CN109664266A - 一种采用九连杆封闭链结构下料作业机械装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种采用九连杆封闭链结构下料作业机械装置，包括底座、可转动平台，伸缩机构、俯仰机构、升降机构、割枪、可转动手腕以及驱动装置；伸缩机构包括：第一主动杆、第二主动杆、大臂、第一连杆以及第二连杆，第一主动杆的一端铰接于可转动平台上，第二主动杆的一端铰接于可转动平台上，大臂的一端与第一主动杆的另一端铰接，第一连杆的一端与大臂的另一端铰接，第二连杆呈弯曲状，第二连杆的一端与第二主动杆的另一端铰接，第二连杆的另一端铰接于第一连杆的中部；驱动装置为三个伺服电机，本发明提高了机械手运行的平稳性和可靠性，无累积误差，精度较高；结构紧凑，刚度高，承载能力大、惯量低、动态性能好。

Description

一种采用九连杆封闭链结构下料作业机械装置

技术领域

本发明涉及机械工程领域，特别涉及一种采用九连杆封闭链结构下料作业机械装置。

背景技术

目前制造业通用气割下料机械手大多数是为开链形式的串联结构关节型电机驱动机械手，其主要特点为驱动电机全部都安装在机械手的各个关节上，通过电机带动机械手各个关节的转动，实现机械手的各种动作。由于开链形式的串联结构关节型机械手的驱动电机都安装在关节的位置，这种结构方式存在以下问题：机械手手臂需要承载电机的重量并需满足刚度要求，手臂截面尺寸需要做得较大，这样会增大驱动电机的负载，增加手臂的运动惯量，导致机械手动态性能下降，同时驱动电机都安装在关节位置造成机械手的累积误差大、承载能力小、结构复杂、模块化程度低。随着电机技术的发展和控制技术的提高，并联机构为机械手提供了广泛的发展空间，由控制电机驱动的多自由度并联机构不仅具有工作空间大、动作灵活、可完成复杂的运动轨迹输出，同时还具有制造成本低、维护保养简单等优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用九连杆封闭链结构下料作业机械装置，解决串联结构关节型机械手的驱动电机都安装在关节的位置，导致机械手转动惯量大、动态性能下降，累积误差大，承载能力小、结构复杂的问题。为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种采用九连杆封闭链结构下料作业机械装置，包括底座、可转动平台，伸缩机构、俯仰机构、升降机构、割枪、可转动手腕以及驱动装置；伸缩机构包括：第一主动杆、第二主动杆、大臂、第一连杆以及第二连杆，第一主动杆的一端铰接于可转动平台上，第二主动杆的一端铰接于可转动平台上，大臂的一端与第一主动杆的另一端铰接，第一连杆的一端与大臂的另一端铰接，第二连杆呈弯曲状，第二连杆的一端与第二主动杆的另一端铰接，第二连杆的另一端铰接于第一连杆的中部；俯仰机构包括俯仰杆以及腕部连杆，俯仰杆的一端与第一连杆的另一端铰接，腕部连杆的上部与俯仰杆的另一端铰接；升降机构包括第三主动杆以及升降杆，第三主动杆的一端铰接于可转动平台上，升降杆的一端铰接于第二连杆的杆臂上，升降杆呈弯曲状，第三主动杆的另一端铰接于升降杆的杆臂中部，升降杆的另一端与腕部连杆的下部铰接；驱动装置为三个伺服电机，伺服电机安装在可回转平台上，分别与第一主动杆、第二主动杆以及第三主动杆连接，以驱动对应的转动，分别负责驱动第一主动杆、第二主动杆以及第三主动杆的摆动。

本发明采用可控多杆并联机构，全部驱动电机都安装在可回转平台上对主动杆进行驱动，与串联机械手相比，减少了手臂的运动惯量，提高了机械手动态性能，提高了机械手运行的平稳性和可靠性，无累积误差，结构紧凑，刚度高，承载能力大、惯量低、动态性能好、机械手运动轨迹灵活多样化。

附图说明

图1是根据本发明的结构示意图。

具体实施方式

一种采用九连杆封闭链结构下料作业机械装置，包括：底座12、可转动平台1，伸缩机构、俯仰机构、升降机构、割枪10、可转动手腕13以及驱动装置；伸缩机构包括：第一主动杆2、第二主动杆3、大臂4、第一连杆6以及第二连杆5，第一主动杆2的一端铰接于可转动平台1上，第二主动杆3的一端铰接于可转动平台1上，大臂4的一端与第一主动杆2的另一端铰接，第一连杆6的一端与大臂4的另一端铰接，第二连杆5呈弯曲状且第二连杆5的一端与第二主动杆3的另一端铰接，该第二连杆5的另一端铰接于第一连杆6的杆臂中部；当第一主动杆2向左转动时，大臂4向下运动，从而带动第一连杆6向上运动，且当第二主动杆3向右转动时，第二连杆5向上运动，使得第一连杆6获得更大的向上运动的幅度，反之则使第一连杆6向下运动。俯仰机构包括俯仰杆9以及腕部连杆11，俯仰杆9的一端与第一连杆6的另一端铰接，腕部连杆11的上部与俯仰杆9的另一端铰接；当第一连杆6向上运动时，俯仰杆9也向上运动，从而使得腕部连杆11带动可转动手腕及割枪向下运动，反之则使腕部连杆11带动可转动手腕及割枪向上运动。升降机构包括第三主动杆7以及升降杆8，第三主动杆7的一端铰接于可转动平台1上，升降杆8的一端铰接于第二连杆5的杆臂上，该升降杆8呈弯曲状，第三主动杆7的另一端铰接于升降杆8的杆臂中部，升降杆8的另一端与腕部连杆11的下部铰接；当第三主动杆7向左运动时，能够驱动升降杆8下降，从而使得腕部连杆11下降，反之则使腕部连杆11上升。驱动装置为三个伺服电机，分别与第一主动杆2、第二主动杆3以及第三主动杆7连接，以驱动对应的转动，分别负责驱动第一主动杆2、第二主动杆3以及第三主动杆7的摆动。

使用时，由伸缩机构、俯仰机构以及升降机构相互配合进行相应的动作，当第一主动杆2、第二主动杆3以及第三主动杆7向左运动时，即可实现腕部连杆11的俯下运动，此时，若第三主动杆7继续向右运动，可实现腕部连杆11的上升运动，当第一主动杆2、第二主动杆3以及第三主动杆7向右运动时，则腕部连杆11实现仰起动作。腕部连杆11的运动带动割枪10的运动。

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，本发明的机械臂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，通过设置回转平台，使机械臂拥有360度的回转工作空间，工作空间范围大。

Claims (1)

1.一种采用九连杆封闭链结构下料作业机械装置，其特征在于:包括底座、可转动平台，伸缩机构、俯仰机构、升降机构、割枪、可转动手腕以及驱动装置；伸缩机构包括：第一主动杆、第二主动杆、大臂、第一连杆以及第二连杆，第一主动杆的一端铰接于可转动平台上，第二主动杆的一端铰接于可转动平台上，大臂的一端与第一主动杆的另一端铰接，第一连杆的一端与大臂的另一端铰接，第二连杆呈弯曲状，第二连杆的一端与第二主动杆的另一端铰接，第二连杆的另一端铰接于第一连杆的中部；俯仰机构包括俯仰杆以及腕部连杆，俯仰杆的一端与第一连杆的另一端铰接，腕部连杆的上部与俯仰杆的另一端铰接；升降机构包括第三主动杆以及升降杆，第三主动杆的一端铰接于可转动平台上，升降杆的一端铰接于第二连杆的杆臂上，升降杆呈弯曲状，第三主动杆的另一端铰接于升降杆的杆臂中部，升降杆的另一端与腕部连杆的下部铰接；驱动装置为三个伺服电机，伺服电机安装在可回转平台上，分别与第一主动杆、第二主动杆以及第三主动杆连接，以驱动对应的转动，分别负责驱动第一主动杆、第二主动杆以及第三主动杆的摆动。