一種具有四連桿四自由度可控機(jī)構(gòu)式移動(dòng)機(jī)械臂的制作方法
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程機(jī)械領(lǐng)域，尤指一種具有四連桿四自由度可控機(jī)構(gòu)式移動(dòng)機(jī)械臂。
【【背景技術(shù)】】
[0002]隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，為了能更好地與環(huán)境進(jìn)行交互、操縱物體、完成任務(wù)，跟上智能化的步伐，機(jī)器人的操作終端，如機(jī)械臂、手爪的作用越來(lái)越重要。這對(duì)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也提出了更高的指標(biāo)，要求高的負(fù)載自重比，操作更加靈活，強(qiáng)穩(wěn)定性和安全性等。一般機(jī)械臂是模擬人的上臂而構(gòu)成的，全部關(guān)節(jié)皆為轉(zhuǎn)動(dòng)型關(guān)節(jié)，而且其前三個(gè)關(guān)節(jié)一般都集中在手腕部。關(guān)節(jié)型機(jī)械臂的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，所占空間體積小，相對(duì)的工作空間最大，是機(jī)械臂中使用最多的一種結(jié)構(gòu)形式，然而由于其驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般安裝在手關(guān)節(jié)上，大大增加了其自身的載重，使其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變大，加速度變小，殘余震動(dòng)變大，降低了其動(dòng)態(tài)性能，并且一般機(jī)械臂常常固定在不可移動(dòng)的機(jī)架上，大大限制了其工作范圍。
[0003]本技術(shù)方案提供一種具有四連桿四自由度可控機(jī)構(gòu)式移動(dòng)機(jī)械臂，其設(shè)計(jì)的可控機(jī)構(gòu)為工程機(jī)構(gòu)提供了廣闊的發(fā)展空間，由控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)的可控機(jī)構(gòu)不僅具有工作空間大、動(dòng)作靈活、可完成復(fù)雜和可變的運(yùn)動(dòng)軌跡輸出，同時(shí)還具有制造成本低，維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。多自由度可控移動(dòng)式機(jī)械臂不僅能將原來(lái)安裝在手臂關(guān)節(jié)處的電機(jī)安裝于機(jī)架上，解決傳統(tǒng)機(jī)械臂轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，動(dòng)態(tài)性能差等缺點(diǎn)，還通過(guò)應(yīng)用移動(dòng)操作機(jī)械臂的技術(shù)，擴(kuò)大了傳統(tǒng)機(jī)械手的工作空間，提高了其工作速度，增加了其工作精度。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]針對(duì)【背景技術(shù)】所述面臨的種種問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有四連桿四自由度可控機(jī)構(gòu)式移動(dòng)機(jī)械臂。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一種具有四連桿四自由度可控機(jī)構(gòu)式移動(dòng)機(jī)械臂所采用的技術(shù)方案是:一種具有四連桿四自由度可控機(jī)構(gòu)式移動(dòng)機(jī)械臂，包括移動(dòng)操作平臺(tái)、旋轉(zhuǎn)機(jī)架、第一主動(dòng)桿、第二主動(dòng)桿、拉桿、連桿、電動(dòng)機(jī)以及機(jī)械手；連桿沿其長(zhǎng)度方向依次設(shè)置有第一連接部、第二連接部及第三連接部；電動(dòng)機(jī)安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)架上，旋轉(zhuǎn)機(jī)架通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接在移動(dòng)操作平臺(tái)上，第一主動(dòng)桿下端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副連接旋轉(zhuǎn)機(jī)架上，第一主動(dòng)桿上端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與拉桿的下端相連，拉桿的上端通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與連桿的第一連接部相連接；第二主動(dòng)桿下端通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副與旋轉(zhuǎn)機(jī)架相連，第二主動(dòng)桿上端通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副連桿的第二連接部相連接；機(jī)械手通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與連桿的第三連接部相連。
[0006]進(jìn)一步地，移動(dòng)操作平臺(tái)在其底部設(shè)置有車(chē)輪。
[0007]進(jìn)一步地，所述第一主動(dòng)桿、第二主動(dòng)桿、旋轉(zhuǎn)機(jī)架均由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0008]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0009]1.利用多自由度可控機(jī)構(gòu)代替原有單一串聯(lián)機(jī)構(gòu)，使得原來(lái)安裝于手臂上的電動(dòng)機(jī)能夠安裝在機(jī)架上，減輕了手臂自身重量，降低了其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高了其動(dòng)態(tài)性能，減少了原有手臂重量所帶來(lái)的關(guān)節(jié)累計(jì)誤差，提高了機(jī)械手精度和速度；
[0010]2.通過(guò)應(yīng)用可移動(dòng)式操作平臺(tái)，使得原來(lái)只能在固定位置工作的機(jī)械臂能夠移動(dòng)，大大增加了機(jī)械臂的活動(dòng)范圍，提高了生產(chǎn)效率，降低了成本；
[0011]3.運(yùn)用少量桿件組成的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)四自由度，降低了生產(chǎn)成本，提高了可靠性。
[0012]為便于貴審查委員能對(duì)本發(fā)明的目的、形狀、構(gòu)造、特征及其功效皆能有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)與了解，并結(jié)合實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。
【【附圖說(shuō)明】】
[0013]圖1為本發(fā)明整體立體圖；
[0014]圖2為本發(fā)明舉降機(jī)構(gòu)分解圖；
[0015]圖3為本發(fā)明舉升工況圖；
[0016]圖4為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)工況圖。
[0017]【具體實(shí)施方式】的附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明:
[0018]移動(dòng)操作平臺(tái)7 旋轉(zhuǎn)機(jī)架6第一主動(dòng)桿I
[0019]第二主動(dòng)桿2連桿3拉桿4
[0020]機(jī)械手5第一轉(zhuǎn)動(dòng)副14 第二轉(zhuǎn)動(dòng)副8
[0021]第三轉(zhuǎn)動(dòng)副10 第四轉(zhuǎn)動(dòng)副11 第五轉(zhuǎn)動(dòng)副9
[0022]第六轉(zhuǎn)動(dòng)副12 第七轉(zhuǎn)動(dòng)副13
【【具體實(shí)施方式】】
[0023]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明一種具有四連桿四自由度可控機(jī)構(gòu)式移動(dòng)機(jī)械臂作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0024]請(qǐng)參閱圖1至圖4，為本發(fā)明一種具有四連桿四自由度可控機(jī)構(gòu)式移動(dòng)機(jī)械臂，包括移動(dòng)操作平臺(tái)7、旋轉(zhuǎn)機(jī)架6、第一主動(dòng)桿1、第二主動(dòng)桿2、拉桿4、連桿3、電動(dòng)機(jī)以及機(jī)械手5 ；
[0025]移動(dòng)操作平臺(tái)7在其底部設(shè)置有車(chē)輪；
[0026]連桿3沿其長(zhǎng)度方向依次設(shè)置有第一連接部、第二連接部及第三連接部；
[0027]電動(dòng)機(jī)安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)架6上，旋轉(zhuǎn)機(jī)架6通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副14連接在移動(dòng)操作平臺(tái)7上，第一主動(dòng)桿I下端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副8連接旋轉(zhuǎn)機(jī)架6上，第一主動(dòng)桿I上端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副10與拉桿4的下端相連，拉桿4的上端通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副11與連桿3的第一連接部相連接；
[0028]第二主動(dòng)桿2下端通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副9與旋轉(zhuǎn)機(jī)架6相連，第二主動(dòng)桿2上端通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副12連桿3的第二連接部相連接；
[0029]機(jī)械手5通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副13與連桿3的第三連接部相連。
[0030]所述第一主動(dòng)桿1、第二主動(dòng)桿2、旋轉(zhuǎn)機(jī)架6均由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0031]工作時(shí)，舉降工況中，在第一主動(dòng)桿1、連桿3、第二主動(dòng)桿2、拉桿4的共同作用下使得機(jī)械手5舉降；旋轉(zhuǎn)工況中，通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副13驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)架6使其旋轉(zhuǎn)。移動(dòng)工況中，通過(guò)移動(dòng)操作平臺(tái)7的移動(dòng)使得機(jī)械手5可在一定平面和空間內(nèi)任意移動(dòng)。
[0032]綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0033]1.利用多自由度可控機(jī)構(gòu)代替原有單一串聯(lián)機(jī)構(gòu)，使得原來(lái)安裝于手臂上的電動(dòng)機(jī)能夠安裝在機(jī)架上，減輕了手臂自身重量，降低了其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高了其動(dòng)態(tài)性能，減少了原有手臂重量所帶來(lái)的關(guān)節(jié)累計(jì)誤差，提高了機(jī)械手精度和速度；
[0034]2.通過(guò)應(yīng)用可移動(dòng)式操作平臺(tái)，使得原來(lái)只能在固定位置工作的機(jī)械臂能夠移動(dòng)，大大增加了機(jī)械臂的活動(dòng)范圍，提高了生產(chǎn)效率，降低了成本；
[0035]3.運(yùn)用少量桿件組成的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)四自由度，降低了生產(chǎn)成本，提高了可靠性。
[0036]上述說(shuō)明是針對(duì)本發(fā)明較佳可行實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，但實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明的專利申請(qǐng)范圍，凡本發(fā)明所提示的技術(shù)精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應(yīng)屬于本發(fā)明所涵蓋專利范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有四連桿四自由度可控機(jī)構(gòu)式移動(dòng)機(jī)械臂，其特征在于:包括移動(dòng)操作平臺(tái)、旋轉(zhuǎn)機(jī)架、第一主動(dòng)桿、第二主動(dòng)桿、拉桿、連桿、電動(dòng)機(jī)以及機(jī)械手； 連桿沿其長(zhǎng)度方向依次設(shè)置有第一連接部、第二連接部及第三連接部； 電動(dòng)機(jī)安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)架上，旋轉(zhuǎn)機(jī)架通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接在移動(dòng)操作平臺(tái)上，第一主動(dòng)桿下端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副連接旋轉(zhuǎn)機(jī)架上，第一主動(dòng)桿上端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與拉桿的下端相連，拉桿的上端通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與連桿的第一連接部相連接； 第二主動(dòng)桿下端通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副與旋轉(zhuǎn)機(jī)架相連，第二主動(dòng)桿上端通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副連桿的第二連接部相連接； 機(jī)械手通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與連桿的第三連接部相連。
2.如權(quán)利要求1所述的一種具有四連桿四自由度可控機(jī)構(gòu)式移動(dòng)機(jī)械臂，其特征在于:移動(dòng)操作平臺(tái)在其底部設(shè)置有車(chē)輪。
3.如權(quán)利要求1所述的一種具有四連桿四自由度可控機(jī)構(gòu)式移動(dòng)機(jī)械臂，其特征在于:所述第一主動(dòng)桿、第二主動(dòng)桿、旋轉(zhuǎn)機(jī)架均由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有四連桿四自由度可控機(jī)構(gòu)式移動(dòng)機(jī)械臂，包括移動(dòng)操作平臺(tái)、旋轉(zhuǎn)機(jī)架、第一主動(dòng)桿、第二主動(dòng)桿、拉桿、連桿、以及機(jī)械手；電動(dòng)機(jī)安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)架上，旋轉(zhuǎn)機(jī)架通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接在移動(dòng)操作平臺(tái)上，第一主動(dòng)桿下端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副連接旋轉(zhuǎn)機(jī)架上，第一主動(dòng)桿上端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與拉桿的下端相連，拉桿的上端通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與連桿的第一連接部相連接；第二主動(dòng)桿下端通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副與旋轉(zhuǎn)機(jī)架相連，上端通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副連桿的第二連接部相連接；機(jī)械手通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與連桿的第三連接部相連。本發(fā)明采用電動(dòng)機(jī)安裝于旋轉(zhuǎn)機(jī)架上的多自由度可控機(jī)構(gòu)代替原來(lái)電動(dòng)機(jī)安裝于機(jī)械臂上的串聯(lián)機(jī)構(gòu)，解決原有機(jī)構(gòu)手臂重量大，動(dòng)態(tài)性能差等特點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】B25J9-00, B25J5-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104552231
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410773067
【發(fā)明人】蔡敢為, 李智杰, 王麾, 張永文, 李榮康, 朱凱君, 王龍, 王小純, 李巖舟, 楊旭鵑
【申請(qǐng)人】廣西大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月12日