CN115005106B - 一种主动跟随式刚柔耦合挤奶机械装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种主动跟随式刚柔耦合挤奶机械装置，由刚性机械臂结构和柔性臂结构组成，同步带齿轮机构中含有一组驱动电机，驱动末端连接有轮毂，轮毂伸出连接机构与刚性机械臂连接，刚性机械臂与柔性机械臂相互连接，所述柔性臂体由多节弹性薄壁材料构成，每节臂体之间由圆环节片相连接，所述托座与刚性机械臂连接固定，有一组挤奶装置。所述奶杯下部安装有软质输送管，所述软质输送管置于所述柔性臂空腔，贯穿柔性臂。该刚柔耦合机械臂装置可针对奶牛走动而位置改变从而改变自身形态，可以控制多种角度姿势，呈现弯曲状态，通过末端的装置位置的改变而达到跟随的效果，防止挤奶奶杯脱落。

Description

一种主动跟随式刚柔耦合挤奶机械装置
技术领域
本发明涉及机器人行业领域，特别涉及一种新型主动跟随式刚柔耦合挤奶机械装置。
背景技术
随着工业自动化程度的不断提高，传统中许多人工劳动环节已经被机械取代，国内外市场已经有相当多的挤奶机械臂装置投入使用，大部分挤奶机械臂装置均要通过各种方式将奶杯靠近奶牛乳头进行挤奶。挤奶机械臂装置往往需要从奶牛一侧或者奶牛尾部将奶杯移动到奶牛乳头下方，再靠近奶牛乳头进行挤奶。在挤奶的过程中，奶牛的轻微的走动，位置的改变，然而机械臂保持位置不变都有可能会导致奶杯的脱落，就需要重新进行挤奶流程，严重影响了挤奶质量和挤奶效率。柔性机械臂重量轻，运行速度快，能耗低等优点，在各行各业都发挥着重要的作用，柔性臂具有低刚度、轻质、低能耗、响应速度快、操作灵活性高等优点，逐渐取代了刚性机械臂的地位，并在高精密工业、航天航空等领域都扮演着重要的角色。把柔性臂和刚性机械臂组合在一起，具有了不错的刚柔耦合性。柔性臂能够快速反应，实现弹性震动反馈变形，刚性机械臂能够提供稳定的支撑能力，提供较高的干扰能力。刚柔耦合的能力帮助机械臂良好的支撑作业结构和反馈作业结构的状态，及时主动改变柔性臂的姿态从而完成作业。
发明内容
本发明提供了一种新型主动跟随式刚柔耦合挤奶机械装置，应用在奶牛挤奶场合，以解决现有技术不能反馈跟随的问题从而解决奶杯脱落的问题。
本发明的技术方案如下：
一种主动跟随式刚柔耦合挤奶机械装置，其特征在于，包括电控箱1，所述电控箱1内部安装有多组驱动电机2，分别驱动刚性臂体结构6和柔性臂体结构7；所述驱动电机2的输出轴与绕线轮连接，驱动丝缠绕于绕线轮轮毂；所述电控箱1侧面用于固定，电控箱1的一侧与一组同步带齿轮机构连接，所述同步带齿轮机构固定于外壳3中；所述同步带齿轮机构中含有一组驱动电机2，驱动电机2的驱动末端连接有轮毂，所述轮毂伸出连接机构与刚性机械臂6连接，所述刚性机械臂6由环节片相连接，刚性机械臂6与柔性臂体结构7相互连接；
所述同步带齿轮机构由一个驱动电机2驱动，通过联轴器连接到轴，通过侧面的轴承驱动小带轮转动，通过同步带带动大带轮；所述大带轮通过轴和轴承与轮毂相对连接和固定，轮毂与伸出的连接结构相对固定，轮毂的转动带动连接结构的转动；所述电机、轮毂包含在外壳3中，轮毂与外壳通过轴承相连。驱动丝穿过外壳的侧面向下连接。驱动模块包括电机支架和设置在电机支架内的多个驱动电机2，电机支架固定连接箱内设有数量与驱动电机2相同的轮毂，驱动模块中的驱动电机的输出轴分别与轮毂一一对应连接。
刚性机械臂6结构分为两部分，一部分竖直方向，另一部分弯曲状态；通过圆形节片相连接固定，圆形节片开有通孔，圆形节片驱动丝穿过刚性机械臂6的外侧。
刚性机械臂6包括托座8，托座8与所述弯曲机械臂体相连接固定。所述托座8表面光滑，托座8的两侧设有限制结构。
所述柔性臂体结构7由多节弹性薄壁材料构成；每节柔性臂体结构7之间由圆环节片相连接，一端节片与L形板连接，另一端与托座连接固定；每个圆环节片四周开有通孔，驱动丝与最上端的圆环节片紧固，自上而下通过圆环节片通孔贯穿整个臂体；托座8与刚性机械臂6连接固定，柔性机械臂7放在托座8上以提高柔性机械臂7的垂直刚度；L形板安装固定连接到柔性臂体结构，所述L形板安装固定一组挤奶装置，所述L形板底部安装有机构能够在托座8上自由滑动；奶杯下部安装有软质输送管，所述软质输送管置于所述柔性机械臂7的空腔，贯穿柔性机械臂7的底座。
板形连接件一端与所述柔性机械臂7连接，板形连接件另一端设有安装位置，与挤奶机械装置相连接，用于挤奶机械装置的固定。
与现有技术相比较，本发明为一种新型主动跟随式刚柔耦合挤奶机械装置。创新性的把柔性臂和刚性机械臂组合在一起，其具有了优秀的刚柔耦合性。柔性臂能够快速反应，实现弹性震动反馈变形，刚性机械臂能够提供稳定的支撑能力，提供较高的干扰能力。刚柔耦合的能力帮助机械臂良好的支撑作业结构和反馈作业结构的状态，可针对奶牛走动而位置改变从而改变自身形态，可以控制多种角度姿势，呈现弯曲状态，及时主动改变柔性臂的姿态从而完成作业。以解决现有技术不能反馈跟随的问题从而解决奶杯脱落的问题。
附图说明
图1为本发明整体结构图。
其中：1电控箱2驱动电机3模组外壳4同步带模组5轮毂连接件6刚性机械臂7柔性机械臂8托座9挤奶机械装置
具体实施方式
为了更好的理解一种新型主动跟随式刚柔耦合挤奶机械装置，结合附图做进一步说明。
本发明提供了一种新型主动跟随式刚柔耦合挤奶机械装置，包括电控箱1，所述控制箱内部安装有多组驱动电机，分别驱动刚性臂体结构6和柔性臂体结构7，驱动电机输出轴与绕线轮连接，所述驱动丝缠绕于绕线轮轮毂，电控箱1侧面可用于固定，电控箱一侧与一组同步带齿轮机构2345连接固定，所述同步带齿轮机构包含外壳，所述同步带齿轮机构中含有一组驱动电机2，驱动电机2单独驱动同步带模组，模组末端连接有轮毂，所述轮毂伸出连接机构与刚性机械臂6连接，所述刚性机械臂由节片相连接，刚性机械臂与柔性机械臂相互连接，弥补了纯刚性机械臂灵活性差的缺点。
所述柔性臂体7由多节弹性薄壁材料构成，每节臂体之间由圆环节片相连接，一端节片与形板连接件连接，一端与托座连接固定，每个节片四周开有通孔，驱动丝与最上端节片紧固，自上而下通过节片通孔贯穿整个臂体，所述托座8与刚性机械臂连接固定，柔性机械臂躺放在托座上以提高柔性臂垂直刚度，确保水平灵巧性，形式不限于此，所述形板连接件可以安装固定连接到柔性臂体结构，所述形板连接件可以安装固定一组挤奶装置9，所述形板连接件底部安装有机构可以在托座上自由滑动。所述挤奶装置包含有奶杯，下部安装有软质输送管，所述软质输送管置于所述柔性臂空腔，贯穿柔性臂底座。刚性机械臂结构可以提供稳定的挤奶姿势，防止末端挤奶装置的颤动，柔性臂体结构可针对奶牛走动而位置改变从而改变自身形态，可以控制多种角度姿势，呈现弯曲状态，通过末端的装置位置的改变而达到跟随的效果，防止挤奶奶杯脱落，完成奶牛挤奶工作。

Claims (4)

1.一种主动跟随式刚柔耦合挤奶机械装置，其特征在于，包括电控箱(1)，所述电控箱(1)内部安装有多组第一驱动电机，分别驱动刚性机械臂(6)和柔性机械臂(7)；所述第一驱动电机的输出轴与绕线轮连接，驱动丝缠绕于绕线轮上；所述电控箱(1)侧面用于固定，电控箱(1)的一侧与一组同步带齿轮机构连接，所述同步带齿轮机构固定于外壳(3)中；所述同步带齿轮机构中含有一组第二驱动电机(2)，第二驱动电机(2)的驱动末端连接有轮毂，所述轮毂伸出连接机构与刚性机械臂(6)连接，所述刚性机械臂(6)通过圆形节片相连接，刚性机械臂(6)与柔性机械臂(7)相互连接；所述柔性机械臂(7)由多节弹性薄壁材料构成；每节弹性薄壁材料之间由圆环节片相连接，柔性机械臂(7)一端与挤奶机械装置(9)的L形板连接；每个圆环节片四周开有通孔，驱动丝与最上端的圆环节片紧固，自上而下通过圆环节片通孔贯穿整个柔性机械臂(7)结构；托座(8)与刚性机械臂(6)连接固定，柔性机械臂(7)放在托座(8)上；L形板安装固定连接柔性机械臂(7)，所述L形板安装固定一组挤奶装置，所述L形板底部安装有机构能够在托座(8)上自由滑动；奶杯下部安装有软质输送管，所述软质输送管置于所述柔性机械臂(7)的空腔，贯穿柔性机械臂(7)的底座。
2.根据权利要求1所述的一种主动跟随式刚柔耦合挤奶机械装置，其特征在于，所述同步带齿轮机构由一个第二驱动电机(2)驱动，通过联轴器连接到轴，通过侧面的轴承驱动小带轮转动，通过同步带带动大带轮；所述大带轮通过轴和轴承与轮毂相对连接和固定，轮毂与轮毂伸出连接机构相对固定，轮毂的转动带动轮毂伸出连接机构的转动；所述第二驱动电机(2)、轮毂包含在外壳(3)中，轮毂与外壳通过轴承相连；驱动丝穿过外壳(3)的侧面向下连接；驱动模块包括电机支架和设置在电机支架内的多个第一驱动电机，电机支架固定连接电控箱内设有数量与第一驱动电机相同的轮毂，驱动模块中的第一驱动电机的输出轴分别与电控箱内的轮毂一一对应连接。
3.根据权利要求1所述的一种主动跟随式刚柔耦合挤奶机械装置，其特征在于，刚性机械臂(6)结构分为两部分，一部分竖直方向，另一部分弯曲方向，该两部分通过圆形节片相连接固定，圆形节片开有通孔，圆形节片驱动丝穿过刚性机械臂(6)的外侧。
4.根据权利要求1所述的一种主动跟随式刚柔耦合挤奶机械装置，其特征在于，刚性机械臂(6)包括托座(8)，托座(8)与所述刚性机械臂(6)相连接固定；所述托座(8)表面光滑，托座(8)的两侧设有限制结构。
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