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CN104552231A - 一种具有四连杆四自由度可控机构式移动机械臂 - Google Patents

一种具有四连杆四自由度可控机构式移动机械臂 Download PDF

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CN104552231A
CN104552231A CN201410773067.9A CN201410773067A CN104552231A CN 104552231 A CN104552231 A CN 104552231A CN 201410773067 A CN201410773067 A CN 201410773067A CN 104552231 A CN104552231 A CN 104552231A
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CN
China
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rod
rotating
active
rotating frame
rotating pair
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Pending
Application number
CN201410773067.9A
Other languages
English (en)
Inventor
蔡敢为
李智杰
王麾
张永文
李荣康
朱凯君
王龙
王小纯
李岩舟
杨旭鹃
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangxi University
Original Assignee
Guangxi University
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B25J5/007—Manipulators mounted on wheels or on carriages mounted on wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/106—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with articulated links

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明提供一种具有四连杆四自由度可控机构式移动机械臂，包括移动操作平台、旋转机架、第一主动杆、第二主动杆、拉杆、连杆、以及机械手；电动机安装在旋转机架上，旋转机架通过第一转动副连接在移动操作平台上，第一主动杆下端通过第二转动副连接旋转机架上，第一主动杆上端通过第三转动副与拉杆的下端相连，拉杆的上端通过第四转动副与连杆的第一连接部相连接；第二主动杆下端通过第五转动副与旋转机架相连，上端通过第六转动副连杆的第二连接部相连接；机械手通过第七转动副与连杆的第三连接部相连。本发明采用电动机安装于旋转机架上的多自由度可控机构代替原来电动机安装于机械臂上的串联机构，解决原有机构手臂重量大，动态性能差等特点。

Description

一种具有四连杆四自由度可控机构式移动机械臂
【技术领域】
本发明涉及工程机械领域，尤指一种具有四连杆四自由度可控机构式移动机械臂。
【背景技术】
随着机器人技术的不断发展，为了能更好地与环境进行交互、操纵物体、完成任务，跟上智能化的步伐，机器人的操作终端，如机械臂、手爪的作用越来越重要。这对机械臂的结构设计也提出了更高的指标，要求高的负载自重比，操作更加灵活，强稳定性和安全性等。一般机械臂是模拟人的上臂而构成的，全部关节皆为转动型关节，而且其前三个关节一般都集中在手腕部。关节型机械臂的特点是结构紧凑，所占空间体积小，相对的工作空间最大，是机械臂中使用最多的一种结构形式，然而由于其驱动电机一般安装在手关节上，大大增加了其自身的载重，使其转动惯量变大，加速度变小，残余震动变大，降低了其动态性能，并且一般机械臂常常固定在不可移动的机架上，大大限制了其工作范围。
本技术方案提供一种具有四连杆四自由度可控机构式移动机械臂，其设计的可控机构为工程机构提供了广阔的发展空间，由控制电机驱动的可控机构不仅具有工作空间大、动作灵活、可完成复杂和可变的运动轨迹输出，同时还具有制造成本低，维护保养简单等优点。多自由度可控移动式机械臂不仅能将原来安装在手臂关节处的电机安装于机架上，解决传统机械臂转动惯量大，动态性能差等缺点，还通过应用移动操作机械臂的技术，扩大了传统机械手的工作空间，提高了其工作速度，增加了其工作精度。
【发明内容】
针对背景技术所述面临的种种问题，本发明的目的在于提供一种具有四连杆四自由度可控机构式移动机械臂。
为达到上述目的，本发明一种具有四连杆四自由度可控机构式移动机械臂所采用的技术方案是：一种具有四连杆四自由度可控机构式移动机械臂，包括移动操作平台、旋转机架、第一主动杆、第二主动杆、拉杆、连杆、电动机以及机械手；连杆沿其长度方向依次设置有第一连接部、第二连接部及第三连接部；电动机安装在旋转机架上，旋转机架通过第一转动副连接在移动操作平台上，第一主动杆下端通过第二转动副连接旋转机架上，第一主动杆上端通过第三转动副与拉杆的下端相连，拉杆的上端通过第四转动副与连杆的第一连接部相连接；第二主动杆下端通过第五转动副与旋转机架相连，第二主动杆上端通过第六转动副连杆的第二连接部相连接；机械手通过第七转动副与连杆的第三连接部相连。
进一步地，移动操作平台在其底部设置有车轮。
进一步地，所述第一主动杆、第二主动杆、旋转机架均由电动机驱动。
本发明具有以下有益效果：
1.利用多自由度可控机构代替原有单一串联机构，使得原来安装于手臂上的电动机能够安装在机架上，减轻了手臂自身重量，降低了其转动惯量，提高了其动态性能，减少了原有手臂重量所带来的关节累计误差，提高了机械手精度和速度；
2.通过应用可移动式操作平台，使得原来只能在固定位置工作的机械臂能够移动，大大增加了机械臂的活动范围，提高了生产效率，降低了成本；
3.运用少量杆件组成的机构实现四自由度，降低了生产成本，提高了可靠性。
为便于贵审查委员能对本发明的目的、形状、构造、特征及其功效皆能有进一步的认识与了解，并结合实施例作详细说明。
【附图说明】
图1为本发明整体立体图；
图2为本发明举降机构分解图；
图3为本发明举升工况图；
图4为本发明旋转工况图。
具体实施方式的附图标号说明：
移动操作平台7     旋转机架6        第一主动杆1
第二主动杆2       连杆3            拉杆4
机械手5           第一转动副14     第二转动副8
第三转动副10      第四转动副11     第五转动副9
第六转动副12      第七转动副13
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施例对本发明一种具有四连杆四自由度可控机构式移动机械臂作进一步说明。
请参阅图1至图4，为本发明一种具有四连杆四自由度可控机构式移动机械臂，包括移动操作平台7、旋转机架6、第一主动杆1、第二主动杆2、拉杆4、连杆3、电动机以及机械手5；
移动操作平台7在其底部设置有车轮；
连杆3沿其长度方向依次设置有第一连接部、第二连接部及第三连接部；
电动机安装在旋转机架6上，旋转机架6通过第一转动副14连接在移动操作平台7上，第一主动杆1下端通过第二转动副8连接旋转机架6上，第一主动杆1上端通过第三转动副10与拉杆4的下端相连，拉杆4的上端通过第四转动副11与连杆3的第一连接部相连接；
第二主动杆2下端通过第五转动副9与旋转机架6相连，第二主动杆2上端通过第六转动副12连杆3的第二连接部相连接；
机械手5通过第七转动副13与连杆3的第三连接部相连。
所述第一主动杆1、第二主动杆2、旋转机架6均由电动机驱动。
工作时，举降工况中，在第一主动杆1、连杆3、第二主动杆2、拉杆4的共同作用下使得机械手5举降；旋转工况中，通过第七转动副13驱动旋转机架6使其旋转。移动工况中，通过移动操作平台7的移动使得机械手5可在一定平面和空间内任意移动。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.利用多自由度可控机构代替原有单一串联机构，使得原来安装于手臂上的电动机能够安装在机架上，减轻了手臂自身重量，降低了其转动惯量，提高了其动态性能，减少了原有手臂重量所带来的关节累计误差，提高了机械手精度和速度；
2.通过应用可移动式操作平台，使得原来只能在固定位置工作的机械臂能够移动，大大增加了机械臂的活动范围，提高了生产效率，降低了成本；
3.运用少量杆件组成的机构实现四自由度，降低了生产成本，提高了可靠性。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (3)

1.一种具有四连杆四自由度可控机构式移动机械臂，其特征在于：包括移动操作平台、旋转机架、第一主动杆、第二主动杆、拉杆、连杆、电动机以及机械手；
连杆沿其长度方向依次设置有第一连接部、第二连接部及第三连接部；
电动机安装在旋转机架上，旋转机架通过第一转动副连接在移动操作平台上，第一主动杆下端通过第二转动副连接旋转机架上，第一主动杆上端通过第三转动副与拉杆的下端相连，拉杆的上端通过第四转动副与连杆的第一连接部相连接；
第二主动杆下端通过第五转动副与旋转机架相连，第二主动杆上端通过第六转动副连杆的第二连接部相连接；
机械手通过第七转动副与连杆的第三连接部相连。
2.如权利要求1所述的一种具有四连杆四自由度可控机构式移动机械臂，其特征在于：移动操作平台在其底部设置有车轮。
3.如权利要求1所述的一种具有四连杆四自由度可控机构式移动机械臂，其特征在于：所述第一主动杆、第二主动杆、旋转机架均由电动机驱动。
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Date Code Title Description
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150429