體并聯(lián)，通過第一移動副、第二移動副的自動調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)兩缸體內(nèi)液體壓力相同，進而實現(xiàn)偏載作用下兩動臂升降支鏈的受力平衡，改善了動臂兩升降支鏈?zhǔn)芰Σ痪膯栴}，提高動臂舉升穩(wěn)定性，延長動臂升降機構(gòu)各構(gòu)件的使用壽命。另外，液壓元件的引入有效提高動臂升降機構(gòu)的抗振能力，并且通過在第一缸體或第二缸體中引入泄壓閥等附屬裝置，可以輕易實現(xiàn)動臂升降機構(gòu)的過載保護功能。
[0009]所述鏟斗控制機構(gòu)包括鏟斗、第一控制支鏈和第二控制支鏈，所述鏟斗通過第十五轉(zhuǎn)動副、第十六轉(zhuǎn)動副與動臂連接，所述第一控制支鏈包括第三主動桿、第三缸體、第三活塞桿、第一搖臂、第一拉桿，所述第三主動桿一端通過第十七轉(zhuǎn)動副與機架連接，另一端通過第十八轉(zhuǎn)動副與第三缸體連接，所述第三缸體通過第三移動副與第三活塞桿連接，所述第三活塞桿通過第十九轉(zhuǎn)動副與第一搖臂連接，所述第一搖臂通過第二十轉(zhuǎn)動副與動臂連接，所述第一拉桿一端通過第二十一轉(zhuǎn)動副與第一搖臂連接，另一端通過第二十二轉(zhuǎn)動副與鏟斗連接，所述第二控制支鏈包括第四主動桿、第四缸體、第四活塞桿、第二搖臂、第二拉桿，所述第四主動桿一端通過第二十三轉(zhuǎn)動副與機架連接，另一端通過第二十四轉(zhuǎn)動副與第四缸體連接，所述第四缸體通過第四移動副與第四活塞桿連接，所述第四活塞桿通過第二十五轉(zhuǎn)動副與第二搖臂連接，所述第二搖臂通過第二十六轉(zhuǎn)動副與動臂連接，所述第二拉桿一端通過第二十七轉(zhuǎn)動副與第二搖臂連接，另一端通過第二十八轉(zhuǎn)動副與鏟斗連接。所述第三主動桿、第四主動桿由可控電機通過電傳動系統(tǒng)進行驅(qū)動控制，鏟斗在兩主動桿的帶動下實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)運動。
[0010]一方面為了提高鏟裝穩(wěn)定性，改善動態(tài)性能，另一方面為了提高該裝載機器人的負載能力，所述鏟斗控制機構(gòu)采用平面并聯(lián)機構(gòu)設(shè)計形式，并由兩套可控電傳動系統(tǒng)共同驅(qū)動，大幅提升了該裝載機器人鏟斗的鏟掘能力和承載能力。為了避免因為制造、加工、裝配等誤差，特別是在裝載機偏載的情形下，造成兩鏟斗控制支鏈?zhǔn)芰Σ痪膯栴}，通過引入第三移動副、第四移動副，保證了鏟斗控制機構(gòu)第一、第二控制支鏈具有可調(diào)節(jié)的活動度，根據(jù)帕斯卡原理，利用液壓管線將第三缸體與第四缸體并聯(lián)，通過第三移動副、第四移動副的自動調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)兩缸體內(nèi)液體壓力相同，進而實現(xiàn)偏載作用下兩控制支鏈的受力平衡，改善了鏟斗控制機構(gòu)兩控制支鏈?zhǔn)芰Σ痪膯栴}，提高裝載機器人作業(yè)穩(wěn)定性，延長了鏟斗控制機構(gòu)各構(gòu)件的使用壽命。另外，液壓7Π件的引入有效提尚伊斗控制機構(gòu)的抗振能力，并且通過在第三缸體或第四缸體中引入泄壓閥等附屬裝置，可以輕易實現(xiàn)鏟斗控制機構(gòu)的過載保護功能。
[0011]所述一種多單元連桿驅(qū)動十六桿四活動度重型裝載機器人在各電傳動系統(tǒng)可控電機的編程控制下，完成裝載作業(yè)。在裝載機器人鏟裝作業(yè)過程中，當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)承受的載荷在許用范圍時，動臂升降機構(gòu)和鏟斗控制機構(gòu)中的移動副僅通過微調(diào)的方式平衡第一、第二升降支鏈或第一、第二控制支鏈的受力，由各支鏈中缸體、移動副、活塞桿構(gòu)成的桿組可視為一個不可伸縮的傳力構(gòu)件，若該裝載機器人承受的載荷超過許用范圍時，通過打開缸體上的泄壓閥，起到過載保護作用?；谏鲜鎏攸c，所述的多單元連桿驅(qū)動十六桿四活動度重型裝載機器人相比現(xiàn)有可控裝載機構(gòu)具有更好的動力學(xué)性能、承載穩(wěn)定性、可靠性，以及更高的負載能力和抗振能力，本發(fā)明所述的技術(shù)方案特別適用于設(shè)計制造大噸位的重型裝載機器人。
[0012]本發(fā)明突出優(yōu)點在于:
1、在保證滿足裝載作業(yè)要求的前提下，該裝載機器人采用由電傳動系統(tǒng)驅(qū)動的連桿傳動取代了傳統(tǒng)裝載機工作裝置的液壓傳動系統(tǒng)，避免了液壓系統(tǒng)機械效率低、可靠性差等問題，相比液壓式裝載機，該裝載機器人具有低能耗、低噪音、無尾氣排放等特點。另外，該裝載機器人的動力系統(tǒng)采用了計算機編程控制的可控電傳動系統(tǒng)，相比現(xiàn)有液壓式工程機械，具有自動化和智能化程度高等優(yōu)點，執(zhí)行機構(gòu)操縱控制簡單，實現(xiàn)了數(shù)控化作業(yè)。
[0013]2、相比現(xiàn)有可控裝載機構(gòu)，本發(fā)明所述裝載機器人具有更強的承載能力和適應(yīng)性。鏟斗控制機構(gòu)采用的平面并聯(lián)機構(gòu)設(shè)計形式和動臂升降機構(gòu)多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)的引入，大幅提高了該裝載機器人的承載能力，特別適用于制造重型工程施工機器人;該多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)具有較強的動力適應(yīng)性，可根據(jù)不同的動力要求，選用四單元、六單元等不同數(shù)量的驅(qū)動支鏈驅(qū)動，滿足大、中、小型裝載機器人動力要求。
[0014]3、相比現(xiàn)有可控裝載機構(gòu)，本發(fā)明所述裝載機器人具有更好的動態(tài)性能和可靠性。通過在動臂升降機構(gòu)和鏟斗控制機構(gòu)引入液壓元件，使裝載機器人獲得了較佳的抗振性能和承載穩(wěn)定性。動臂升降機構(gòu)和鏟斗控制機構(gòu)通過缸體并聯(lián)，實現(xiàn)了偏載作用下動臂兩升降支鏈和鏟斗兩控制支鏈的受力平衡，改善了各構(gòu)件受力不均的問題，提高了動臂的舉升穩(wěn)定性和鏟斗的鏟掘穩(wěn)定性，延長了各構(gòu)件的使用壽命，提高了裝載機器人的可靠性。另外，動臂升降機構(gòu)和鏟斗控制機構(gòu)通過采用平面并聯(lián)設(shè)計，大幅提升了裝載機器人的剛性。
[0015]4、相比現(xiàn)有可控裝載機構(gòu)，本發(fā)明所述裝載機器人具有更多的過載保護手段，通過在動臂升降機構(gòu)、鏟斗控制機構(gòu)中液壓缸上引入泄壓閥等附屬裝置，較易實現(xiàn)裝載機器人的過載保護性能。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明所述的一種多單元連桿驅(qū)動十六桿四活動度重型裝載機器人執(zhí)行機構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明所述的一種多單元連桿驅(qū)動十六桿四活動度重型裝載機器人機架示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明所述的多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)示意圖之一。
[0019]圖4為本發(fā)明所述的多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)示意圖之二。
[0020]圖5為本發(fā)明所述的多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)曲軸示意圖。
[0021 ]圖6為本發(fā)明所述的動臂升降機構(gòu)示意圖。
[0022]圖7為本發(fā)明所述的鏟斗控制機構(gòu)示意圖。
[0023]圖8為本發(fā)明所述的一種多單元連桿驅(qū)動十六桿四活動度重型裝載機器人平面視圖。
[0024]圖9為本發(fā)明所述的多單元連桿驅(qū)動十六桿四活動度重型裝載機器人工作示意圖。
【具體實施方式】
[0025]以下通過附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明。
[0026]對照圖1，本發(fā)明所述的一種多單元連桿驅(qū)動十六桿四活動度重型裝載機器人，包括多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)、動臂升降機構(gòu)、鏟斗控制機構(gòu)以及機架I。
[0027]對照圖1、圖2、圖3、圖4、圖5，所述多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)包括第一驅(qū)動支鏈、第二驅(qū)動支鏈、機架1、曲軸55，所述第一驅(qū)動支鏈包括第一主動桿2、第一連桿4，所述第一主動桿2一端通過第一轉(zhuǎn)動副10與機架I連接，另一端通過第二轉(zhuǎn)動副3與第一連桿4 一端連接，所述第一連桿4另一端通過第三轉(zhuǎn)動副5與曲軸55連接，所述第二驅(qū)動支鏈包括第二主動桿8、第二連桿7，所述第二主動桿8—端通過第四轉(zhuǎn)動副9與機架I連接，另一端通過第五轉(zhuǎn)動副13與第二連桿7—端連接，所述第二連桿7另一端通過第六轉(zhuǎn)動副6與曲軸55連接，所述曲軸55通過第七轉(zhuǎn)動副11、第八轉(zhuǎn)動副12與機架I連接。所述第一主動桿2、第二主動桿8均由可控電機通過電傳動系統(tǒng)進行驅(qū)動控制，所述多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)在計算機系統(tǒng)的控制下，可以將多個動力單元的動力合成后通過曲軸55輸出，從而使該多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)了由多臺小功率可控電機輸入，大功率、高扭矩動力輸出的目的，解決了傳統(tǒng)可控裝載機構(gòu)伺服電機功率輸出小、驅(qū)動扭矩低等問題，通過該設(shè)計有效提高了該裝載機器人的承載能力，另夕卜，根據(jù)不同的動力需要，可以方便選用四單元、六單元等不同數(shù)量的驅(qū)動支鏈進行驅(qū)動，使該多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)具有較強的動力適應(yīng)性，可滿足大、中、小型裝載機器人動力要求。
[0028]對照圖1、圖2、圖6，所述動臂升降機構(gòu)包括動臂24、第一升降支鏈和第二升降支鏈，所述動臂24通過第九轉(zhuǎn)動副14、第十轉(zhuǎn)動副15與機架I連接，所述第一升降支鏈包括第三連桿18、第一缸體20、第一活塞桿22，所述第三連桿18—端通過鍵或者其它連接方式與曲軸55固定連接，另一端通過第^^一轉(zhuǎn)動副19與第一缸體20連接，所述第一缸體20通過第一移動副21與第一活塞桿22—端連接，所述第一活塞桿22另一端通過第十二轉(zhuǎn)動副56與動臂24連接，所述第二升降支鏈包括第四連桿32、第二缸體31、第二活塞桿29，所述第四連桿32一端通過健或者其它連接方式與曲軸55固定連接，另一端通過第十三轉(zhuǎn)動副33與第二缸體
31連接，所述第二缸體31通過第二移動副30與第二活塞桿29—端連接，第二活塞桿29另一端通過第十四轉(zhuǎn)動副28與動臂24連接。在實際工程應(yīng)用中，所述第一缸體20、第一移動副21、第一活塞桿22可用一液壓缸取代，所述第二缸體31、第二移動副30與第二活塞桿29可用另一液壓缸取代，在裝載機器人作業(yè)過程中，多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)通過曲軸55為動臂升降機構(gòu)提供動力。
[0029]由于可控裝載機構(gòu)由于動臂升降機構(gòu)為平面并聯(lián)機構(gòu)，因為制造、加工、裝配等誤差，特別是在裝載機偏載的情形下，造成動臂兩并聯(lián)驅(qū)動支鏈?zhǔn)芰Σ痪?，影響了舉升穩(wěn)定性，很容易造成部分構(gòu)件的過載損毀，影響執(zhí)行機構(gòu)的使用壽命。所述多單元連桿驅(qū)動十六桿四活動度重型裝載機器人通過引入第一移動副21、第二移動副30，保證了動臂升降機構(gòu)第一、第二動臂升降支鏈具有可調(diào)節(jié)的活動度，根據(jù)帕斯卡原理，利用液壓管線將第一缸體20與第二缸體31并聯(lián)，通過第一移動副21、第二移動副30的自動調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)兩缸體內(nèi)液體壓力相同，進而實現(xiàn)偏載作用下兩動臂升降支鏈的受力平衡，改善了動臂24兩升降支鏈?zhǔn)芰Σ痪膯栴}，提高動臂24舉升穩(wěn)定性，延長動臂升降機構(gòu)各構(gòu)件的使用壽命。另外，液壓元件的引入有效提高動臂升降機構(gòu)的抗振能力，并且通過在第一缸體20或第二缸體31中引入泄壓閥等附屬裝置，可以輕易實現(xiàn)動臂升降機構(gòu)的過載保護功能。
[0030]對照圖1、圖2、圖7，所述鏟斗控制機構(gòu)包括鏟斗39、第一控制支鏈和第二控制支鏈，所述鏟斗39通過第十五轉(zhuǎn)動副25、第十六轉(zhuǎn)動副26與動臂24連接，所述第一控制支鏈包括第三主動桿47、第三缸體45、第三活塞桿43、第一搖臂36、第一拉桿38，所述第三主動桿47一端通過第十七轉(zhuǎn)動副16與機架I連接，另一端通過第十八轉(zhuǎn)動副46與第三缸體45連接，所述第三缸體45通過第三移動副44與第三活塞桿43連接，所述第三活塞桿43通過第十九轉(zhuǎn)動副54與第一搖臂36連接，所述第一搖臂36通過第二十轉(zhuǎn)動副23與動臂24連接，所述第一拉桿38—端通過第二 ^ 轉(zhuǎn)動副37與第一搖臂36連接，另一端通過第二十二轉(zhuǎn)動副40與伊^斗39連接，所述第二控制支鏈包括第四主動桿48、第四缸體50、第四活塞桿52、第二搖臂34、第二拉桿42，所述第四主動桿48—端通過第二十三轉(zhuǎn)動副17與機架I連接，另一端通過第二十四轉(zhuǎn)動副49與第四缸體50連接，所述第四缸體50通過第四移動副51與第四活塞桿52連接，所述第四活塞桿52通過第二十五轉(zhuǎn)動副53與第二搖臂34連接，所述第二搖臂34通過第二十六轉(zhuǎn)動副27與動臂24連接，所述第二拉桿42—端通過第二十七轉(zhuǎn)動副35與第二搖臂34連接，另一端通過第二十八轉(zhuǎn)動副41與鏟斗39連接。所述第三主動桿47、第四主動桿48由可控電機通過電傳動系統(tǒng)進行驅(qū)動控制，鏟斗39在兩主動桿的帶動下實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)運動。
[0031]—方面為了提高鏟裝穩(wěn)定性，改善動態(tài)性能，另一方面為了提高該裝載機器人的負載能力，所述鏟斗控制機構(gòu)采用平面并聯(lián)機構(gòu)設(shè)計形式，并由兩套可控電傳動系統(tǒng)共同驅(qū)動，大幅提升了該裝載機器人鏟斗的鏟掘能力和承載能力。為了避免因為制造、加工、裝配等誤差，特別是在裝載機偏載的情形下，造成兩鏟斗控制支鏈?zhǔn)芰Σ痪膯栴}，通過引入第三移動副44、第四移動副51，保證了鏟斗控制機構(gòu)第一、第二控制支鏈具有可調(diào)節(jié)的活動度，根據(jù)帕斯卡原理，利用液壓管線將第三缸體45與第四缸體50并聯(lián)，通過第三移動副44、第四移動副51的自動調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)兩缸體內(nèi)液體壓力相同，進而實現(xiàn)偏載作用下兩控制支鏈的受力平衡，改善了鏟斗控制機構(gòu)兩控制支鏈?zhǔn)芰Σ痪膯栴}，提高裝載機器人作業(yè)穩(wěn)定性，延長了鏟斗控制機構(gòu)各構(gòu)件的使用壽命。另外，液壓元件的引入有效提高鏟斗控制機構(gòu)的抗振能力，并且通過在第三缸體45或第四缸體50中引入泄壓閥等附屬裝置，可以輕易實現(xiàn)鏟斗控制機構(gòu)的過載保護功能。
[0032]對照圖1、圖8、圖9，所述一種多單元連桿驅(qū)動十六桿四活動度重型裝載機器人在各電傳動系統(tǒng)可控電機的編程控制下，完成裝載作業(yè)。在裝載機器人鏟裝作業(yè)過程中，當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)承受的載荷在許用范圍時，動臂升降機構(gòu)和鏟斗控制機構(gòu)中的移動副僅通過微調(diào)的方式平衡第一、第二升降支鏈或第一、第二控制支鏈的受力，由各支鏈中缸體、移動副、活塞桿構(gòu)成的桿組可視為一個不可伸縮的傳力構(gòu)件，若該裝載機器人承受的載荷超過許用范圍時，通過打開缸體上的泄壓閥，起到過載保護作用?；谏鲜鎏攸c，所述的多單元連桿驅(qū)動十六桿四活動度重型裝載機器人相比現(xiàn)有可控裝載機構(gòu)具有更好的動力學(xué)性能、承載穩(wěn)定性、可靠性，以及更高的負載能力和抗振能力，本發(fā)明所述的技術(shù)方案特別適用于設(shè)計制造大噸位的重型裝載機器人。
【主權(quán)項】
1.一種多單元連桿驅(qū)動十六桿四活動度重型裝載機器人，包括多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)、動臂升降機構(gòu)、鏟斗控制機構(gòu)以及機架，其特征在于: 所述多單元連桿驅(qū)動機構(gòu)包括第一驅(qū)動支鏈、第二驅(qū)動支鏈、機架、曲軸，所述第一驅(qū)動支鏈包括第一主動桿、第一連桿，所述第一主動桿一端通過第一轉(zhuǎn)動副與機架連接，另一端通過第二轉(zhuǎn)動副與第一連桿一端連接，所述第一連桿另一端通過第三轉(zhuǎn)動副與曲軸連接，所述第二驅(qū)動支鏈包括第二主動桿、第二連桿，所述第二主動桿一端通過第四轉(zhuǎn)動副與機架連接，另一端通過第五轉(zhuǎn)動副與第二連桿一端連接，所述第二連桿另一端通過第六轉(zhuǎn)動副與曲軸連接，所述曲軸通過第七轉(zhuǎn)動副、第八轉(zhuǎn)動副與機架連接， 所述動臂升降機構(gòu)包括動臂、第一升降支鏈和第二升降支鏈，所述動臂通過第九轉(zhuǎn)動副、第十轉(zhuǎn)動副與機架連接，所述第一升降支鏈包括第三連桿、第一缸體、第一活塞桿，所述第三連桿一端與曲軸固定連接，另一端通過第十一轉(zhuǎn)動副與第一缸體連接，所述第一缸體通過第一移動副與第一活塞桿一端連接，所述第一活塞桿另一端通過第十二轉(zhuǎn)動副與動臂連接，所述第二升降支鏈包括第四連桿、第二缸體、第二活塞桿，所述第四連桿一端與曲軸連接固定，另一端通過第十三轉(zhuǎn)動副與第二缸體連接，所述第二缸體通過第二移動副與第二活塞桿一端連接，第二活塞桿另一端通過第十四轉(zhuǎn)動副與動臂連接， 所述鏟斗控制機構(gòu)包括鏟斗、第一控制支鏈和第二控制支鏈，所述鏟斗通過第十五轉(zhuǎn)動副、第十六轉(zhuǎn)動副與動臂連接，所述第一控制支鏈包括第三主動桿、第三缸體、第三活塞桿、第一搖臂、第一拉桿，所述第三主動桿一端通過第十七轉(zhuǎn)動副與機架連接，另一端通過第十八轉(zhuǎn)動副與第三缸體連接，所述第三缸體通過第三移動副與第三活塞桿連接，所述第三活塞桿通過第十九轉(zhuǎn)動副與第一搖臂連接，所述第一搖臂通過第二十轉(zhuǎn)動副與動臂連接，所述第一拉桿一端通過第二十一轉(zhuǎn)動副與第一搖臂連接，另一端通過第二十二轉(zhuǎn)動副與鏟斗連接，所述第二控制支鏈包括第四主動桿、第四缸體、第四活塞桿、第二搖臂、第二拉桿，所述第四主動桿一端通過第二十三轉(zhuǎn)動副與機架連接，另一端通過第二十四轉(zhuǎn)動副與第四缸體連接，所述第四缸體通過第四移動副與第四活塞桿連接，所述第四活塞桿通過第二十五轉(zhuǎn)動副與第二搖臂連接，所述第二搖臂通過第二十六轉(zhuǎn)動副與動臂連接，所述第二拉桿一端通過第二十七轉(zhuǎn)動副與第二搖臂連接，另一端通過第二十八轉(zhuǎn)動副與鏟斗連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多單元連桿驅(qū)動十六桿四活動度重型裝載機器人，其特征在于:所述第一缸體與第二缸體并聯(lián)，所述第三缸體、第四缸體并聯(lián)，所述第一主動桿、第二主動桿、第三主動桿、第四主動桿均由可控電機進行驅(qū)動。
【文檔編號】E02F3/43GK105951901SQ201610463363
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】張 林, 張巖
【申請人】山東交通學(xué)院