一種三自由度可控機(jī)構(gòu)式移動機(jī)械臂的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的裝置，特別是一種三自由度可控機(jī)構(gòu)式移動機(jī)械臂。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械臂是一種用來實(shí)現(xiàn)一些像如抓取等動作的裝置，可以在機(jī)械臂末端操作平臺上安裝一定的工具進(jìn)行各種作業(yè)，廣泛應(yīng)用與國防、太空探測、物流、排爆、裝配等領(lǐng)域，移動機(jī)械臂通過移動平臺的移動來擴(kuò)大了機(jī)械臂的工作空間，這使它優(yōu)與傳統(tǒng)的固連式機(jī)械臂，具有更加廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]國內(nèi)移動機(jī)械臂的研宄起步比較晚，但經(jīng)過進(jìn)幾十年的發(fā)展也取得了很大的進(jìn)步，目前國內(nèi)移動機(jī)械臂的研宄主要集中在機(jī)械臂結(jié)構(gòu)、運(yùn)動控制技術(shù)、路徑規(guī)劃技術(shù)等幾個方面，本發(fā)明專利主要研宄移動機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計。傳統(tǒng)的機(jī)械臂大多安裝在固定機(jī)架上，工作空間比較小。移動機(jī)械臂通過移動平臺的移動大大的擴(kuò)大了機(jī)械臂的工作空間。傳統(tǒng)機(jī)械臂多采用串聯(lián)形式，把電機(jī)安裝在關(guān)節(jié)上，直接提供動力。這種驅(qū)動形式直接導(dǎo)致機(jī)械臂轉(zhuǎn)動慣量大，機(jī)械臂受力條件惡劣，殘余振動強(qiáng)。而本發(fā)明提出的一種三自由度可控機(jī)構(gòu)式移動機(jī)械臂克服傳統(tǒng)機(jī)械臂以上缺點(diǎn)，使傳統(tǒng)機(jī)械臂具有廣闊的發(fā)展空間，具有廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種三自由度可控機(jī)構(gòu)式移動機(jī)械臂，具有傳統(tǒng)機(jī)械臂的工作功能，又克服傳統(tǒng)機(jī)械臂轉(zhuǎn)動慣量大、殘余振動強(qiáng)、機(jī)械臂受力條件惡劣等缺點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的:
[0006]一種三自由度可控機(jī)構(gòu)式移動機(jī)械臂，包括操作平臺、第一主動件、轉(zhuǎn)動臺、第一連桿、第二連桿、大臂、第四連桿、第三連桿、第五連桿、第二主動件、第六連桿和移動平臺；
[0007]所述操作平臺上設(shè)有第十轉(zhuǎn)動副和第九轉(zhuǎn)動副，第九轉(zhuǎn)動副在第十轉(zhuǎn)動副上方；
[0008]所述第四連桿為三角形，第四連桿的第一端設(shè)有復(fù)合鉸鏈，第四連桿的第二端設(shè)有第七轉(zhuǎn)動副，第四連桿的第三端設(shè)有第八轉(zhuǎn)動副；
[0009]所述第一主動件下端通過第一轉(zhuǎn)動副連接在轉(zhuǎn)動臺上，第一主動件上端通過第二轉(zhuǎn)動副與第一連桿一端連接，第一連桿另一端通過第三轉(zhuǎn)動副與第二連桿一端連接，第二連桿另一端通過第十轉(zhuǎn)動副與操作平臺連接；
[0010]所述大臂下端通過第五轉(zhuǎn)動副連接在轉(zhuǎn)動臺上，大臂上端通過復(fù)合鉸鏈與第四連桿的第一端連接，同時大臂上端通過復(fù)合鉸鏈連接在第二連桿上；
[0011]所述第三連桿下端通過第六轉(zhuǎn)動副連接在轉(zhuǎn)動臺上，第三連桿上端通過第七轉(zhuǎn)動副與第四連桿的第二端連接；
[0012]所述第五連桿一端通過第八轉(zhuǎn)動副與第四連桿的第三端連接，第五連桿另一端通過第九轉(zhuǎn)動副與操作平臺連接，
[0013]所述第二主動件下端通過第十三轉(zhuǎn)動副連接在轉(zhuǎn)動臺上，第二主動件上端通過第十二轉(zhuǎn)動副與第六連桿一端連接，第六連桿的另一端通過十一轉(zhuǎn)動副連接在大臂上；
[0014]所述轉(zhuǎn)動臺通過第二十轉(zhuǎn)動副安裝在移動平臺上。
[0015]本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)在于:
[0016]1.本發(fā)明將機(jī)械臂安裝在移動平臺上，極大的擴(kuò)大了機(jī)械臂的工作空間；
[0017]2.本發(fā)明用可控連桿機(jī)構(gòu)替代傳統(tǒng)串聯(lián)機(jī)械臂，放棄了將驅(qū)動電機(jī)安裝在被驅(qū)動桿關(guān)節(jié)處，而裝在相對固定的平臺上，改善了當(dāng)前機(jī)電驅(qū)動式機(jī)械臂的受力條件，減少了機(jī)械臂的轉(zhuǎn)動慣量和殘余振動強(qiáng)度等缺點(diǎn)；
[0018]3.本發(fā)明主動件選用伺服電機(jī)驅(qū)動，不僅環(huán)保，而且易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，降低工人勞動強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。
[0019]4.本發(fā)明采用了新型連桿傳動機(jī)構(gòu)，由于主動電機(jī)全裝在移動平臺上，與當(dāng)前機(jī)電驅(qū)動式機(jī)械臂相比，不僅改善了機(jī)械臂的受力，而且降低了機(jī)械臂運(yùn)動過程中的轉(zhuǎn)動慣量和振動耦合，提高機(jī)械臂的承載能力，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，實(shí)用性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明所述三自由度可控機(jī)構(gòu)式移動機(jī)械臂機(jī)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明所述三自由度可控機(jī)構(gòu)式移動機(jī)械臂的部分連桿結(jié)構(gòu)的第一示意圖。
[0022]圖3為本發(fā)明所述三自由度可控機(jī)構(gòu)式移動機(jī)械臂的部分連桿結(jié)構(gòu)的第二示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下通過附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。
[0024]一種三自由度可控機(jī)構(gòu)式移動機(jī)械臂，包括操作平臺12、第一主動件23、轉(zhuǎn)動臺25、第一連桿20、第二連桿17、大臂9、第四連桿16、第三連桿21、第五連桿14、第二主動件
5、第六連桿7和移動平臺I ;
[0025]所述操作平臺12上設(shè)有第十轉(zhuǎn)動副11和第九轉(zhuǎn)動副13，第九轉(zhuǎn)動副13在第十轉(zhuǎn)動副11上方；
[0026]所述第四連桿16為三角形，第四連桿16的第一端設(shè)有復(fù)合鉸鏈10，第四連桿16的第二端設(shè)有第七轉(zhuǎn)動副19，第四連桿16的第三端設(shè)有第八轉(zhuǎn)動副15 ;
[0027]所述第一主動件23下端通過第一轉(zhuǎn)動副24連接在轉(zhuǎn)動臺25上，第一主動件23上端通過第二轉(zhuǎn)動副22與第一連桿20 —端連接，第一連桿20另一端通過第三轉(zhuǎn)動副18與第二連桿17 —端連接，第二連桿17另一端通過第十轉(zhuǎn)動副11與操作平臺12連接；
[0028]所述大臂9下端通過第五轉(zhuǎn)動副3連接在轉(zhuǎn)動臺25上，大臂9上端通過復(fù)合鉸鏈10與第四連桿16的第一端連接，同時大臂9上端通過復(fù)合鉸鏈10連接在第二連桿17上；
[0029]所述第三連桿21下端通過第六轉(zhuǎn)動副2連接在轉(zhuǎn)動臺25上，第三連桿21上端通過第七轉(zhuǎn)動副19與第四連桿16的第二端連接；
[0030]所述第五連桿14 一端通過第八轉(zhuǎn)動副15與第四連桿16的第三端連接，第五連桿14另一端通過第九轉(zhuǎn)動副13與操作平臺12連接，
[0031]所述第二主動件5下端通過第十三轉(zhuǎn)動副4連接在轉(zhuǎn)動臺25上，第二主動件5上端通過第十二轉(zhuǎn)動副6與第六連桿7 —端連接，第六連桿7的另一端通過十一轉(zhuǎn)動副8連接在大臂9上；
[0032]所述轉(zhuǎn)動臺25通過第二十轉(zhuǎn)動副26安裝在移動平臺I上。
[0033]工作過程及原理:
[0034]在作業(yè)中，驅(qū)動第一主動件23和第二主動件5的電動機(jī)在控制電路的控制下配合驅(qū)動機(jī)械臂，能使操作平臺12實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)任意軌跡移動。再與轉(zhuǎn)動臺25的轉(zhuǎn)動相配合可以得到操作平臺12的三維空間內(nèi)任意軌跡的移動，以適應(yīng)作業(yè)環(huán)境要求，在做任何移動過程中，操作平臺12始終保持與移動平臺I平行。所述第一主動件23、第二主動件5和轉(zhuǎn)動臺2分別由安裝在轉(zhuǎn)動臺25上的伺服電動機(jī)驅(qū)動。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三自由度可控機(jī)構(gòu)式移動機(jī)械臂，其特征在于，包括操作平臺、第一主動件、轉(zhuǎn)動臺、第一連桿、第二連桿、大臂、第四連桿、第三連桿、第五連桿、第二主動件、第六連桿和移動平臺； 所述操作平臺上設(shè)有第十轉(zhuǎn)動副和第九轉(zhuǎn)動副，第九轉(zhuǎn)動副在第十轉(zhuǎn)動副上方； 所述第四連桿為三角形，第四連桿的第一端設(shè)有復(fù)合鉸鏈，第四連桿的第二端設(shè)有第七轉(zhuǎn)動副，第四連桿的第三端設(shè)有第八轉(zhuǎn)動副； 所述第一主動件下端通過第一轉(zhuǎn)動副連接在轉(zhuǎn)動臺上，第一主動件上端通過第二轉(zhuǎn)動副與第一連桿一端連接，第一連桿另一端通過第三轉(zhuǎn)動副與第二連桿一端連接，第二連桿另一端通過第十轉(zhuǎn)動副與操作平臺連接； 所述大臂下端通過第五轉(zhuǎn)動副連接在轉(zhuǎn)動臺上，大臂上端通過復(fù)合鉸鏈與第四連桿的第一端連接，同時大臂上端通過復(fù)合鉸鏈連接在第二連桿上； 所述第三連桿下端通過第六轉(zhuǎn)動副連接在轉(zhuǎn)動臺上，第三連桿上端通過第七轉(zhuǎn)動副與第四連桿的第二端連接； 所述第五連桿一端通過第八轉(zhuǎn)動副與第四連桿的第三端連接，第五連桿另一端通過第九轉(zhuǎn)動副與操作平臺連接， 所述第二主動件下端通過第十三轉(zhuǎn)動副連接在轉(zhuǎn)動臺上，第二主動件上端通過第十二轉(zhuǎn)動副與第六連桿一端連接，第六連桿的另一端通過十一轉(zhuǎn)動副連接在大臂上； 所述轉(zhuǎn)動臺通過第二十轉(zhuǎn)動副安裝在移動平臺上。
【專利摘要】一種三自由度可控機(jī)構(gòu)式移動機(jī)械臂，該移動機(jī)械臂的操作平臺上設(shè)有第十轉(zhuǎn)動副和第九轉(zhuǎn)動副；第四連桿為三角形；第一主動件下端連接在轉(zhuǎn)動臺上，第一主動件上端與第一連桿一端連接，第一連桿另一端與第二連桿一端連接，第二連桿另一端與操作平臺連接；大臂下端連接在轉(zhuǎn)動臺上，大臂上端與第四連桿的第一端連接；第三連桿下端連接在轉(zhuǎn)動臺上，第三連桿上端與第四連桿的第二端連接；第五連桿一端與第四連桿的第三端連接，第五連桿另一端與操作平臺連接，所述第二主動件下端連接在轉(zhuǎn)動臺上，第二主動件上端與第六連桿一端連接，第六連桿的另一端連接在大臂上。本發(fā)明降低了機(jī)械臂運(yùn)動過程中的轉(zhuǎn)動慣量和振動耦合，提高機(jī)械臂的承載能力。
【IPC分類】B25J5-00
【公開號】CN104647333
【申請?zhí)枴緾N201410826679
【發(fā)明人】蔡敢為, 張永文, 張 林, 黃院星, 朱凱軍, 王龍, 李志杰, 李俊明, 范雨, 王麾, 關(guān)卓懷, 石慧, 王少龍, 李榮康, 楊旭娟, 李巖舟
【申請人】廣西大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年12月25日