本發(fā)明涉及機(jī)械領(lǐng)域，特別是一種含有轉(zhuǎn)動(dòng)副鎖緊裝置的變自由度連桿機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

這幾年來(lái)，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)了抓蔗機(jī)在甘蔗收割加工作業(yè)中的廣泛應(yīng)用。抓蔗機(jī)有機(jī)械式和液壓式兩種類型，目前抓蔗機(jī)的機(jī)械臂大多數(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，影響甘蔗原料的質(zhì)量；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(guò)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。隨著抓蔗機(jī)功能的增加，其液壓系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，出現(xiàn)故障更具有突然性、隱蔽性。機(jī)械式抓蔗機(jī)是利用機(jī)械傳動(dòng)件實(shí)現(xiàn)抓蔗動(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)械式抓蔗機(jī)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)抓蔗機(jī)，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(lái)進(jìn)行控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜帶來(lái)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(guò)組合出新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)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(guò)應(yīng)用于抓蔗機(jī)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應(yīng)用于抓蔗機(jī)的含有轉(zhuǎn)動(dòng)副鎖緊裝置的變自由度連桿機(jī)構(gòu)，克服液壓式抓蔗機(jī)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)量小于抓蔗機(jī)連桿機(jī)構(gòu)的自由度，克服現(xiàn)有機(jī)械式電動(dòng)抓蔗機(jī)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(lái)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)明提供了一種含有轉(zhuǎn)動(dòng)副鎖緊裝置的變自由度連桿機(jī)構(gòu)，包括底座1、大臂伸縮機(jī)構(gòu)、下臂升降機(jī)構(gòu)、手腕連桿保持機(jī)構(gòu)、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、第一鎖緊裝置25以及第二鎖緊裝置26；所述大臂伸縮機(jī)構(gòu)由第四連桿5、第一主動(dòng)桿3、第二主動(dòng)桿20和第一連桿22組成，所述第一主動(dòng)桿3通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副2與底座1相連，第一主動(dòng)桿3另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副4與第四連桿5連接，第二主動(dòng)桿20通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副19與底座1連接，第二主動(dòng)桿20另一端通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副21與第一連桿22連接，第一連桿22另一端通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副6與第四連桿5連接，第四連桿5通過(guò)第十四轉(zhuǎn)動(dòng)副24與大臂8連接；所述下臂升降機(jī)構(gòu)由下臂12、第二連桿17和第六連桿14組成，所述第六連桿14通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副15與第二主動(dòng)桿20連接，第六連桿14另一端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副16與第二連桿17連接，第三連桿17另一端通過(guò)第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副23與下臂12連接，下臂12另一端通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副11與手腕連桿10連接；所述手腕連桿保持機(jī)構(gòu)由手腕連桿10和保持機(jī)構(gòu)組成，所述保持機(jī)構(gòu)由第二連桿17、保持連桿18和大臂8組成，第二連桿17通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副16與第六連桿14連接，第二連桿17另一端通過(guò)第十轉(zhuǎn)動(dòng)副13與保持連桿18連接，保持連桿18另一端通過(guò)第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副7與大臂8連接，大臂8另一端通過(guò)第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副9與手腕連桿10連接；所述第一鎖緊裝置25安裝在第一主動(dòng)桿3末端與第四連桿5連接處的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副4，第二鎖緊裝置26安裝在第二連桿17末端與第六連桿14的連接處的第十轉(zhuǎn)動(dòng)副16，按照機(jī)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)、第二伺服電機(jī)，與第一主動(dòng)桿3、第二主動(dòng)桿20連接以驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)；第一鎖緊裝置25和第二鎖緊裝置26采用電磁方式進(jìn)行鎖緊，根據(jù)不同的作業(yè)工況，分別選擇緊鎖或打開。

將本發(fā)明所述的一種含有轉(zhuǎn)動(dòng)副鎖緊裝置的變自由度連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用于抓蔗作業(yè)時(shí)，只需要將底座1與輪胎式或履帶式行走機(jī)構(gòu)連接起來(lái)，手腕連桿10與手腕27、手爪28連接起來(lái)即可。

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)量小于抓蔗機(jī)連桿機(jī)構(gòu)的自由度，利用一主動(dòng)桿即可實(shí)現(xiàn)二自由度抓蔗作業(yè)，克服現(xiàn)有抓蔗機(jī)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(lái)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)也克服了液壓式抓蔗機(jī)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(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述的一種含有轉(zhuǎn)動(dòng)副鎖緊裝置的變自由度連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

一種含有轉(zhuǎn)動(dòng)副鎖緊裝置的變自由度連桿機(jī)構(gòu)，包括底座1、大臂伸縮機(jī)構(gòu)、下臂升降機(jī)構(gòu)、手腕連桿保持機(jī)構(gòu)、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、第一鎖緊裝置25以及第二鎖緊裝置26； 所述底座1安裝在可移動(dòng)回轉(zhuǎn)平臺(tái)上；所述大臂伸縮機(jī)構(gòu)由第四連桿5、第一主動(dòng)桿3、第二主動(dòng)桿20和第一連桿22組成，所述第一主動(dòng)桿3通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副2與底座1相連，第一主動(dòng)桿3另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副4與第四連桿5連接，第二主動(dòng)桿20通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副19與底座1連接，第二主動(dòng)桿20另一端通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副21與第一連桿22連接，第一連桿22另一端通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副6與第四連桿5連接，第四連桿5通過(guò)第十四轉(zhuǎn)動(dòng)副24與大臂8連接；所述下臂升降機(jī)構(gòu)由下臂12、第二連桿17和第六連桿14組成，所述第六連桿14通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副15與第二主動(dòng)桿20連接，第六連桿14另一端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副16與第二連桿17連接，第三連桿17另一端通過(guò)第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副23與下臂12連接，下臂12另一端通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副11與手腕連桿10連接；所述手腕連桿保持機(jī)構(gòu)由手腕連桿10和保持機(jī)構(gòu)組成，所述保持機(jī)構(gòu)由第二連桿17、保持連桿18和大臂8組成，第二連桿17通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副16與第六連桿14連接，第二連桿17另一端通過(guò)第十轉(zhuǎn)動(dòng)副13與保持連桿18連接，保持連桿18另一端通過(guò)第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副7與大臂8連接，大臂8另一端通過(guò)第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副9與手腕連桿10連接；所述第一鎖緊裝置25安裝在第一主動(dòng)桿3末端與第四連桿5連接處的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副4，第二鎖緊裝置26安裝在第二連桿17末端與第六連桿14的連接處的第十轉(zhuǎn)動(dòng)副16，按照機(jī)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)、第二伺服電機(jī)，與第一主動(dòng)桿3、第二主動(dòng)桿20連接以驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)；第一鎖緊裝置25和第二鎖緊裝置26采用電磁方式進(jìn)行鎖緊，根據(jù)不同的作業(yè)工況，分別選擇緊鎖或打開。

將本發(fā)明所述的一種含有轉(zhuǎn)動(dòng)副鎖緊裝置的變自由度連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用于抓蔗作業(yè)時(shí)，只需要將底座1與輪胎式或履帶式行走機(jī)構(gòu)連接起來(lái)，手腕連桿10與手腕27、手爪28連接起來(lái)即可。