CN202125580U - 一种具有同时输出大力矩和高速度特性的两自由度可控五杆机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有同时输出大力矩和高速度特性的两自由度可控五杆机构，包括第一主动杆、第二主动杆、连杆、输出杆、第一驱动装置、第二驱动装置以及机架。所述第一驱动装置的第一输出轴由第一伺服电机和第二伺服电机其中之一单独控制或两台联合控制，第二驱动装置的第二输出轴由第三伺服电机和第四伺服电机其中之一单独控制或两台联合控制。第一驱动装置和第二驱动装置均可同时输出大力矩和高速度，能够解决伺服电机功率不足和混合驱动方式输出不够灵活的问题。

Description

一种具有同时输出大力矩和高速度特性的两自由度可控五杆机构

技术领域

本实用新型涉及机机械技术领域，特别是一种具有同时输出大力矩和高速度特性的两自由度可控五杆机构。

背景技术

当两自由度五杆机构采用混合驱动方式时，用一台大功率常规电机与一台伺服电机驱动时，可以同时输出较大的力矩与速度。但由于受常规电机单向、恒速的特性限制，机构的输出仍然不够灵活，不可以实现平面内的任意复杂运动。当两自由度五杆机构由两台伺服电机直接驱动时可以实现平面内的任意复杂运动，可实现灵活多变的运动输出，其运动规律可以方便地改变，但由于伺服电机的输出力矩较小，机构也难获得较大的输出力矩，不适合应用于一些有重载要求的场合。如果为了增大输出力矩，而在伺服电机与驱动曲柄之间加设较大减速比的减速器装置，则其输出速度就会显著减小。因此，当两自由度五杆机构的输出速度和力矩要求同时较大时，由两台伺服电机驱动的两自由度五杆机构就很难适用了。

两自由度的差动轮系由两个原动件作为输入得到一个确定输出运动的运动合成器，其输出特性为两原动件输入的合成，在两个小力矩、高转速的输入时可获得较大力矩和较高速度的同时输出。

本实用新型将差动轮系与五杆机构结合得到同时输出大力矩和高速度特性的两自由度可控机构，即由四个伺服电机驱动两个差动轮系，其中两个伺服电机驱动一个差动轮系，而两个差动轮系作为两自由度五杆机构的运动输入驱动机构运动。本实用新型的机构可应用于既要求具有高速重载的运动输出又同时要求具有灵活多变的复杂运动的运动输出的场合。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种具有同时输出大力矩和高速度特性的两自由度可控五杆机构，在能保证传统全伺服驱动可控机构柔性化输出特性的同时，还具有同时输出较大的力矩与较高的速度的特性，特别适合应用于有灵活多变输出且高速重载要求的场合。

本实用新型通过以下技术方案达到上述目的：一种具有同时输出大力矩和高速度特性的两自由度可控五杆机构，包括第一主动杆、第二主动杆、连杆、输出杆以及机架。所述第一主动杆由第一驱动装置的第一输出轴驱动，第一驱动装置包括第一伺服电机、第二伺服电机和第一差动轮系，第一主动杆通过第一铰孔与机架连接，并通过第二铰孔与连杆连接。所述第二主动杆由第二驱动装置的第二输出轴驱动，第二驱动装置包括第三伺服电机、第四伺服电机和第二差动轮系，第二主动杆通过第三铰孔与机架连接，并通过第四铰孔与输出杆连接。所述连杆两端分别通过第二铰孔和第五铰孔与第一主动杆和输出杆链接。

所述第一差动轮系包括第一中心轮、第二中心轮、第一行星轮、第一齿轮以及第一输出轴。第一中心轮由第一齿轮驱动，第一齿轮由第一伺服电机驱动，第二中心轮由第二伺服电机驱动。第一输出轴驱动第一主动杆。

所述第二差动轮系包括第三中心轮、第四中心轮、第二行星轮、第二齿轮以及第二输出轴。第三中心轮由第二齿轮驱动，第二齿轮由第三伺服电机驱动，第四中心轮由第四伺服电机驱动。第二输出轴驱动第二主动杆。

所述机架上安装有第一驱动系统和第二驱动系统。

本实用新型的突出优点在于：

1、机构在能保证传统全伺服驱动可控机构柔性化输出特性的同时，还具有同时输出较大的力矩与较高的速度的特性，特别适用于有灵活多变输出且高速重载要求的场合。

2、通过对四个伺服电机的编程控制，机构的输出规律能适应各种力和速度要求。

附图说明

图1为本实用新型所述一种具有同时输出大力矩和高速度特性的两自由度可控五杆机构的结构第一示意图。

图2为本实用新型所述一种具有同时输出大力矩和高速度特性的两自由度可控五杆机构的结构第二示意图。

图3为本实用新型所述一种具有同时输出大力矩和高速度特性的两自由度可控五杆机构的第一驱动装置示意图。

图4为本实用新型所述一种具有同时输出大力矩和高速度特性的两自由度可控五杆机构的第二驱动装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。

对照图1、2、3和4，一种具有同时输出大力矩和高速度特性的两自由度可控五杆机构，包括第一主动杆2、第二主动杆3、连杆4、输出杆5以及机架1。所述第一主动杆2由第一驱动装置的第一输出轴7驱动，第一驱动装置26包括第一伺服电机10、第二伺服电机12和第一差动轮系，第一主动杆2通过第一铰孔20与机架1连接，并通过第二铰孔24与连杆4连接。所述第二主动杆3由第二驱动装置25的第二输出轴14驱动，第二驱动装置包括第三伺服电机17、第四伺服电机19和第二差动轮系，第二主动杆3通过第三铰孔21与机架1连接，并通过第四铰孔22与输出杆5连接。所述连杆4一端通过第二铰孔24与第一主动杆2链接，另一端通过第五铰孔23与输出杆5链接。

对照图3，所述第一差动轮系包括第一中心轮9、第二中心轮6、第一行星轮8、第一齿轮11以及第一输出轴7。第一中心轮9由第一齿轮11驱动，第一齿轮11由第一伺服电机10驱动，第二中心轮6由第二伺服电机12驱动。第一输出轴7由第一伺服电机10或第二伺服电机12单独驱动，也可由第一伺服电机10和第二伺服电机12联合驱动，当第一伺服电机10或第二伺服电机12单独控制时第一差动轮系变为单自由度输入的行星轮减速器，第一输出轴7的输出特性为大力矩和低转速，当第一伺服电机10和第二伺服电机12联合输出时第一输出轴7的输出特性为高速大力矩，第一输出轴7驱动第一主动杆2。

对照图4，所述第二差动轮系包括第三中心轮16、第四中心轮13、第二行星轮15、第二齿轮18以及第二输出轴14。第三中心轮16由第二齿轮18驱动，第二齿轮18由第三伺服电机17驱动，第四中心轮13由第四伺服电机19驱动。第二输出轴14由第三伺服电机17或第四伺服电机19单独驱动，也可由第三伺服电机17和第四伺服电机19联合驱动，当第三伺服电机17或第四伺服电机19单独控制时第二差动轮系变为单自由度输入的行星轮减速器，第二输出轴14的输出特性为大力矩和低转速，当第三伺服电机17和第四伺服电机19联合输出时第二输出轴14的输出特性为高速大力矩，第二输出轴14驱动第二主动杆3。

对照图1和2，所述第一驱动装置26和第二驱动装置25安装在机架1上。

Claims (1)

1.一种具有同时输出大力矩和高速度特性的两自由度可控五杆机构，包括第一主动杆、第二主动杆、连杆、输出杆、第一驱动装置、第二驱动装置以及机架，其特征在于：

所述第一主动杆由第一驱动装置的输出轴驱动，第一主动杆通过第一铰孔与机架连接，并通过第二铰孔与连杆连接，

所述第二主动杆由第二驱动装置的输出轴驱动，第二主动杆通过第三铰孔与机架连接，并通过第四铰孔与输出杆连接，

所述连杆两端分别通过第二铰孔和第五铰孔与第一主动杆和输出杆链接，

所述第一驱动装置包括第一伺服电机、第二伺服电机和第一差动轮系，第一差动轮系包括第一中心轮、第二中心轮、第一行星轮、第一齿轮以及第一输出轴，第一中心轮由第一齿轮驱动，第一齿轮由第一伺服电机驱动，第二中心轮由第二伺服电机驱动，第一输出轴驱动第一主动杆，

所述第二驱动装置包括第三伺服电机、第四伺服电机和第二差动轮系，第二差动轮系包括第三中心轮、第四中心轮、第二行星轮、第二齿轮以及第二输出轴，第三中心轮由第二齿轮驱动，第二齿轮由第三伺服电机驱动，第四中心轮由第四伺服电机驱动，第二输出轴驱动第二主动杆，

所述机架上安装有第一驱动装置和第二驱动装置。

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