CN109629620A - 一种采用混合驱动多自由度抓木作业机构 - Google Patents
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Abstract
一种采用混合驱动多自由度抓木作业机构，其特征在于：包括大臂、大臂连杆、大臂驱动杆、小臂、小臂连杆、小臂驱动杆、电动推杆、手腕连杆、底座、可回转平台及伺服驱动装置；小臂一端连接在手腕连杆上，小臂另一端与小臂连杆一端连接，小臂连杆与小臂驱动杆一端连接，小臂驱动杆另一端连接在底座上，电动推杆一端连接在小臂上，电动推杆另一端连接在手腕连杆上。本发明将两个电机安装在工作平台上，克服了开链结构关节型结构转动惯量大，动力学性能差，结构复杂、模块化程度低的缺点，结合了常速电机和伺服电机的优点，具有容易控制、反应灵敏、制造维修成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及林木机械领域，特别是涉及一种采用混合驱动多自由度抓木作业机构。
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，但存在需要配备与连杆机构自由度同等数量的控制电机来进行控制结构复杂带来的机构重量、运动惯量大和成本高的问题。混合输入机构是利用两种不同性质的电机(常速电机和伺服电机)来驱动，在机械性能和成本上有个良好的折中，以适应工作柔性特征，能很好的满足抓木机的工作要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于抓木机的混合驱动多自由度闭链连杆机构，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，同时解决全部采用伺服电机带来的成本高的问题。本发明通过以下技术方案实现以上功能：一种采用混合驱动多自由度抓木作业机构，其特征在于：包括大臂、大臂连杆、大臂驱动杆、小臂、小臂连杆、小臂驱动杆、电动推杆、手腕连杆、底座、可回转平台及伺服驱动装置；小臂一端连接在手腕连杆上，小臂另一端与小臂连杆一端连接，小臂连杆与小臂驱动杆一端连接，小臂驱动杆另一端连接在底座上，电动推杆一端连接在小臂上，电动推杆另一端连接在手腕连杆上，手腕连杆一端连接在小臂上，所述大臂连杆一端连接在大臂中部，大臂连杆另一端与大臂驱动杆一端连接，大臂驱动杆另一端连接在可回转平台上，伺服驱动装置包括第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机与大臂驱动杆连接，第二伺服电机与小臂驱动杆连接。
本发明公开了一种采用混合驱动多自由度抓木作业机构，将两个电机安装在工作平台上，采用了一个电动推杆用于控制手腕俯仰的角度大小，将两个电机安装在工作平台上，克服了开链结构关节型机械手转动惯量大，动力学性能差，结构复杂、模块化程度低的缺点，结合了常速电机和伺服电机的优点，具有容易控制、反应灵敏、制造维修成本低的优点。克服了液压式抓木机液压系统元件精度要求高、结构复杂、易漏油等缺点。
附图说明
图1为本发明所述一种采用混合驱动多自由度抓木作业机构的机构示意图。
具体实施方式
一种采用混合驱动多自由度抓木作业机构，包括大臂6、大臂连杆4、大臂驱动杆5、小臂7、小臂连杆8、小臂驱动杆9、电动推杆3、手腕连杆11、底座2、可回转平台1及伺服驱动装置，小臂7一端连接在手腕连杆11上，小臂7另一端与小臂连杆8一端连接，小臂连杆8与小臂驱动杆9一端连接，小臂驱动杆9另一端连接在底座2上，电动推杆3一端连接在小臂7上，电动推杆3另一端连接在手腕连杆11上，手腕连杆11一端连接在小臂7上，所述大臂连杆4一端连接在大臂6上，大臂连杆4另一端与大臂驱动杆5一端连接，大臂驱动杆5另一端连接在可回转平台1上，伺服驱动装置包括第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机与大臂驱动杆5连接，第二伺服电机与小臂驱动杆9连接。
将本发明所述的混合驱动多自由度闭链连杆机构应用于抓木作业时，只需要将底座2与轮胎式或履带式行走机构连接起来，手腕连杆11与手腕10、手爪12连接起来即可。
使用时，所述大臂驱动杆5由第一伺服电机控制，小臂驱动杆9由第二伺服电机驱动，所述电动推杆3由自身中的一台直流定速电机控制。通过伺服驱动电机及电动推杆中的定速直流电机的混合驱动配合实现相应的动作，通过对伺服驱动装置的两个伺服电机的转角控制及电动推杆的伸缩位移的控制，实现爪部灵活多样化的丰富的轨迹运动。
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)
1.一种采用混合驱动多自由度抓木作业机构，其特征在于：包括大臂、大臂连杆、大臂驱动杆、小臂、小臂连杆、小臂驱动杆、电动推杆、手腕连杆、底座、可回转平台及伺服驱动装置；小臂一端连接在手腕连杆上，小臂另一端与小臂连杆一端连接，小臂连杆与小臂驱动杆一端连接，小臂驱动杆另一端连接在底座上，电动推杆一端连接在小臂上，电动推杆另一端连接在手腕连杆上，手腕连杆一端连接在小臂上，所述大臂连杆一端连接在大臂中部，大臂连杆另一端与大臂驱动杆一端连接，大臂驱动杆另一端连接在可回转平台上，伺服驱动装置包括第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机与大臂驱动杆连接，第二伺服电机与小臂驱动杆连接。
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Application publication date: 20190416 |