專利名稱：一種含有加長(zhǎng)臂和復(fù)鉸的四自由度重載機(jī)械臂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械臂，特別涉及一種含有加長(zhǎng)臂和復(fù)鉸的重載機(jī)械臂。
背景技術(shù)：
機(jī)構(gòu)是機(jī)器裝備的核心，機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新一直是機(jī)器裝備創(chuàng)新的關(guān)鍵，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)構(gòu)對(duì)提高我國(guó)機(jī)械裝備的科技水平核心競(jìng)爭(zhēng)力非常重要。 實(shí)現(xiàn)挖掘、抓取、搬運(yùn)等功能工作裝置，應(yīng)用連桿機(jī)構(gòu)較為普遍。常用的串聯(lián)機(jī)械手，工作空間大，但承載能力低，只能抓取、搬運(yùn)一些較輕的物體。對(duì)應(yīng)的并聯(lián)機(jī)械手，承載能力高， 但工作空間小，由于串聯(lián)和并聯(lián)機(jī)械手的優(yōu)勢(shì)有互補(bǔ)性，如果能有效的結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)出混聯(lián)機(jī)械手，或者說(shuō)是多環(huán)耦合機(jī)構(gòu)，那么這種機(jī)械手的性能會(huì)更優(yōu)越。中國(guó)專利 CN03105161. 8涉及一種四自由度混聯(lián)機(jī)器人，它由兩平動(dòng)自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)、與之串聯(lián)的兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度轉(zhuǎn)頭結(jié)構(gòu)、以及安裝在所述轉(zhuǎn)頭結(jié)構(gòu)上的末端執(zhí)行器構(gòu)成，然而，不是基于重載來(lái)設(shè)計(jì)的，不適用于重載物體的搬運(yùn)工作。中國(guó)專利CN99241607. 8公開(kāi)了一種挖掘機(jī)用的三節(jié)臂折疊式工作裝置，該機(jī)構(gòu)在斗桿油缸與斗桿之間增加了一個(gè)連桿，在斗桿油缸與上動(dòng)臂之間增加了一個(gè)拉桿；在上動(dòng)臂與基座間增加了一個(gè)下動(dòng)臂和調(diào)節(jié)油缸。然而，該專利只能實(shí)現(xiàn)挖掘功能。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種工作空間大、承載能力高的含加長(zhǎng)臂和復(fù)鉸的四自由度重載機(jī)械臂。底座通過(guò)回轉(zhuǎn)裝置與履帶運(yùn)動(dòng)裝置連接，上述底座上設(shè)有三對(duì)平行對(duì)稱的基座，其中位于中部的一對(duì)基座通過(guò)鉸鏈與大臂的一端連接，該大臂的另一端通過(guò)鉸鏈與加長(zhǎng)臂的中部連接；該加長(zhǎng)臂的另一端通過(guò)鉸鏈與一對(duì)加長(zhǎng)臂油缸的活塞桿端部連接，該加長(zhǎng)臂油缸的缸套端部通過(guò)鉸鏈與底座一端的一對(duì)基座連接，或者采用一個(gè)規(guī)格較大的加長(zhǎng)臂油缸替代；上述加長(zhǎng)臂的另一端通過(guò)鉸鏈與小臂的中部連接，該小臂的一端通過(guò)鉸鏈與末端執(zhí)行器上的一個(gè)部位連接，其另一端通過(guò)鉸鏈與一對(duì)小臂油缸的缸套端部連接，該小臂油缸的活塞桿端部與一對(duì)拉桿的一端分別通過(guò)鉸鏈連接在上述加長(zhǎng)臂的兩側(cè)而構(gòu)成兩個(gè)對(duì)稱布置的復(fù)鉸；上述拉桿的另一端通過(guò)鉸鏈與底座上另一端的一對(duì)基座連接；一對(duì)末端執(zhí)行器油缸的缸套端部通過(guò)鉸鏈與上述末端執(zhí)行器的另一個(gè)部位連接，該末端執(zhí)行器油缸的活塞桿端部通過(guò)鉸鏈連接在大臂的中部，或者采用一個(gè)規(guī)格較大的末端執(zhí)行器油缸來(lái)替代一對(duì)油缸。本發(fā)明從底座到末端執(zhí)行器可看成是由兩個(gè)對(duì)稱平行的平面機(jī)構(gòu)構(gòu)成，每個(gè)平面機(jī)構(gòu)中，末端執(zhí)行器到到運(yùn)動(dòng)裝置的自由度都是4。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn) (1)該機(jī)構(gòu)剛度較高，承載能力高，工作空間大。(2)采用三節(jié)臂，即在大臂和小臂之間增加一個(gè)加長(zhǎng)臂，使末端執(zhí)行器可在更大空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)挖掘、抓取和搬運(yùn)等功能。(3)在加長(zhǎng)臂的中部形成的復(fù)鉸有效地減少了在加長(zhǎng)臂上所占的空間，同時(shí)簡(jiǎn)化了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。


圖1是本發(fā)明的立體示意簡(jiǎn)圖。
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圖2是本發(fā)明挖掘使用狀態(tài)立體示意簡(jiǎn)圖。圖3是本發(fā)明抓取使用狀態(tài)立體示意簡(jiǎn)圖。附圖中，1-履帶運(yùn)動(dòng)裝置，2-底座，3-加長(zhǎng)臂油紅，4-加長(zhǎng)臂，5-小臂油紅，6-小臂，7-末端執(zhí)行器，8-末端執(zhí)行器油缸，9-拉桿，10-大臂。
具體實(shí)施例方式在圖1所示的一種含有加長(zhǎng)臂和復(fù)鉸的四自由度重載機(jī)械臂的立體示意簡(jiǎn)圖中， 底座2通過(guò)回轉(zhuǎn)裝置Rl與履帶運(yùn)動(dòng)裝置1連接，上述底座上設(shè)有三對(duì)平行對(duì)稱的基座，其中中部的一對(duì)基座通過(guò)鉸鏈R2與大臂10下端連接，該大臂上端通過(guò)鉸鏈R12與加長(zhǎng)臂4中部連接，該加長(zhǎng)臂的一端通過(guò)鉸鏈R4與一對(duì)加長(zhǎng)臂油缸3的活塞桿端部連接，該加長(zhǎng)臂油缸的缸套端部通過(guò)鉸鏈R3與底座一端的一對(duì)基座連接，上述加長(zhǎng)臂的另一端通過(guò)鉸鏈R7 與小臂6中部連接，該小臂一端通過(guò)鉸鏈R8與末端執(zhí)行器7上的一個(gè)部位連接，其另一端通過(guò)鉸鏈R6與一對(duì)小臂油缸5的缸套端部連接，該小臂油缸的活塞桿端部與一對(duì)拉桿9的一端分別通過(guò)鉸鏈R5連接在上述加長(zhǎng)臂中部的兩側(cè)而構(gòu)成兩個(gè)對(duì)稱布置的復(fù)鉸；上述拉桿的另一端通過(guò)鉸鏈RlO與底座上另一端的一對(duì)基座連接；一對(duì)末端執(zhí)行器油缸8的缸套通過(guò)鉸鏈R9與上述末端執(zhí)行器連接，該末端執(zhí)行器油缸的活塞桿端部通過(guò)鉸鏈Rll連接在大臂的中部。在圖2所示的本發(fā)明挖掘使用狀態(tài)立體示意簡(jiǎn)圖中，末端執(zhí)行器為鏟斗結(jié)構(gòu)，其它桿件的連接關(guān)系與圖1相同。在圖3所示的本發(fā)明抓取使用狀態(tài)立體示意簡(jiǎn)圖中，末端執(zhí)行器為抓手裝卡結(jié)構(gòu)，其它桿件的連接關(guān)系與圖1相同。
權(quán)利要求
1.一種含有加長(zhǎng)臂和復(fù)鉸的四自由度重載機(jī)械臂，其特征在于底座(2)通過(guò)回轉(zhuǎn)裝置與履帶運(yùn)動(dòng)裝置(1)連接，上述底座(2)上設(shè)有三對(duì)平行對(duì)稱的基座，其中位于中部的一對(duì)基座通過(guò)鉸鏈與大臂(10)的一端連接，該大臂(10)的另一端通過(guò)鉸鏈與加長(zhǎng)臂(4)的中部連接；該加長(zhǎng)臂(4)的一端通過(guò)鉸鏈與一對(duì)加長(zhǎng)臂油缸(3)的活塞桿端部連接，該加長(zhǎng)臂油缸(3)的缸套端部通過(guò)鉸鏈與底座(2)—端的一對(duì)基座連接；上述加長(zhǎng)臂(4)的另一端通過(guò)鉸鏈與小臂(6)的中部連接，該小臂(6)的一端通過(guò)鉸鏈與末端執(zhí)行器(7)的一個(gè)部位連接，其另一端通過(guò)鉸鏈與一對(duì)小臂油缸(5)的缸套端部連接，該小臂油缸(5)的活塞桿端部與一對(duì)拉桿(9)的一端分別通過(guò)鉸鏈連接在上述加長(zhǎng)臂中部的兩側(cè)而構(gòu)成兩個(gè)對(duì)稱布置的復(fù)鉸；上述拉桿(9)的另一端通過(guò)鉸鏈與底座(2)上另一端的一對(duì)基座連接；一對(duì)末端執(zhí)行器油缸(8)的缸套端部通過(guò)鉸鏈與上述末端執(zhí)行器(7)的另一個(gè)部位連接，該末端執(zhí)行器油缸(8)的活塞桿端部通過(guò)鉸鏈連接在大臂(10)的中部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種含有加長(zhǎng)臂和復(fù)鉸的四自由度重載機(jī)械臂，其特征在于上述一對(duì)加長(zhǎng)臂油缸(3)，可以用一個(gè)規(guī)格較大的加長(zhǎng)臂油缸來(lái)代替，上述一對(duì)末端執(zhí)行器油缸(8)可用一個(gè)規(guī)格較大的末端執(zhí)行器油缸來(lái)代替。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種含有加長(zhǎng)臂和復(fù)鉸的四自由度重載機(jī)械手臂，其特征在于上述各油缸的活塞桿和缸套的位置可以互換。
全文摘要
一種含加長(zhǎng)臂和復(fù)鉸的四自由度重載機(jī)械臂，底座通過(guò)回轉(zhuǎn)裝置與履帶運(yùn)動(dòng)裝置連接，底座中部的一對(duì)基座與大臂下端鉸接，該大臂上端與加長(zhǎng)臂中部鉸接，該加長(zhǎng)臂的一端與加長(zhǎng)臂油缸的活塞桿鉸接，該加長(zhǎng)臂油缸的缸套與底座一端的基座鉸接，上述加長(zhǎng)臂的另一端與小臂中部鉸接，該小臂一端與末端執(zhí)行器鉸接，其另一端與小臂油缸的缸套鉸接，該小臂油缸的活塞桿端部與拉桿的一端分別通過(guò)鉸鏈連接在上述加長(zhǎng)臂的兩側(cè)而構(gòu)成兩個(gè)對(duì)稱布置的復(fù)鉸；上述拉桿的另一端與底座另一端的基座鉸接；末端執(zhí)行器油缸的缸套與上述末端執(zhí)行器鉸接，該末端執(zhí)行器油缸的活塞桿與大臂鉸接。本發(fā)明具有承載能力高、工作空間大、運(yùn)動(dòng)正反解求解容易，方便實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B25J5/00GK102528791SQ201110444289
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者丁華鋒, 曹文熬, 楊鳳霞, 王園園, 陳誼超 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)