CN202428434U - 一种含有加长臂和复铰的四自由度重载机械臂 - Google Patents

Abstract

一种含有加长臂和复铰的四自由度重载机械臂，底座通过回转装置与履带运动装置连接，底座中部的一对基座与大臂下端铰接，该大臂上端与加长臂中部铰接，该加长臂的一端与加长臂油缸的活塞杆铰接，该加长臂油缸的缸套与底座一端的基座铰接，上述加长臂的另一端与小臂中部铰接，该小臂一端与末端执行器铰接，其另一端与小臂油缸的缸套铰接，该小臂油缸的活塞杆端部与拉杆的一端分别通过铰链连接在上述加长臂的两侧而构成两个对称布置的复铰；上述拉杆的另一端与底座另一端的基座铰接；末端执行器油缸的缸套与上述末端执行器铰接，该末端执行器油缸的活塞杆与大臂铰接。本实用新型具有承载能力高、工作空间大、运动正反解求解容易，方便实现实时控制等优点。

Description

一种含有加长臂和复铰的四自由度重载机械臂

技术领域

本实用新型属于机械臂，特别涉及一种含有加长臂和复铰的重载机械臂。 

背景技术

机构是机器装备的核心，机构的创新一直是机器装备创新的关键，开发相应的具有自主知识产权的机构对提高我国机械装备的科技水平核心竞争力非常重要。实现挖掘、抓取、搬运等功能工作装置，应用连杆机构较为普遍。常用的串联机械手，工作空间大，但承载能力低，只能抓取、搬运一些较轻的物体。对应的并联机械手，承载能力高，但工作空间小，由于串联和并联机械手的优势有互补性，如果能有效的结合两者的优点来设计出混联机械手，或者说是多环耦合机构，那么这种机械手的性能会更优越。中国专利CN03105161.8涉及一种四自由度混联机器人，它由两平动自由度并联机构、与之串联的两转动自由度转头结构、以及安装在所述转头结构上的末端执行器构成，然而，不是基于重载来设计的，不适用于重载物体的搬运工作。中国专利CN99241607.8公开了一种挖掘机用的三节臂折叠式工作装置，该机构在斗杆油缸与斗杆之间增加了一个连杆，在斗杆油缸与上动臂之间增加了一个拉杆；在上动臂与基座间增加了一个下动臂和调节油缸。然而，该专利只能实现挖掘功能。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种工作空间大、承载能力高的含加长臂和复铰的四自由度重载机械臂。底座通过回转装置与履带运动装置连接，上述底座上设有三对平行对称的基座，其中位于中部的一对基座通过铰链与大臂的一端连接，该大臂的另一端通过铰链与加长臂的中部连接；该加长臂的另一端通过铰链与一对加长臂油缸的活塞杆端部连接，该加长臂油缸的缸套端部通过铰链与底座一端的一对基座连接，或者采用一个规格较大的加长臂油缸替代；上述加长臂的另一端通过铰链与小臂的中部连接，该小臂的一端通过铰链与末端执行器上的一个部位连接，其另一端通过铰链与一对小臂油缸的缸套端部连接，该小臂油缸的活塞杆端部与一对拉杆的一端分别通过铰链连接在上述加长臂的两侧而构成两个对称布置的复铰；上述拉杆的另一端通过铰链与底座上另一端的一对基座连接；一对末端执行器油缸的缸套端部通过铰链与上述末端执行器的另一个部位连接，该末端执行器油缸的活塞杆端部通过铰链连接在大臂的中部，或者采用一个规格较大的末端执行器油缸来替代一对油缸。上述各油缸的活塞杆和缸套的位置可以互换。 

本实用新型从底座到末端执行器可看成是由两个对称平行的平面机构构成，每个平面机构中，末端执行器到到运动装置的自由度都是4。 

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点： 

（1）该机构刚度较高，承载能力高，工作空间大。

（2）采用三节臂，即在大臂和小臂之间增加一个加长臂，使末端执行器可在更大空间内实现挖掘、抓取和搬运等功能。 

（3）在加长臂的中部形成的复铰有效地减少了在加长臂上所占的空间，同时简化了机构的运动分析。 

附图说明

图1是本实用新型的立体示意简图。 

图2是本实用新型挖掘使用状态立体示意简图。 

图3是本实用新型抓取使用状态立体示意简图。 

附图中，1-履带运动装置，2-底座，3-加长臂油缸，4-加长臂，5-小臂油缸，6-小臂，7-末端执行器，8-末端执行器油缸，9-拉杆，10-大臂。 

具体实施方式

在图1所示的一种含有加长臂和复铰的四自由度重载机械臂的立体示意简图中，底座2通过回转装置R1与履带运动装置1连接，上述底座上设有三对平行对称的基座，其中中部的一对基座通过铰链R2与大臂10下端连接，该大臂上端通过铰链R12与加长臂4中部连接，该加长臂的一端通过铰链R4与一对加长臂油缸3的活塞杆端部连接，该加长臂油缸的缸套端部通过铰链R3与底座一端的一对基座连接，上述加长臂的另一端通过铰链R7与小臂6中部连接，该小臂一端通过铰链R8与末端执行器7上的一个部位连接，其另一端通过铰链R6与一对小臂油缸5的缸套端部连接，该小臂油缸的活塞杆端部与一对拉杆9的一端分别通过铰链R5连接在上述加长臂中部的两侧而构成两个对称布置的复铰；上述拉杆的另一端通过铰链R10与底座上另一端的一对基座连接；一对末端执行器油缸8的缸套通过铰链R9与上述末端执行器连接，该末端执行器油缸的活塞杆端部通过铰链R11连接在大臂的中部。 

在图2所示的本实用新型挖掘使用状态立体示意简图中，末端执行器为铲斗结构，其它杆件的连接关系与图1相同。 

在图3所示的本实用新型抓取使用状态立体示意简图中，末端执行器为抓手装卡结构，其它杆件的连接关系与图1相同。 

Claims (3)

1.一种含有加长臂和复铰的四自由度重载机械臂，其特征在于：底座（2）通过回转装置与履带运动装置（1）连接，上述底座（2）上设有三对平行对称的基座，其中位于中部的一对基座通过铰链与大臂（10）的一端连接，该大臂（10）的另一端通过铰链与加长臂（4）的中部连接；该加长臂（4）的一端通过铰链与一对加长臂油缸（3）的活塞杆端部连接，该加长臂油缸（3）的缸套端部通过铰链与底座（2）一端的一对基座连接；上述加长臂（4）的另一端通过铰链与小臂（6）的中部连接，该小臂（6）的一端通过铰链与末端执行器（7）的一个部位连接，其另一端通过铰链与一对小臂油缸（5）的缸套端部连接，该小臂油缸（5）的活塞杆端部与一对拉杆（9）的一端分别通过铰链连接在上述加长臂中部的两侧而构成两个对称布置的复铰；上述拉杆（9）的另一端通过铰链与底座（2）上另一端的一对基座连接；一对末端执行器油缸（8）的缸套端部通过铰链与上述末端执行器（7）的另一个部位连接，该末端执行器油缸（8）的活塞杆端部通过铰链连接在大臂（10）的中部。

2.根据权利要求1中所述的一种含有加长臂和复铰的四自由度重载机械臂，其特征在于：上述一对加长臂油缸（3），可以用一个规格较大的加长臂油缸来代替，上述一对末端执行器油缸（8）可用一个规格较大的末端执行器油缸来代替。

3.根据权利要求1或2所述的一种含有加长臂和复铰的四自由度重载机械臂，其特征在于：上述各油缸的活塞杆和缸套的位置可以互换。

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