CN109623769A - 一种采用多自由度封闭链结构抓木作业机构 - Google Patents

Abstract

一种采用多自由度封闭链结构抓木作业机构，其特征在于：包括转动平台、手腕连杆、大臂、大臂驱动杆、大臂连杆、小臂驱动杆、小臂、小臂连杆、大小臂连杆以及手腕、手爪、驱动装置、底座，所述小臂驱动杆一端连接在转动平台上，小臂驱动杆另一端与小臂一端连接，小臂另一端与小臂连杆一端连接，小臂连杆另一端连接在手腕连杆上，大小臂连杆一端连接在小臂上，另一端连接在大臂上；驱动装置包括第一伺服电机、第二伺服电机，分别与大臂驱动杆和小臂驱动杆连接，分别对大臂驱动杆和小臂驱动杆进行驱动。本发明采用多杆并联机构，全部驱动电机都安装在回转平台上对主动杆进行驱动刚度高，惯量低、动态性能好、响应迅速，可提高抓木的效率。

Description

一种采用多自由度封闭链结构抓木作业机构

技术领域

本发明涉及林木机械领域，特别是一种采用多自由度封闭链结构抓木作业机构。

背景技术

这几年来，由于劳动力市场的人员紧缺，人力成本逐年攀升，促进了抓木机在木材采伐加工搬运作业中的广泛应用。抓木机有机械式和液压式两种类型，目前抓木机的机械臂大多数是液压驱动，由于液压传动采用液压油作为传递动力的介质，存在以下问题：其起动性较差，容易因为内部元件磨损后产生泄漏，而且泄漏的液压油会污染环境，影响木材原料的质量；液压油受温度影响较大，总效率较低，有时有噪音和振动。有时会出现过热，工作无力等现象；液压元件加工精度要求高，装配要求严格，制造较为困难，使用中维修保养要求技术较高，难度较大。随着抓木机功能的增加，其液压系统越来越复杂，出现故障更具有突然性、隐蔽性。机械式抓木机是利用机械传动件实现抓木动作，具有坚固耐用等优点，但是传统的单自由度机械式抓木机不能完成复杂的动作，应用范围十分有限，机械式可控机构电动抓木机，用连杆机构取代了液压传动，当主动杆由伺服电机驱动时，容易实现自动化、数控化控制，解决了液压系统存在的一些不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于抓木机的一种采用多自由度封闭链结构抓木作业机构，克服液压式抓木机液压系统元件精度要求高、结构复杂、易漏油等缺点，同时解决开链结构驱动电机都安装在关节的位置，导致手臂转动惯量大、动态性能下降，累积误差大，承载能力小、结构复杂的问题，为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种采用多自由度封闭链结构抓木作业机构，其特征在于：包括转动平台、手腕连杆、大臂、大臂驱动杆、大臂连杆、小臂驱动杆、小臂、小臂连杆、大小臂连杆以及驱动装置、底座，所述大臂一端连接在转动平台上，大臂另一端连接在手腕连杆上，大臂驱动杆一端连接在转动平台上，大臂驱动杆另一端与大臂连杆一端连接，大臂连杆另一端连接在大臂上，所述小臂驱动杆一端连接在转动平台上，小臂驱动杆另一端与小臂一端连接，小臂另一端与小臂连杆一端连接，小臂连杆另一端连接在手腕连杆上，大小臂连杆一端连接在小臂上，另一端连接在大臂上；驱动装置包括第一伺服电机、第二伺服电机，分别与大臂驱动杆和小臂驱动杆连接，分别对大臂驱动杆和小臂驱动杆进行驱动。

本发明公开了一种采用多自由度封闭链结构抓木作业机构，克服了开链结构关节型抓木机转动惯量大，动力学性能差，结构复杂、模块化程度低的缺点，克服了液压式抓木机液压系统元件精度要求高、结构复杂、易漏油影响木材原料的质量等缺点。

附图说明

图1为本发明所述的一种采用多自由度封闭链结构抓木作业机构的结构示意图。

具体实施方式

一种采用多自由度封闭链结构抓木作业机构，其特征在于，包括转动平台12、手腕连杆6、大臂1、大臂驱动杆2、大臂连杆3、小臂驱动杆7、小臂、小臂连杆9、大小臂连杆10以及驱动装置、底座12，所述大臂1一端连接在转动平台12上，大臂1另一端连接在手腕连杆6上，大臂驱动杆2一端连接在转动平台12上，大臂驱动杆2另一端与大臂连杆3一端连接，大臂连杆3另一端连接在大臂1上，所述小臂驱动杆7一端连接在转动平台12上，小臂驱动杆7另一端与小臂8一端连接，小臂8另一端与小臂连杆9一端连接，小臂连杆9另一端连接在手腕连杆6上，大小臂连杆10一端连接在小臂上，另一端连接在大臂上。驱动装置包括两个伺服电机，分别与大臂驱动杆2和小臂驱动杆7连接，分别对大臂驱动杆2和小臂驱动杆7进行驱动。

将本发明所述的采用闭链结构多连杆机构应用于抓木作业时，只需要将底座12与轮胎式或履带式行走机构连接起来，手腕连杆6与手腕4、手爪5连接起来即可。

工作实例：一种采用多自由度封闭链结构抓木作业机构主要有升降机构和俯仰机构组成，在工作时由大臂1、大臂驱动杆2、大臂连杆3组成的升降机构带动抓木机手腕及手爪的上下抬升，同时小臂驱动杆7、小臂8、小臂连杆9和大小臂连杆10组成的俯仰机构带动抓木机手腕及手爪俯仰运动。一个抓木工作循环过程是：手爪在抓取木材后，回转平台回转将抓木手爪回转到设定的位置，电机驱动大臂驱动杆2实现手腕连杆6的举升抬高，在到达指定抓木位置后，电机驱动小臂驱动杆7实现手腕连杆6俯下，然后手腕旋转进行放木。放木完成后，电机驱动大臂驱动杆2实现手腕连杆6的下降运动，回转平台回转将抓木手爪回转到抓取的位置，电机驱动小臂驱动杆7实现手腕连杆6仰起，手爪重新开始抓取木材，接着开始下一轮抓木工作循环。

本发明将可控驱动电机安装在回转平台上,简化了结构的复杂程度，降低机构的重量、体积和成本，本发明将各连杆杆件做成轻杆，从而使得整个机构运动惯量小，动力学性能好，易于控制。

Claims (1)

1.一种采用多自由度封闭链结构抓木作业机构，其特征在于：包括转动平台、手腕连杆、大臂、大臂驱动杆、大臂连杆、小臂驱动杆、小臂、小臂连杆、大小臂连杆以及手腕、手爪、驱动装置、底座；所述大臂一端连接在转动平台上，大臂另一端连接在手腕连杆上，大臂驱动杆一端连接在转动平台上，大臂驱动杆另一端与大臂连杆一端连接，大臂连杆另一端连接在大臂上，所述小臂驱动杆一端连接在转动平台上，小臂驱动杆另一端与小臂一端连接，小臂另一端与小臂连杆一端连接，小臂连杆另一端连接在手腕连杆上，大小臂连杆一端连接在小臂上，另一端连接在大臂上；驱动装置包括第一伺服电机、第二伺服电机，分别与大臂驱动杆和小臂驱动杆连接，分别对大臂驱动杆和小臂驱动杆进行驱动。