本發(fā)明涉及機(jī)械領(lǐng)域，特別是一種用于裝配作業(yè)的伺服驅(qū)動(dòng)桿式變自由度機(jī)械手臂。

背景技術(shù)：

這幾年來，由于勞動(dòng)力市場(chǎng)的人員緊缺，人力成本逐年攀升，促進(jìn)了裝配作業(yè)機(jī)械手臂在裝配作業(yè)中的廣泛應(yīng)用。裝配作業(yè)機(jī)械手臂有機(jī)械式和液壓式兩種類型，目前裝配作業(yè)機(jī)械手臂大多數(shù)是液壓驅(qū)動(dòng)，由于液壓傳動(dòng)采用液壓油作為傳遞動(dòng)力的介質(zhì)，存在以下問題：其起動(dòng)性較差，容易因?yàn)閮?nèi)部元件磨損后產(chǎn)生泄漏，而且泄漏的液壓油會(huì)污染環(huán)境；液壓油受溫度影響較大，總效率較低，有時(shí)有噪音和振動(dòng)。有時(shí)會(huì)出現(xiàn)過熱，工作無(wú)力等現(xiàn)象；液壓元件加工精度要求高，裝配要求嚴(yán)格，制造較為困難，使用中維修保養(yǎng)要求技術(shù)較高，難度較大。隨著裝配作業(yè)機(jī)械手臂功能的增加，其液壓系統(tǒng)越來越復(fù)雜，出現(xiàn)故障更具有突然性、隱蔽性。機(jī)械式裝配作業(yè)機(jī)械手臂是利用機(jī)械傳動(dòng)件實(shí)現(xiàn)裝配動(dòng)作，具有堅(jiān)固耐用等優(yōu)點(diǎn)，但是傳統(tǒng)的單自由度機(jī)械式裝配作業(yè)機(jī)械手臂不能完成復(fù)雜的動(dòng)作，應(yīng)用范圍十分有限，機(jī)械式可控機(jī)構(gòu)電動(dòng)裝配作業(yè)機(jī)械手臂，用連桿機(jī)構(gòu)取代了液壓傳動(dòng)，當(dāng)主動(dòng)桿由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、數(shù)控化控制，解決了液壓系統(tǒng)存在的一些不足，但存在需要配備與連桿機(jī)構(gòu)自由度同等數(shù)量的控制電機(jī)來進(jìn)行控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜帶來的機(jī)構(gòu)重量、運(yùn)動(dòng)慣量大和成本高的問題。

變自由度機(jī)構(gòu)通過組合出新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來適應(yīng)不同階段的功能要求。目前能應(yīng)用于 實(shí)際的變自由度機(jī)構(gòu)還很少，未見到過應(yīng)用于裝配作業(yè)機(jī)械手臂的變自由度機(jī)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于裝配作業(yè)的伺服驅(qū)動(dòng)桿式變自由度機(jī)械手臂，克服液壓式裝配作業(yè)機(jī)械手臂液壓系統(tǒng)元件精度要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易漏油等缺點(diǎn)，克服開鏈結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)都需要安裝在關(guān)節(jié)位置的缺點(diǎn)，并使得可控驅(qū)動(dòng)電機(jī)的數(shù)量小于裝配作業(yè)機(jī)械手臂連桿機(jī)構(gòu)的自由度，克服現(xiàn)有機(jī)械式電動(dòng)裝配作業(yè)機(jī)械手臂構(gòu)需要配備與連桿機(jī)構(gòu)自由度同等數(shù)量的控制電機(jī)來進(jìn)行控制的缺點(diǎn)，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，降低機(jī)構(gòu)的重量、運(yùn)動(dòng)慣量、體積和成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于裝配作業(yè)的伺服驅(qū)動(dòng)桿式變自由度機(jī)械手臂，包括底座1、大臂升降機(jī)構(gòu)、手腕連桿俯仰機(jī)構(gòu)、手腕31、裝配夾持手爪32、伺服驅(qū)動(dòng)裝置以及第一鎖緊裝置9和第二鎖緊裝置19：所述大臂升降機(jī)構(gòu)由大臂14和升降機(jī)構(gòu)組成，所述大臂14通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副13連接在底座1上，所述升降機(jī)構(gòu)的第四連桿16通過第八轉(zhuǎn)動(dòng)副15連接在底座1上，另一端通過第九轉(zhuǎn)動(dòng)副18與第五連桿20連接，第五連桿20另一端通過第十轉(zhuǎn)動(dòng)副21與大臂14連接；所述手腕連桿俯仰機(jī)構(gòu)由手腕連桿12和俯仰機(jī)構(gòu)組成，所述手腕連桿12通過第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副22連接到大臂14上，所述俯仰機(jī)構(gòu)由主動(dòng)桿3、第一連桿5、第二連桿7、第三連桿8組成，主動(dòng)桿3一端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副2連接到底座1上，另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副4與第一連桿5連接，第一連桿5另兩端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副6和第四轉(zhuǎn)動(dòng)副17連接到第二連桿7和第三連桿8上，第二連桿7通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副11連接到手腕連桿12上，第三連桿8另一端通過第六轉(zhuǎn)動(dòng)副10與手腕連桿12連接，手腕連桿的另一連接端通過第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副22與大臂14連接；所述第一鎖緊裝置9和第二鎖緊裝置19分別安裝在第六轉(zhuǎn)動(dòng)副10和第九轉(zhuǎn)動(dòng)副18上，按照裝配作業(yè)機(jī)械手臂構(gòu)不同的工況進(jìn)行適時(shí)鎖緊；伺服驅(qū)動(dòng)裝置包括第一伺服電機(jī)，與主動(dòng)桿3連接以驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)； 第一鎖緊裝置9和第二鎖緊裝置19采用電磁方式進(jìn)行鎖緊。

本發(fā)明采用可控多桿閉鏈機(jī)構(gòu)，克服了開鏈結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)都需要安裝在關(guān)節(jié)位置的缺點(diǎn)，提高了手臂運(yùn)行的平穩(wěn)性和可靠性，無(wú)累積誤差，精度較高；結(jié)構(gòu)緊湊，剛度高，承載能力大、慣量低、動(dòng)態(tài)性能好、手臂運(yùn)動(dòng)軌跡靈活多樣化。在連桿機(jī)構(gòu)上加裝鎖緊裝置，并讓其根據(jù)機(jī)構(gòu)的不同工況鎖緊和放松特定的轉(zhuǎn)動(dòng)副，適時(shí)降低了機(jī)構(gòu)的自由度，實(shí)現(xiàn)了在完成預(yù)期要求的情況下，使用的可控驅(qū)動(dòng)電機(jī)的數(shù)量小于裝配作業(yè)機(jī)械手臂連桿機(jī)構(gòu)的自由度，利用一個(gè)主動(dòng)桿即可實(shí)現(xiàn)二自由度裝配作業(yè)，克服現(xiàn)有裝配作業(yè)機(jī)械手臂需要配備與連桿機(jī)構(gòu)自由度同等數(shù)量的控制電機(jī)來進(jìn)行控制的缺點(diǎn),簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，降低機(jī)構(gòu)的重量、運(yùn)動(dòng)慣量、體積和成本，增加了機(jī)構(gòu)的可控性和穩(wěn)定性，提高了工作效率。同時(shí)也克服了液壓式裝配作業(yè)機(jī)械手臂液壓系統(tǒng)元件精度要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易漏油、可靠性差、傳動(dòng)效率低等缺點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的一種用于裝配作業(yè)的伺服驅(qū)動(dòng)桿式變自由度機(jī)械手臂的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

一種用于裝配作業(yè)的伺服驅(qū)動(dòng)桿式變自由度機(jī)械手臂，包括底座1、大臂升降機(jī)構(gòu)、手腕連桿俯仰機(jī)構(gòu)、手腕31、裝配夾持手爪32、伺服驅(qū)動(dòng)裝置以及第一鎖緊裝置9和第二鎖緊裝置19； 所述底座1安裝在可移動(dòng)回轉(zhuǎn)平臺(tái)上；所述大臂升降機(jī)構(gòu)由大臂14和升降機(jī)構(gòu)組成，所述大臂14通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副13連接在底座1上，所述升降機(jī)構(gòu)的第四連桿16通過第八轉(zhuǎn)動(dòng)副15連接在底座1上，另一端通過第九轉(zhuǎn)動(dòng)副18與第五連桿20連接，第五連桿20另一端通過第十轉(zhuǎn)動(dòng)副21與大臂14連接；所述手腕連桿俯仰機(jī)構(gòu)由手腕連桿12和俯仰機(jī)構(gòu)組成，所述手腕連桿12通過第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副22連接到大臂14上，所述俯仰機(jī)構(gòu)由主動(dòng)桿3、第一連桿5、第二連桿7、第三連桿8組成，主動(dòng)桿3一端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副2連接到底座1上，另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副4與第一連桿5連接，第一連桿5另兩端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副6和第四轉(zhuǎn)動(dòng)副17連接到第二連桿7和第三連桿8上，第二連桿7通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副11連接到手腕連桿12上，第三連桿8另一端通過第六轉(zhuǎn)動(dòng)副10與手腕連桿12連接，手腕連桿的另一連接端通過第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副22與大臂14連接；所述第一鎖緊裝置9和第二鎖緊裝置19分別安裝在第六轉(zhuǎn)動(dòng)副10和第九轉(zhuǎn)動(dòng)副18上，按照裝配作業(yè)機(jī)械手臂構(gòu)不同的工況進(jìn)行適時(shí)鎖緊；伺服驅(qū)動(dòng)裝置包括第一伺服電機(jī)，與主動(dòng)桿3連接以驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)； 第一鎖緊裝置9和第二鎖緊裝置19采用電磁方式進(jìn)行鎖緊。

在工況作業(yè)中，大臂14升降時(shí)，第二鎖緊裝置19打開，第九轉(zhuǎn)動(dòng)副18恢復(fù)自由度，鎖緊裝置9鎖緊，即第六運(yùn)動(dòng)副10鎖緊，失去自由度。此時(shí)，大臂在主動(dòng)件作用下繞第七轉(zhuǎn)動(dòng)副13轉(zhuǎn)動(dòng)升降。手腕連桿俯仰時(shí)，鎖緊裝置9打開,第六運(yùn)動(dòng)副10恢復(fù)自由度,鎖緊裝置19鎖緊，第九運(yùn)動(dòng)副18鎖緊失去自由度，大臂14相對(duì)底座1失去自由度，此時(shí)在主動(dòng)件3驅(qū)動(dòng)下動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)經(jīng)過第一連桿5、第二連桿7和第三連桿8傳到手腕連桿12實(shí)現(xiàn)手腕連桿俯仰。在整個(gè)裝配作業(yè)過程中，第一鎖緊裝置9和第二鎖緊裝置19根據(jù)不同的作業(yè)工況，適時(shí)的鎖緊、打開，完成裝配作業(yè)。