CN202180934U - 一种四自由度机械臂挂弹装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种四自由度机械臂挂弹装置，包括从下到上依次连接设置的机座、XY平台、剪叉升降机构以及旋转平台机构，还包括控制系统，控制系统与位于旋转平台上的摄像头和位置传感器相连接，还与分别驱动XY平台、剪叉升降机构以及旋转平台机构三者运动的X向驱动电机、Y向驱动电机、Z向驱动电机以及旋转驱动电机相连接。本实用新型能根据工作要求实现机械臂各自由度上的位置调整，挂装位置准确，且工作效率高。

Description

一种四自由度机械臂挂弹装置
技术领域
本实用新型属于机械自动化技术领域，具体涉及一种四自由度机械臂挂弹装置。
背景技术
随着现代军事装备的不断发展，导弹已成为战机进行攻击和防御的主要武器，为飞机挂导弹和加油成为地面保障任务的重要部分。能否缩短战机出动间隔时间是取得战争先机的关键。统计表明，美军航空兵在以对地攻击为主的作战中，飞机挂弹作业的工作量占整个地面保障作业的80％，占用人员6个以上，是地面保障作业“木桶”中“最短的木板”，因此给挂弹飞机快速挂载导弹是提高空战快速反应能力的重要“硬”作战指标之一。早期挂弹完全靠人工方法，现今机械化有所提高，但大多数情况下，仍需要有地勤人员参与。
目前，主要的挂弹方式为全刚性挂弹。全刚性挂弹由挂弹车机械臂的托弹盘托载弹体，通过地勤人员的肉眼观察来对机械臂操作手辅助指挥，经由多人员的相互配合完成挂弹。挂弹要求弹体与机翼的紧固接口进行准确对接，继由工作人员对紧固接口和其它装置进行连接。这种挂弹方式最大的缺点就是需要多人协作交互并不断调整位置，人员多且效率低。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种四自由度机械臂挂弹装置，能根据工作要求实现机械臂各自由度上的位置调整，挂装位置准确，且工作效率高。
本实用新型所采用的技术方案是，一种四自由度机械臂挂弹装置，其特征在于，包括从下到上依次连接设置的机座、XY平台、剪叉升降机构以及旋转平台机构；
XY平台包括固定在机座上的X向底板，X向底板上设置有X向滚动直线导轨装置、以及用于驱动X向滚动直线导轨装置的X向驱动电机，X向滚动直线导轨装置的滑动件上固定有水平方向的Y向底板，Y向底板上设置有Y向滚动直线导轨装置、以及用于驱动Y向滚动直线导轨装置的Y向驱动电机；
剪叉升降机构包括水平固接在Y向滚动直线导轨装置的滑动件上的Z向底板，Z向底板上方设置有竖直方向的剪叉机构、以及用于驱动剪叉机构上下伸缩运动的Z向驱动电机，剪叉机构上端部安装有水平方向的上底板；
旋转平台机构包括设置在上底板上方的云台，云台上连接有齿轮传动机构，齿轮传动机构的输入齿轮连接有旋转驱动电机，齿轮传动机构的输出齿轮与云台相连接并带动其轴向旋转，云台上设置有摄像头、位置传感器以及工件安装架；
还包括控制系统，控制系统与所述摄像头、位置传感器、X向驱动电机、Y向驱动电机、Z向驱动电机、以及旋转驱动电机相连接。
其中，X向滚动直线导轨装置包括X向滚珠丝杠，X向滚动直线导轨装置的滑动件包括设置在X向滚珠丝杠上的X向丝杠螺母、以及固接在X向丝杠螺母外部的X向丝杠螺母座，Y向底板固接在X向丝杠螺母座的上方，X向驱动电机与X向滚珠丝杠相连接并驱动其轴向转动；
Y向滚动直线导轨装置包括Y向滚珠丝杠，Y向滚动直线导轨装置的滑动件包括设置在Y向滚珠丝杠上的Y向丝杠螺母、以及固接在Y向丝杠螺母外部的Y向丝杠螺母座，Z向底板固接在Y向丝杠螺母座的上方，Y向驱动电机与Y向滚珠丝杠相连接并驱动其轴向转动。
Z向底板上方设置有Z向滚动直线导轨装置和固定铰支座，Z向滚动直线导轨装置包括Z向滚珠丝杠、设置在Z向滚珠丝杠上的Z向丝杠螺母，Z向丝杠螺母的外部固连有Z向滑块，Z向驱动电机与Z向滚珠丝杠相连接；
剪叉机构下端部的固定侧铰接在固定铰支座上，剪叉机构下端部的运动侧与Z向滑块铰接，剪叉机构上端部的固定侧铰接在上底板的下方，上底板的下方还设置有滑动导轨，滑动导轨上设置有下滑块，剪叉机构上端部的运动侧与下滑块铰接。
上底板上设置有竖直轴，云台通过轴承安装在竖直轴上，齿轮传动机构的输出齿轮同轴固接在竖直轴上。
本实用新型的有益效果是，装置的四个自由度上都有独立的电机提供动力，可实现多轴联动；而其中的控制装置通过摄像头和位置传感器等获得工件的准确挂装位置，再控制各电机的工作状态，以实现云台沿X、Y、Z轴的平动和绕Z轴的转动，这样使工件安装架上待悬挂工件的准确挂装。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型中的XY平台的结构示意图；
图3是本实用新型中的剪叉升降机构的结构示意图；
图4是本实用新型中的旋转平台机构的结构示意图；
其中，1.机座，2.XY平台，3.剪叉升降机构，4.旋转平台机构，5.X向底板，6.X向驱动电机，7.Y向底板，8.Y向驱动电机，9.Z向底板，10.剪叉机构，11.Z向驱动电机，12.上底板，13.云台，14.输入齿轮，15.输出齿轮，16.旋转驱动电机，17.位置传感器，18.X向滚珠丝杠，19.Y向滚珠丝杠，20.Y向丝杠螺母，21.Y向丝杠螺母座，22.固定铰支座，23.Z向滚珠丝杠，24.Z向丝杠螺母，25.Z向滑块，26.竖直轴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
如图1至图4所示，本实用新型一种四自由度机械臂挂弹装置，包括从下到上依次连接设置的机座1、XY平台2、剪叉升降机构3以及旋转平台机构4。
XY平台2包括固定在机座1上的X向底板5，X向底板5上设置有X向滚动直线导轨装置以及X向驱动电机6，X向滚动直线导轨装置包括X向滚珠丝杠18和滑动件，X向滚动直线导轨装置的滑动件包括设置在X向滚珠丝杠18上的X向丝杠螺母、以及固接在X向丝杠螺母外部的X向丝杠螺母座，Y向底板固接在X向丝杠螺母座的上方，X向驱动电机6与X向滚珠丝杠18相连接并驱动其轴向转动。
Y向底板7上设置有Y向滚动直线导轨装置以及Y向驱动电机8，Y向滚动直线导轨装置包括Y向滚珠丝杠19和滑动件，Y向滚动直线导轨装置的滑动件包括设置在Y向滚珠丝杠19上的Y向丝杠螺母20、以及固接在Y向丝杠螺母20外部的Y向丝杠螺母座21，Z向底板9固接在Y向丝杠螺母座21的上方，Y向驱动电机8与Y向滚珠丝杠19相连接并驱动其轴向转动。
剪叉升降机构包括Z向底板9，Z向底板9水平固接在Y向丝杠螺母20上，Z向底板9上方设置有竖直方向的剪叉机构10、以及用于驱动剪叉机构10上下伸缩运动的Z向驱动电机11、Z向滚动直线导轨装置以及固定铰支座22。Z向滚动直线导轨装置包括Z向滚珠丝杠23、设置在Z向滚珠丝杠23上的Z向丝杠螺母24，Z向丝杠螺母24的外部固连有Z向滑块25，Z向驱动电机11与Z向滚珠丝杠23相连接。剪叉机构10下端部的固定侧铰接在固定铰支座22上，剪叉机构10下端部的运动侧与Z向滑块25铰接，剪叉机构10上端部安装有水平方向的上底板12，剪叉机构10上端部的固定侧铰接在上底板12的下方，上底板12的下方还设置有滑动导轨，滑动导轨上设置有下滑块，剪叉机构10上端部的运动侧与下滑块铰接。
旋转平台机构包括设置在上底板12上方的云台13，上底板12上设置有竖直轴26，云台13通过轴承安装在竖直轴26上，云台13上连接有齿轮传动机构，齿轮传动机构的输入齿轮14连接有旋转驱动电机16，齿轮传动机构的输出齿轮15同轴固接在竖直轴26上，云台13上还设置有摄像头、位置传感器17以及工件安装架。
还包括控制系统，控制系统与摄像头、位置传感器17、X向驱动电机6、Y向驱动电机8、Z向驱动电机11、以及旋转驱动电机16相连接。
本实用新型在工作时，将工件安装在工件安装架上，控制装置根据摄像头和位置传感器17获得的工件和待安装处的位置信息，控制各电机的工作状态，以实现云台沿X、Y、Z轴的平动和绕Z轴的转动。具体是：X向驱动电机6驱动X向滚珠丝杠18转动，最终通过X向丝杠螺母和X向丝杠螺母座带动Y向底板7在X轴方向上的移动。Y向驱动电机8驱动Y向滚珠丝杠19转动，最终通过Y向丝杠螺母20和Y向丝杠螺母座21带动Z向底板9在Y轴方向上的移动。Z向驱动电机11驱动Z向滚珠丝杠23转动，Z向滑块25的左右移动使带动剪叉机构10做伸缩运动，从而实现上底板的升降运动。旋转驱动电机16通过齿轮传动机构带动云台13绕竖直轴26转动，以实现绕Z轴的转动。

Claims (4)

1.一种四自由度机械臂挂弹装置，其特征在于，包括从下到上依次连接设置的机座(1)、XY平台(2)、剪叉升降机构(3)以及旋转平台机构(4)；
所述XY平台(2)包括固定在所述机座(1)上的X向底板(5)，所述X向底板(5)上设置有X向滚动直线导轨装置、以及用于驱动所述X向滚动直线导轨装置的X向驱动电机(6)，所述X向滚动直线导轨装置的滑动件上固定有水平方向的Y向底板(7)，所述Y向底板(7)上设置有Y向滚动直线导轨装置、以及用于驱动所述Y向滚动直线导轨装置的Y向驱动电机(8)；
所述剪叉升降机构包括水平固接在Y向滚动直线导轨装置的滑动件上的Z向底板(9)，所述Z向底板(9)上方设置有竖直方向的剪叉机构(10)、以及用于驱动所述剪叉机构(10)上下伸缩运动的Z向驱动电机(11)，所述剪叉机构(10)上端部安装有水平方向的上底板(12)；
所述旋转平台机构包括设置在所述上底板(12)上方的云台(13)，所述云台(13)上连接有齿轮传动机构，所述齿轮传动机构的输入齿轮(14)连接有旋转驱动电机(16)，所述齿轮传动机构的输出齿轮(15)与所述云台(13)相连接并带动其轴向旋转，所述云台(13)上设置有摄像头、位置传感器(17)以及工件安装架；
还包括控制系统，所述控制系统与所述摄像头、位置传感器(17)、X向驱动电机(6)、Y向驱动电机(8)、Z向驱动电机(11)、以及旋转驱动电机(16)相连接。
2.按照权利要求1所述的四自由度机械臂挂弹装置，其特征在于，所述X向滚动直线导轨装置包括X向滚珠丝杠(18)，所述X向滚动直线导轨装置的滑动件包括设置在所述X向滚珠丝杠(18)上的X向丝杠螺母、以及固接在所述X向丝杠螺母外部的X向丝杠螺母座，所述Y向底板固接在所述X向丝杠螺母座的上方，所述X向驱动电机(6)与所述X向滚珠丝杠(18)相连接并驱动其轴向转动；
所述Y向滚动直线导轨装置包括Y向滚珠丝杠(19)，所述Y向滚动直线导轨装置的滑动件包括设置在所述Y向滚珠丝杠(19)上的Y向丝杠螺母(20)、以及固接在所述Y向丝杠螺母(20)外部的Y向丝杠螺母座(21)，所述Z向底板(9)固接在所述Y向丝杠螺母座(21)的上方，所述Y向驱动电机(8)与所述Y向滚珠丝杠(19)相连接并驱动其轴向转动。
3.按照权利要求1所述的四自由度机械臂挂弹装置，其特征在于，所述Z向底板(9)上方设置有Z向滚动直线导轨装置和固定铰支座(22)，所述Z向滚动直线导轨装置包括Z向滚珠丝杠(23)、设置在所述Z向滚珠丝杠(23)上的Z向丝杠螺母(24)，所述Z向丝杠螺母(24)的外部固连有Z向滑块(25)，所述Z向驱动电机(11)与所述Z向滚珠丝杠(23)相连接；
所述剪叉机构(10)下端部的固定侧铰接在所述固定铰支座(22)上，所述剪叉机构(10)下端部的运动侧与Z向滑块(25)铰接，所述剪叉机构(10)上端部的固定侧铰接在所述上底板(12)的下方，所述上底板(12)的下方还设置有滑动导轨，所述滑动导轨上设置有下滑块，所述剪叉机构(10)上端部的运动侧与所述下滑块铰接。
4.按照权利要求1所述的四自由度机械臂挂弹装置，其特征在于，所述上底板(12)上设置有竖直轴(26)，所述云台(13)通过轴承安装在所述竖直轴(26)上，所述齿轮传动机构的输出齿轮(15)同轴固接在所述竖直轴(26)上。
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