CN104626092A - 一种具有七连杆四自由度可控机构式移动机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有七连杆四自由度可控机构式移动机械臂，包括移动操作平台、旋转机架、主动杆、拉杆、连杆以及机械手。主动杆均与旋转机架连接，第一主动杆与第一拉杆连接，第二主动杆与第一连杆连接，第三主动杆与第二拉杆连接，第一拉杆与第一连杆连接，第二连杆分别与第二拉杆、第一连杆连接，机械手与第二连杆连接。本发明采用电动机安装于旋转机架上的多自由度可控机构代替原来电动机安装于机械臂上的串联机构，解决了原有机构手臂重量大，动态性能差等特点，并且将移动操作机械臂技术应用到本发明，适用于制造各类机械手臂及其他工程机械。

Description

一种具有七连杆四自由度可控机构式移动机械臂

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别是一种具有七连杆四自由度可控机构式移动机械臂。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，为了能更好地与环境进行交互、操纵物体、完成任务，跟上智能化的步伐，机器人的操作终端，如机械臂、手爪的作用越来越重要。这对机械臂的结构设计也提出了更高的指标，要求高的负载自重比，操作更加灵活，强稳定性和安全性等。一般机械臂是模拟人的上臂而构成的，全部关节皆为转动型关节，而且其前三个关节一般都集中在手腕部。关节型机械臂的特点是结构紧凑，所占空间体积小，相对的工作空间最大，是机械臂中使用最多的一种结构形式，然而由于其驱动电机一般安装在手关节上，大大增加了其自身的载重，使其转动惯量变大，加速度变小，残余震动变大，降低了其动态性能，并且一般机械臂常常固定在不可移动的机架上，大大限制了其工作范围。

随着现代工程技术的发展，机电技术和控制技术大大的提高，可控机构为工程机构提供了广阔的发展空间，由控制电机驱动的可控机构不仅具有工作空间大、动作灵活、可完成复杂和可变的运动轨迹输出，同时还具有制造成本低，维护保养简单等优点。多自由度可控移动式机械臂不仅能将原来安装在手臂关节处的电机安装于机架上，解决传统机械臂转动惯量大，动态性能差等缺点，还通过应用移动操作机械臂的技术，扩大了传统机械手的工作空间，提高了其工作速度，增加了其工作精度。

发明内容

本发明的目的在于设计一种具有七连杆四自由度可控机构式移动机械臂，除了必须具备传统机械臂结构紧凑，动作灵活等优点，克服传统机械臂转动惯量大，动态性能差，关节误差累计等特点之外，还应将原安装于手臂上的电机安装于机架上来减轻手臂重量，并使传统的不可移动的机械手变为可移动的机械手，使其满足多种工作需求。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种具有七连杆四自由度可控机构式移动机械臂，包括移动操作平台、旋转机架、第一主动杆、第二主动杆、第三主动杆、第一拉杆、第二拉杆、第一连杆、第二连杆以及机械手，具体结构和连接方式为：

所述第一主动杆一端通过第一转动副与旋转机架连接，另一端通过第四转动副与第一拉杆连接，第一拉杆另一端通过第五转动副与第一连杆连接。

所述第二主动杆一端通过第二转动副与旋转机架连接，另一端通过第六转动副与第一连杆连接。

所述第三主动杆一端通过第三转动副与旋转机架连接，另一端通过第八转动副与第二拉杆连接。

所述第二连杆一端通过第九转动副与第二拉杆连接，另一端通过第十转动副与机械手连接。

所述旋转机架通过第十一转动副与移动操作平台连接。

所述第一主动杆、第二主动杆、第三主动杆、旋转机架均可分别由安装于旋转机架上的伺服电机驱动。

工作原理及过程：

所述十连杆五自由度可控机构式移动机械臂在各个工况中，举降工况中，在第一主动杆、第二主动杆、第三主动杆、第一连杆、第二连杆、第一拉杆、第二拉杆的共同作用下使得机械手举降。旋转工况中，通过第十一转动副驱动旋转机架使其在水平面内旋转。移动工况中，通过移动操作平台的移动使得机械手可在一定平面和空间内任意移动。

本发明的突出优点在于：

1.利用多自由度可控机构代替原有单一串联机构，使得原来安装于手臂上的电动机能够安装在机架上，减轻了手臂自身重量，降低了其转动惯量，提高了其动态性能，减少了原有手臂重量所带来的关节累计误差，提高了机械手精度和速度。

2.通过应用可移动式操作平台，使得原来只能在固定位置工作的机械臂能够移动，大大增加了机械臂的活动范围，提高了生产效率，降低了成本。

3.通过在多杆机构中加装多杆机构，使得整体机构的工作范围增加，机构的灵敏程度提高，可靠性增强。

附图说明

图1为本发明所述的具有七连杆四自由度可控机构式移动机械臂整体立体图。

图2为本发明所述的具有七连杆四自由度可控机构式移动机械臂举降机构分解图。

图3为本发明所述的具有七连杆四自由度可控机构式移动机械臂举升工况图。

图4为本发明所述的具有七连杆四自由度可控机构式移动机械臂旋转工况图。

具体实施方式

一种具有七连杆四自由度可控机构式移动机械臂，包括移动操作平台10、旋转机架9、第一主动杆1、第二主动杆2、第三主动杆3、第一拉杆4、第二拉杆7、第一连杆5、第二连杆6以及机械手8，具体结构和连接方式为：

所述第一主动杆1一端通过第一转动副11与旋转机架9连接，另一端通过第四转动副14与第一拉杆4连接，第一拉杆4另一端通过第五转动副15与第一连杆5连接。

所述第二主动杆2一端通过第二转动副12与旋转机架9连接，另一端通过第六转动副16与第一连杆5连接。

所述第三主动杆3一端通过第三转动副13与旋转机架9连接，另一端通过第八转动副18与第二拉杆7连接。

所述第二连杆6一端通过第九转动副19与第二拉杆7连接，另一端通过第十转动副20与机械手8连接。

所述旋转机架9通过第十一转动副21与移动操作平台10连接。

所述第一主动杆1、第二主动杆2、第三主动杆3、旋转机架9均可分别由安装于旋转机架上的伺服电机驱动。

工作原理及过程：

所述十连杆五自由度可控机构式移动机械臂在举降工况中，在第一主动杆1、第二主动杆2、第三主动杆3、第一连杆5、第二连杆6、第一拉杆4、第二拉杆7的共同作用下使得机械手8举降。旋转工况中，通过第十一转动副21驱动旋转机架9使其在水平面内旋转。移动工况中，通过移动操作平台10的移动使得机械手8可在一定平面和空间内任意移动。

Claims (1)

1.一种具有七连杆四自由度可控机构式移动机械臂，其特征在于，包括移动操作平台、旋转机架、第一主动杆、第二主动杆、第三主动杆、第一拉杆、第二拉杆、第一连杆、第二连杆以及机械手，具体结构和连接关系为：

所述第一主动杆一端通过第一转动副与旋转机架连接，另一端通过第四转动副与第一拉杆连接，第一拉杆另一端通过第五转动副与第一连杆连接；

所述第二主动杆一端通过第二转动副与旋转机架连接，另一端通过第六转动副与第一连杆连接；

所述第三主动杆一端通过第三转动副与旋转机架连接，另一端通过第八转动副与第二拉杆连接；

所述第二连杆一端通过第九转动副与第二拉杆连接，另一端通过第十转动副与机械手连接；

所述旋转机架通过第十一转动副与移动操作平台连接；

所述第一主动杆、第二主动杆、第三主动杆、旋转机架均可分别由安装于旋转机架上的伺服电机驱动。