本發(fā)明涉及裝載機(jī)領(lǐng)域，特別是一種平面八桿三活動(dòng)度電液可控正鏟裝載機(jī)器人。

背景技術(shù)：

裝載機(jī)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(jìn)行散裝物料裝卸的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)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(jī)存在著能耗高、噪音大、尾氣排放嚴(yán)重、智能化水平低等缺點(diǎn)?？煽貦C(jī)構(gòu)是傳統(tǒng)機(jī)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(jī)械技術(shù)升級(jí)帶來了機(jī)遇，針對(duì)液壓式裝載機(jī)的缺點(diǎn)，將可控機(jī)構(gòu)及機(jī)器人相關(guān)技術(shù)應(yīng)用到裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)中，提出了一類可控機(jī)構(gòu)式裝載機(jī)，該類可控裝載機(jī)構(gòu)避免了液壓系統(tǒng)的使用，它由多自由度連桿機(jī)構(gòu)和多個(gè)可控電機(jī)組成，其輸出運(yùn)動(dòng)由多臺(tái)計(jì)算機(jī)編程控制的可控電機(jī)共同決定，鏟斗的輸出軌跡是一個(gè)多自變量的函數(shù)，可以輕易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜柔性軌跡輸出，因此可控裝載機(jī)構(gòu)屬于施工機(jī)器人范疇。相比液壓式裝載機(jī)，可控裝載機(jī)構(gòu)具有智能化程度高、靈活度好、高傳動(dòng)效率等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于推動(dòng)裝載機(jī)綠色化、智能化具有重要的意義。

但是，在對(duì)可控裝載機(jī)構(gòu)進(jìn)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。一方面，現(xiàn)有可控裝載機(jī)構(gòu)各構(gòu)件之間一般采用轉(zhuǎn)動(dòng)副鏈接，相比含移動(dòng)副的液壓式裝載機(jī)工作裝置，缺少有效的抗振能力和過載保護(hù)手段，在實(shí)際作業(yè)過程中，很容易造成結(jié)構(gòu)件的剛性破壞或變形；另一方面，現(xiàn)有可控裝載機(jī)構(gòu)為平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)，兩主動(dòng)桿在同時(shí)抬升動(dòng)臂時(shí)，由于制造、加工、裝配等誤差，特別是在裝載機(jī)偏載的情形下，造成動(dòng)臂兩并聯(lián)驅(qū)動(dòng)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(jī)構(gòu)的使用壽命。上述原因嚴(yán)重影響了可控裝載機(jī)構(gòu)的工程應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于已有技術(shù)存在的問題提供一種平面八桿三活動(dòng)度電液可控正鏟裝載機(jī)器人，既具有現(xiàn)有可控裝載機(jī)構(gòu)智能化程度高、靈活度好、傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)解決現(xiàn)有可控裝載機(jī)構(gòu)缺少抗振能力、動(dòng)臂升降機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性差、缺乏有效的過載保護(hù)等工程問題，使該裝載機(jī)器人既具有較好的動(dòng)力學(xué)性能及承載穩(wěn)定性，同時(shí)具有較強(qiáng)的抗振能力和過載保護(hù)性能。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來達(dá)到上述目的：本發(fā)明所述的一種平面八桿三活動(dòng)度電液可控正鏟裝載機(jī)器人，包括動(dòng)臂升降機(jī)構(gòu)、鏟斗控制機(jī)構(gòu)以及機(jī)架。

所述動(dòng)臂升降機(jī)構(gòu)包括動(dòng)臂、第一升降支鏈和第二升降支鏈，所述動(dòng)臂通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架連接，所述第一升降支鏈包括第一主動(dòng)桿、第一缸體、第一活塞桿，所述第一主動(dòng)桿一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副機(jī)架連接，另一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一缸體一端連接，所述第一缸體另一端通過第一移動(dòng)副與第一活塞桿一端連接，所述第一活塞桿另一端通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)臂連接。所述第二升降支鏈包括第二主動(dòng)桿、第二缸體、第二活塞桿，所述第二主動(dòng)桿一端通過第六轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架連接，另一端通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二缸體一端連接，所述第二缸體另一端通過第二移動(dòng)副與第二活塞桿一端連接，所述第二活塞桿另一端通過第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)臂連接。所述第一主動(dòng)桿、第二主動(dòng)桿均由可控電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

在實(shí)際工程應(yīng)用中，所述第一缸體、第一移動(dòng)副、第一活塞桿可用一液壓缸取代，所述第二缸體、第二移動(dòng)副與第二活塞桿可用另一液壓缸取代，在可控裝載機(jī)器人作業(yè)過程中，所述第一主動(dòng)桿、第二主動(dòng)桿由可控電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，為動(dòng)臂升降機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力。由于動(dòng)臂升降機(jī)構(gòu)為平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)，第一缸體與第二缸體通過液壓管線連接，實(shí)現(xiàn)兩缸體并聯(lián)，根據(jù)帕斯卡原理，兩缸體內(nèi)液體壓力相同，可以有效改善動(dòng)臂兩升降支鏈?zhǔn)芰Σ痪膯栴}，提高動(dòng)臂舉升穩(wěn)定性，延長(zhǎng)動(dòng)臂升降機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的使用壽命。另外，液壓元件的引入可以有效提高動(dòng)臂升降機(jī)構(gòu)的抗振能力，通過在動(dòng)臂升降機(jī)構(gòu)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(shí)現(xiàn)動(dòng)臂升降機(jī)構(gòu)的過載保護(hù)功能。通過移動(dòng)副的引入使該裝載機(jī)器人動(dòng)臂升降支鏈多了一個(gè)額外活動(dòng)度，當(dāng)動(dòng)臂兩升降支鏈承受的載荷在許用范圍內(nèi)時(shí)，第一移動(dòng)副、第二移動(dòng)副處于微調(diào)狀態(tài)，可將由第一缸體、第一移動(dòng)副、第一活塞桿構(gòu)成的液壓缸和由第二缸體、第二移動(dòng)副、第二活塞桿構(gòu)成的液壓缸視為二力桿，主要起傳遞動(dòng)力的作用，此時(shí)動(dòng)臂升降支鏈中因引入移動(dòng)副而多出的活動(dòng)度可視為失效狀態(tài)，當(dāng)動(dòng)臂兩升降支鏈承受的載荷超過許用載荷時(shí)，安裝在第一缸體或第二缸體上的泄壓閥打開，動(dòng)臂兩升降支鏈中移動(dòng)副處于激活狀態(tài)，動(dòng)臂升降支鏈中因引入移動(dòng)副而多出的活動(dòng)度生效，通過泄壓閥實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂升降機(jī)構(gòu)兩升降運(yùn)動(dòng)鏈的過載保護(hù)功能。

所述鏟斗控制機(jī)構(gòu)包括第三主動(dòng)桿、拉桿、鏟斗。所述第三主動(dòng)桿一端通過第九轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架連接，另一端通過第十轉(zhuǎn)動(dòng)副與拉桿一端連接，所述拉桿另一端通過第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副與鏟斗連接，所述鏟斗通過第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)臂連接。所述第三主動(dòng)桿由可控電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，鏟斗控制機(jī)構(gòu)在第三主動(dòng)桿的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)鏟斗的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

所述一種平面八桿三活動(dòng)度電液可控正鏟裝載機(jī)器人的鏟斗輸出運(yùn)動(dòng)由第一主動(dòng)桿、第二主動(dòng)桿、第三主動(dòng)桿共同決定，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制下，完成裝載作業(yè)。該平面八桿三活動(dòng)度電液可控正鏟裝載機(jī)器人不僅具有智能化程度高、低噪音、無尾氣排放、能耗低、維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，而且相比現(xiàn)有可控裝載機(jī)構(gòu)具有更好的動(dòng)力學(xué)性能、承載穩(wěn)定性、抗振能力以及更長(zhǎng)的使用壽命，并且較易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)功能，大幅提高了該裝載機(jī)器人的可靠性及實(shí)用性，使其能夠滿足施工環(huán)境比較惡劣的場(chǎng)合作業(yè)。

本發(fā)明突出優(yōu)點(diǎn)在于：

1、在保證滿足裝載機(jī)性能要求的前提下，由電傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的連桿傳動(dòng)取代了傳統(tǒng)液壓裝載機(jī)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，避免了液壓系統(tǒng)傳動(dòng)效率低、可靠性差等問題，大幅降低了能耗。另外，裝載機(jī)器人的動(dòng)力系統(tǒng)由于采用了計(jì)算機(jī)編程控制的電傳動(dòng)系統(tǒng)，相比現(xiàn)有液壓式工程機(jī)械，不僅噪音低、無尾氣排放，而且自動(dòng)化和智能化程度高，非常適用于人口密集區(qū)域施工作業(yè)。

2、相比現(xiàn)有可控裝載機(jī)構(gòu)，該種裝載機(jī)器人的構(gòu)型設(shè)計(jì)具有更好的動(dòng)力性能和更強(qiáng)的適應(yīng)性。相比現(xiàn)有可控裝載機(jī)構(gòu)，該裝載機(jī)器人具有更好的承載穩(wěn)定性、更佳的抗振性能以及更長(zhǎng)的使用壽命。該裝載機(jī)器人的動(dòng)臂升降機(jī)構(gòu)引入了液壓元件，通過液壓管線使兩缸體并聯(lián)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)兩缸體內(nèi)液體壓力平衡，有效解決了平面并聯(lián)可控裝載機(jī)構(gòu)動(dòng)臂的兩升降支鏈?zhǔn)芰Σ痪膯栴}，提高了承載穩(wěn)定性和抗振性能，改善了各構(gòu)件的受力情況，延長(zhǎng)了使用壽命。

3、相比現(xiàn)有可控裝載機(jī)構(gòu)，該裝載機(jī)器人具有更多的過載保護(hù)手段，由于動(dòng)臂升降機(jī)構(gòu)引入了液壓元件，可通過在動(dòng)臂升降機(jī)構(gòu)中引入泄壓閥等附屬裝置，較易實(shí)現(xiàn)該裝載機(jī)器人的過載保護(hù)性能，避免因過載造成的執(zhí)行機(jī)構(gòu)各構(gòu)件變形及剛性破壞。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的一種平面八桿三活動(dòng)度電液可控正鏟裝載機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明所述的一種平面八桿三活動(dòng)度電液可控正鏟裝載機(jī)器人機(jī)架示意圖。

圖3為本發(fā)明所述的動(dòng)臂升降機(jī)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明所述的鏟斗控制機(jī)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明所述的一種平面八桿三活動(dòng)度電液可控正鏟裝載機(jī)器人平面視圖。

圖6為本發(fā)明所述的一種平面八桿三活動(dòng)度電液可控正鏟裝載機(jī)器人工作示意圖。

具體實(shí)施方式

以下通過附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。

對(duì)照?qǐng)D1，本發(fā)明所述的一種平面八桿三活動(dòng)度電液可控正鏟裝載機(jī)器人，包括動(dòng)臂升降機(jī)構(gòu)、鏟斗控制機(jī)構(gòu)以及機(jī)架1。

對(duì)照?qǐng)D1、圖2、圖3，所述動(dòng)臂升降機(jī)構(gòu)包括動(dòng)臂8、第一升降支鏈和第二升降支鏈，所述動(dòng)臂8通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副24、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副14與機(jī)架1連接，所述第一升降支鏈包括第一主動(dòng)桿3、第一缸體5、第一活塞桿6，所述第一主動(dòng)桿3一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副2機(jī)架1連接，另一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副4與第一缸體5一端連接，所述第一缸體5另一端通過第一移動(dòng)副25與第一活塞桿6一端連接，所述第一活塞桿6另一端通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副7與動(dòng)臂8連接。所述第二升降支鏈包括第二主動(dòng)桿16、第二缸體13、第二活塞桿12，所述第二主動(dòng)桿16一端通過第六轉(zhuǎn)動(dòng)副17與機(jī)架1連接，另一端通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副15與第二缸體13一端連接，所述第二缸體13另一端通過第二移動(dòng)副24與第二活塞桿12一端連接，所述第二活塞桿12另一端通過第八轉(zhuǎn)動(dòng)副11與動(dòng)臂8連接。所述第一主動(dòng)桿3、第二主動(dòng)桿16均由可控電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

在實(shí)際工程應(yīng)用中，所述第一缸體5、第一移動(dòng)副25、第一活塞桿6可用一液壓缸取代，所述第二缸體13、第二移動(dòng)副24與第二活塞桿12可用另一液壓缸取代，在可控裝載機(jī)器人作業(yè)過程中，所述第一主動(dòng)桿3、第二主動(dòng)桿16由可控電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，為動(dòng)臂升降機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力。由于動(dòng)臂升降機(jī)構(gòu)為平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)，第一缸體5與第二缸體13通過液壓管線連接，實(shí)現(xiàn)兩缸體并聯(lián)，根據(jù)帕斯卡原理，兩缸體內(nèi)液體壓力相同，可以有效改善動(dòng)臂兩升降支鏈?zhǔn)芰Σ痪膯栴}，提高動(dòng)臂舉升穩(wěn)定性，延長(zhǎng)動(dòng)臂升降機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的使用壽命。另外，液壓元件的引入可以有效提高動(dòng)臂升降機(jī)構(gòu)的抗振能力，通過在動(dòng)臂升降機(jī)構(gòu)第一缸體5或第二缸13體中引入泄壓閥等附屬裝置，可以輕易實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂升降機(jī)構(gòu)的過載保護(hù)功能。通過移動(dòng)副的引入使該裝載機(jī)器人動(dòng)臂升降支鏈多了一個(gè)額外活動(dòng)度，當(dāng)動(dòng)臂兩升降支鏈承受的載荷在許用范圍內(nèi)時(shí)，第一移動(dòng)副25、第二移動(dòng)副24處于微調(diào)狀態(tài)，可將由第一缸體5、第一移動(dòng)副25、第一活塞桿6構(gòu)成的液壓缸和由第二缸體13、第二移動(dòng)副24、第二活塞桿12構(gòu)成的液壓缸視為二力桿，主要起傳遞動(dòng)力的作用，此時(shí)動(dòng)臂升降支鏈中因引入移動(dòng)副而多出的活動(dòng)度可視為失效狀態(tài)，當(dāng)動(dòng)臂兩升降支鏈承受的載荷超過許用載荷時(shí)，安裝在第一缸體5或第二缸體13上的泄壓閥打開，動(dòng)臂兩升降支鏈中移動(dòng)副處于激活狀態(tài)，動(dòng)臂升降支鏈中因引入移動(dòng)副而多出的活動(dòng)度生效，通過泄壓閥實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂升降機(jī)構(gòu)兩升降運(yùn)動(dòng)鏈的過載保護(hù)功能。

對(duì)照?qǐng)D1、圖2、圖4，所述鏟斗控制機(jī)構(gòu)包括第三主動(dòng)桿22、拉桿20、鏟斗18。所述第三主動(dòng)桿22一端通過第九轉(zhuǎn)動(dòng)副23與機(jī)架1連接，另一端通過第十轉(zhuǎn)動(dòng)副21與拉桿20一端連接，所述拉桿20另一端通過第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副19與鏟斗18連接，所述鏟斗18通過第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副9、第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副10與動(dòng)臂8連接。所述第三主動(dòng)桿22由可控電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，鏟斗控制機(jī)構(gòu)在第三主動(dòng)桿22的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)鏟斗18的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

對(duì)照?qǐng)D1、圖5、圖6，所述一種平面八桿三活動(dòng)度電液可控正鏟裝載機(jī)器人的鏟斗18輸出運(yùn)動(dòng)由第一主動(dòng)桿3、第二主動(dòng)桿16、第三主動(dòng)桿22共同決定，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制下，完成裝載作業(yè)。該平面八桿三活動(dòng)度電液可控正鏟裝載機(jī)器人不僅具有智能化程度高、低噪音、無尾氣排放、能耗低、維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，而且相比現(xiàn)有可控裝載機(jī)構(gòu)具有更好的動(dòng)力學(xué)性能、承載穩(wěn)定性、抗振能力以及更長(zhǎng)的使用壽命，并且較易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)功能，大幅提高了該裝載機(jī)器人的可靠性及實(shí)用性，使其能夠滿足施工環(huán)境比較惡劣的場(chǎng)合作業(yè), 適用于制造大、中、小型裝載機(jī)器人。