專利名稱：一種含有加長臂和復(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，開發(fā)相應(yīng)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的機(jī)構(gòu)對提高我國機(jī)械裝備的科技水平核心競爭力非常重要。 實現(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)勢有互補(bǔ)性，如果能有效的結(jié)合兩者的優(yōu)點來設(shè)計出混聯(lián)機(jī)械手，或者說是多環(huán)耦合機(jī)構(gòu)，那么這種機(jī)械手的性能會更優(yōu)越。中國專利 CN03105161. 8涉及一種四自由度混聯(lián)機(jī)器人，它由兩平動自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)、與之串聯(lián)的兩轉(zhuǎn)動自由度轉(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，不是基于重載來設(shè)計的，不適用于重載物體的搬運(yùn)工作。中國專利CN99241607. 8公開了一種挖掘機(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連桿，在斗桿油缸與上動臂之間增加了一個拉桿；在上動臂與基座間增加了一個下動臂和調(diào)節(jié)油缸。然而，該專利只能實現(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臂和復(fù)鉸的四自由度重載機(jī)械臂。底座通過回轉(zhuǎn)裝置與履帶運(yùn)動裝置連接，上述底座上設(shè)有三對平行對稱的基座，其中位于中部的一對基座通過鉸鏈與大臂的一端連接，該大臂的另一端通過鉸鏈與加長臂的中部連接；該加長臂的另一端通過鉸鏈與一對加長臂油缸的活塞桿端部連接，該加長臂油缸的缸套端部通過鉸鏈與底座一端的一對基座連接，或者采用一個規(guī)格較大的加長臂油缸替代；上述加長臂的另一端通過鉸鏈與小臂的中部連接，該小臂的一端通過鉸鏈與末端執(zhí)行器上的一個部位連接，其另一端通過鉸鏈與一對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拉桿的一端分別通過鉸鏈連接在上述加長臂的兩側(cè)而構(gòu)成兩個對稱布置的復(fù)鉸；上述拉桿的另一端通過鉸鏈與底座上另一端的一對基座連接；一對末端執(zhí)行器油缸的缸套端部通過鉸鏈與上述末端執(zhí)行器的另一個部位連接，該末端執(zhí)行器油缸的活塞桿端部通過鉸鏈連接在大臂的中部，或者采用一個規(guī)格較大的末端執(zhí)行器油缸來替代一對油缸。本發(fā)明從底座到末端執(zhí)行器可看成是由兩個對稱平行的平面機(jī)構(gòu)構(gòu)成，每個平面機(jī)構(gòu)中，末端執(zhí)行器到到運(yùn)動裝置的自由度都是4。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點 (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加長臂，使末端執(zhí)行器可在更大空間內(nèi)實現(xiàn)挖掘、抓取和搬運(yùn)等功能。(3)在加長臂的中部形成的復(fù)鉸有效地減少了在加長臂上所占的空間，同時簡化了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析。


圖1是本發(fā)明的立體示意簡圖。
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圖2是本發(fā)明挖掘使用狀態(tài)立體示意簡圖。圖3是本發(fā)明抓取使用狀態(tài)立體示意簡圖。附圖中，1-履帶運(yùn)動裝置，2-底座，3-加長臂油紅，4-加長臂，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。
具體實施例方式在圖1所示的一種含有加長臂和復(fù)鉸的四自由度重載機(jī)械臂的立體示意簡圖中， 底座2通過回轉(zhuǎn)裝置Rl與履帶運(yùn)動裝置1連接，上述底座上設(shè)有三對平行對稱的基座，其中中部的一對基座通過鉸鏈R2與大臂10下端連接，該大臂上端通過鉸鏈R12與加長臂4中部連接，該加長臂的一端通過鉸鏈R4與一對加長臂油缸3的活塞桿端部連接，該加長臂油缸的缸套端部通過鉸鏈R3與底座一端的一對基座連接，上述加長臂的另一端通過鉸鏈R7 與小臂6中部連接，該小臂一端通過鉸鏈R8與末端執(zhí)行器7上的一個部位連接，其另一端通過鉸鏈R6與一對小臂油缸5的缸套端部連接，該小臂油缸的活塞桿端部與一對拉桿9的一端分別通過鉸鏈R5連接在上述加長臂中部的兩側(cè)而構(gòu)成兩個對稱布置的復(fù)鉸；上述拉桿的另一端通過鉸鏈RlO與底座上另一端的一對基座連接；一對末端執(zhí)行器油缸8的缸套通過鉸鏈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)通過回轉(zhuǎn)裝置與履帶運(yùn)動裝置(1)連接，上述底座(2)上設(shè)有三對平行對稱的基座，其中位于中部的一對基座通過鉸鏈與大臂(10)的一端連接，該大臂(10)的另一端通過鉸鏈與加長臂(4)的中部連接；該加長臂(4)的一端通過鉸鏈與一對加長臂油缸(3)的活塞桿端部連接，該加長臂油缸(3)的缸套端部通過鉸鏈與底座(2)—端的一對基座連接；上述加長臂(4)的另一端通過鉸鏈與小臂(6)的中部連接，該小臂(6)的一端通過鉸鏈與末端執(zhí)行器(7)的一個部位連接，其另一端通過鉸鏈與一對小臂油缸(5)的缸套端部連接，該小臂油缸(5)的活塞桿端部與一對拉桿(9)的一端分別通過鉸鏈連接在上述加長臂中部的兩側(cè)而構(gòu)成兩個對稱布置的復(fù)鉸；上述拉桿(9)的另一端通過鉸鏈與底座(2)上另一端的一對基座連接；一對末端執(zhí)行器油缸(8)的缸套端部通過鉸鏈與上述末端執(zhí)行器(7)的另一個部位連接，該末端執(zhí)行器油缸(8)的活塞桿端部通過鉸鏈連接在大臂(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加長臂油缸(3)，可以用一個規(guī)格較大的加長臂油缸來代替，上述一對末端執(zhí)行器油缸(8)可用一個規(guī)格較大的末端執(zhí)行器油缸來代替。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種含有加長臂和復(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
一種含加長臂和復(fù)鉸的四自由度重載機(jī)械臂，底座通過回轉(zhuǎn)裝置與履帶運(yùn)動裝置連接，底座中部的一對基座與大臂下端鉸接，該大臂上端與加長臂中部鉸接，該加長臂的一端與加長臂油缸的活塞桿鉸接，該加長臂油缸的缸套與底座一端的基座鉸接，上述加長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鉸鏈連接在上述加長臂的兩側(cè)而構(gòu)成兩個對稱布置的復(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)動正反解求解容易，方便實現(xiàn)實時控制等優(yōu)點。
文檔編號B25J5/00GK102528791SQ201110444289
公開日2012年7月4日 申請日期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 申請人:燕山大學(xué)