CN104626095A - 一种三自由度连杆式可控移动操作机械臂 - Google Patents

Abstract

一种三自由度连杆式可控移动操作机械臂，该机械臂的第一大臂下端安装在小车上上端与第二大臂一端连接；第二大臂另一端与第三大臂一端连接，第三大臂另一端连接在机械抓手上；第二主动杆下端安装在小车上上端与第二连杆一端连接，第二连杆另一端与第十连杆一端连接，第十连杆另一端连接在复合铰链上；第三主动杆下端安装在小车上上端与第三连杆一端连接，第三连杆另一端连接在第二大臂上；第一主动杆下端安装在小车上上端与第一连杆一端连接，第一连杆另一端连接在第一大臂上。本发明中，三台伺服电机驱动安装在小车上克服了机械臂刚性差、惯量大、关节误差容易积累、反映不灵敏等缺点，提高了工作效率和稳定性。

Description

一种三自由度连杆式可控移动操作机械臂

技术领域

本发明属于移动操作机械臂领域，特别是一种连杆式可控移动操作机械臂。

背景技术

自上世纪60年代以来，机械臂开始广泛用于加工物流行业，不仅减轻了人们的工作强度，并且极大的提升了加工生产效率。但这些机械臂绝大部分是固定在基座上，随着工业和科技的发展，这种安装在固定基座的机械臂的工作空间极其有限，不能满足实际任务需要。针对这种情况，自上世纪80年末期代以来，国内外许多研究机构开展了对移动机械臂的研究。移动机械臂主要由行走装置、机械臂和抓取装置构成，在继承了传统机械臂优点的基础上，又扩大了机械臂的工作空间，使其应用范围更广，能满足更多实际工作的需要。如今，为移动平台安装机械臂或者说为机械臂提供移动基座是机械臂发展的必然趋势和重要发展方向。

现有的移动操作机械臂是将电机安装在机械臂的各个关节上，这种机械臂的缺点有：刚性差、转动量大，反应不灵敏，易产生残余振动，而且关节误差容易积累，而本发明中的移动操作机械臂采用就连杆传动，可将电机安装在小车上，三台伺服电机根据具体的工作需求相互配合可以实现对机械臂的控制，克服了现有的移动机械臂的缺点，而且具有操作方便灵活，结构简单，成本低廉等优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三自由度连杆式可控移动操作机械臂，本发明将对现有的移动操作机械臂进行了改进，将电机安装在小车上，并且采用了多连杆设计，克服了现有的移动操作机械臂性差、转动量大，反应不灵敏，易产生残余振动，而且关节误差容易积累等缺点。本发明通过连杆传动，用三台伺服电机根据具体工作需求相互配合，即可实现机械抓手的位置进行控制，保证了定位的准确性和移动过程中稳定性，提高了工作效率。

本发明通过以下技术方案实现以上功能：

一种三自由度连杆式可控移动操作机械臂，包括第一大臂、小车、第二大臂、第三大臂、机械抓手、第二主动杆、第二连杆、第十连杆、第三主动杆、第三连杆、第一主动杆以及第一连杆；

所述第一大臂下端通过第一转动副安装在小车上，所述第一大臂上端通过第五转动副与第二大臂一端连接；第二大臂另一端通过复合铰链与第三大臂一端连接，第三大臂另一端通过第九转动副连接在机械抓手上；

所述第二主动杆下端通过第十三转动副安装在小车上，所述第二连杆上端通过第十转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第六转动副与第十连杆一端连接，第十连杆另一端连接在复合铰链上；

所述第三主动杆下端通过第十二转动副安装在小车上，第三主动杆上端通过第十一转动副与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过第七转动副连接在第二大臂上；

所述第一主动杆下端通过第二转动副安装在小车上，第一主动杆上端通过第三转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第四转动副连接在第一大臂上。

本发明突出优点在于：

1、本发明将电机安装在小车上，克服了现有的移动操作机械臂将电机安装在关节上，所产生的刚性差、转动量大，反应不灵敏，易产生残余振动，关节误差容易积累等缺点，而且具有操作方便灵活，结构简单，成本低廉等优点。

2、本发明采用了四台伺服电机，根据具体工作需要，相互配合实现对机械抓手进行升降控制，提高了工作的适应性，保证了升降过程的稳定性，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明所述三自由度连杆式可控移动操作机械臂的连杆示意图。

图2为本发明所述三自由度连杆式可控移动操作机械臂的转动副示意图。

图3为本发明所述三自由度连杆式可控移动操作机械臂的工作示意图。

图4为本发明所述三自由度连杆式可控移动操作机械臂的机械臂结构示意图。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

一种三自由度连杆式可控移动操作机械臂，包括第一大臂4、小车1、第二大臂5、第三大臂7、机械抓手8、第二主动杆11、第二连杆6、第十连杆25、第三主动杆10、第三连杆9、第一主动杆2以及第一连杆3；

所述第一大臂4下端通过第一转动副12安装在小车1上，所述第一大臂4上端通过第五转动副16与第二大臂5一端连接；第二大臂5另一端通过复合铰链18与第三大臂7一端连接，第三大臂7另一端通过第九转动副20连接在机械抓手8上；

所述第二主动杆11下端通过第十三转动副24安装在小车1上，所述第二连杆11上端通过第十转动副21与第二连杆6一端连接，第二连杆6另一端通过第六转动副17与第十连杆25一端连接，第十连杆25另一端连接在复合铰链18上；

所述第三主动杆10下端通过第十二转动副23安装在小车1上，第三主动杆10上端通过第十一转动副22与第三连杆9一端连接，第三连杆9另一端通过第七转动副19连接在第二大臂5上；

所述第一主动杆2下端通过第二转动副13安装在小车1上，第一主动杆2上端通过第三转动副14与第一连杆3一端连接，第一连杆3另一端通过第四转动副15连接在第一大臂4上。

工作原理及过程：

所述第一主动杆2、第二主动杆11和第三主动杆10各由一台由伺服电机驱动。这三台伺服电机根据具体的工作需要，分别对三根主动杆进行控制，三根主动杆带动三根拉杆，三根拉杆对机械臂控制，从而实现让机械抓手8升降。

小车1行驶接近目标物体，三台伺服电机相互配合控制实现机械抓手8接近目标物体，待机械抓手8抓取目标物体之后，三台伺服电机再相互配合控制实现机械抓手8回到原始位置，最后小车行驶到目标地点，三台伺服电机第三次相互配合控制实现机械抓手8接近目标放置点，待机械抓手8放下目标物体之后，三台伺服第四次电机相互配合实现机械抓手8回到原始位置，从而完成一次完整的作业。

Claims (1)

1.一种三自由度连杆式可控移动操作机械臂，其特征在于，包括第一大臂、小车、第二大臂、第三大臂、机械抓手、第二主动杆、第二连杆、第十连杆、第三主动杆、第三连杆、第一主动杆以及第一连杆；

所述第一大臂下端通过第一转动副安装在小车上，所述第一大臂上端通过第五转动副与第二大臂一端连接；第二大臂另一端通过复合铰链与第三大臂一端连接，第三大臂另一端通过第九转动副连接在机械抓手上；

所述第二主动杆下端通过第十三转动副安装在小车上，所述第二连杆上端通过第十转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第六转动副与第十连杆一端连接，第十连杆另一端连接在复合铰链上；

所述第三主动杆下端通过第十二转动副安装在小车上，第三主动杆上端通过第十一转动副与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过第七转动副连接在第二大臂上；

所述第一主动杆下端通过第二转动副安装在小车上，第一主动杆上端通过第三转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第四转动副连接在第一大臂上。