本發(fā)明涉及機(jī)械領(lǐng)域，特別是一種用于裝配作業(yè)的可變自由度連桿機(jī)構(gòu)機(jī)械手臂。

背景技術(shù)：

這幾年來(lái)，由于勞動(dòng)力市場(chǎng)的人員緊缺，人力成本逐年攀升，促進(jìn)了裝配作業(yè)機(jī)械手臂在裝配作業(yè)中的廣泛應(yīng)用。裝配作業(yè)機(jī)械手臂有機(jī)械式和液壓式兩種類型，目前裝配作業(yè)機(jī)械手臂大多數(shù)是液壓驅(qū)動(dòng)，由于液壓傳動(dòng)采用液壓油作為傳遞動(dòng)力的介質(zhì)，存在以下問(wèn)題：其起動(dòng)性較差，容易因?yàn)閮?nèi)部元件磨損后產(chǎn)生泄漏，而且泄漏的液壓油會(huì)污染環(huán)境；液壓油受溫度影響較大，總效率較低，有時(shí)有噪音和振動(dòng)。有時(shí)會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱，工作無(wú)力等現(xiàn)象；液壓元件加工精度要求高，裝配要求嚴(yán)格，制造較為困難，使用中維修保養(yǎng)要求技術(shù)較高，難度較大。隨著裝配作業(yè)機(jī)械手臂功能的增加，其液壓系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，出現(xiàn)故障更具有突然性、隱蔽性。機(jī)械式裝配作業(yè)機(jī)械手臂是利用機(jī)械傳動(dòng)件實(shí)現(xiàn)裝配動(dòng)作，具有堅(jiān)固耐用等優(yōu)點(diǎn)，但是傳統(tǒng)的單自由度機(jī)械式裝配作業(yè)機(jī)械手臂不能完成復(fù)雜的動(dòng)作，應(yīng)用范圍十分有限，機(jī)械式可控機(jī)構(gòu)電動(dòng)裝配作業(yè)機(jī)械手臂，用連桿機(jī)構(gòu)取代了液壓傳動(dòng)，當(dāng)主動(dòng)桿由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、數(shù)控化控制，解決了液壓系統(tǒng)存在的一些不足，但存在需要配備與連桿機(jī)構(gòu)自由度同等數(shù)量的控制電機(jī)來(lái)進(jìn)行控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜帶來(lái)的機(jī)構(gòu)重量、運(yùn)動(dòng)慣量大和成本高的問(wèn)題。

變自由度機(jī)構(gòu)通過(guò)組合出新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)適應(yīng)不同階段的功能要求。目前能應(yīng)用于 實(shí)際的變自由度機(jī)構(gòu)還很少，未見(jiàn)到過(guò)應(yīng)用于裝配作業(yè)機(jī)械手臂的變自由度機(jī)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于裝配作業(yè)的可變自由度連桿機(jī)構(gòu)機(jī)械手臂，克服液壓式裝配作業(yè)機(jī)械手臂液壓系統(tǒng)元件精度要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易漏油等缺點(diǎn)，克服開鏈結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)都需要安裝在關(guān)節(jié)位置的缺點(diǎn)，并使得可控驅(qū)動(dòng)電機(jī)的數(shù)量小于裝配作業(yè)機(jī)械手臂連桿機(jī)構(gòu)的自由度，克服現(xiàn)有機(jī)械式電動(dòng)裝配作業(yè)機(jī)械手臂構(gòu)需要配備與連桿機(jī)構(gòu)自由度同等數(shù)量的控制電機(jī)來(lái)進(jìn)行控制的缺點(diǎn)，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，降低機(jī)構(gòu)的重量、運(yùn)動(dòng)慣量、體積和成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于裝配作業(yè)的可變自由度連桿機(jī)構(gòu)機(jī)械手臂，包括底座1、大臂升降機(jī)構(gòu)、手腕連桿俯仰機(jī)構(gòu)、手腕27、裝配夾持手爪28、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、第一鎖緊裝置5和第二鎖緊裝置12； 所述底座1安裝在可移動(dòng)回轉(zhuǎn)平臺(tái)上；所述大臂升降機(jī)構(gòu)包括大臂8、第四連桿3和第五連桿6，所述大臂8一端通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副14與底座1連接，另一端通過(guò)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副9與手腕連桿10連接；所述第四連桿3一端通過(guò)第十轉(zhuǎn)動(dòng)副2與底座1連接，另一端通過(guò)第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副4與第五連桿6一端連接，第五連桿6另一端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副13與大臂8連接；所述手腕連桿俯仰機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)桿16、第一連桿18、第二連桿21和第三連桿11、第六連桿23和第七連桿25，所述主動(dòng)桿16一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副15與底座1連接，另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副17與第一連桿18一端連接，第一連桿18另一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副19與第二連桿21一端連接，第二連桿21另一端通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副22與手腕連桿10連接，第六連桿23一端通過(guò)第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副24與第七連桿25一端連接、第六連桿23另一端通過(guò)第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副26與第一連桿18中部連接，第七連桿25另一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副15連接底座1；所述第三連桿11一端通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副7與大臂8連接，另一端通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副20與第二連桿21連接；第一鎖緊裝置5和第二鎖緊裝置12分別安裝在第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副4和第八轉(zhuǎn)動(dòng)副7上，能夠按照裝配作業(yè)機(jī)械手臂構(gòu)不同的工況進(jìn)行適時(shí)鎖緊；伺服驅(qū)動(dòng)裝置包括第一伺服電機(jī)與主動(dòng)桿16連接以驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)；第一鎖緊裝置5和第二鎖緊裝置12采用電磁方式進(jìn)行鎖緊。

本發(fā)明采用可控多桿閉鏈機(jī)構(gòu)，克服了開鏈結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)都需要安裝在關(guān)節(jié)位置的缺點(diǎn)，提高了手臂運(yùn)行的平穩(wěn)性和可靠性，無(wú)累積誤差，精度較高；結(jié)構(gòu)緊湊，剛度高，承載能力大、慣量低、動(dòng)態(tài)性能好、手臂運(yùn)動(dòng)軌跡靈活多樣化。在連桿機(jī)構(gòu)上加裝鎖緊裝置，并讓其根據(jù)機(jī)構(gòu)的不同工況鎖緊和放松特定的轉(zhuǎn)動(dòng)副，適時(shí)降低了機(jī)構(gòu)的自由度，實(shí)現(xiàn)了在完成預(yù)期要求的情況下，使用的可控驅(qū)動(dòng)電機(jī)的數(shù)量小于裝配作業(yè)機(jī)械手臂連桿機(jī)構(gòu)的自由度，利用一主動(dòng)桿即可實(shí)現(xiàn)二自由度裝配作業(yè)，克服現(xiàn)有裝配作業(yè)機(jī)械手臂需要配備與連桿機(jī)構(gòu)自由度同等數(shù)量的控制電機(jī)來(lái)進(jìn)行控制的缺點(diǎn),簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，降低機(jī)構(gòu)的重量、運(yùn)動(dòng)慣量、體積和成本，增加了機(jī)構(gòu)的可控性和穩(wěn)定性，提高了工作效率。同時(shí)也克服了液壓式裝配作業(yè)機(jī)械手臂液壓系統(tǒng)元件精度要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易漏油、可靠性差、傳動(dòng)效率低等缺點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述一種用于裝配作業(yè)的可變自由度連桿機(jī)構(gòu)機(jī)械手臂示意圖。

具體實(shí)施方式

一種用于裝配作業(yè)的可變自由度連桿機(jī)構(gòu)機(jī)械手臂，包括底座1、大臂升降機(jī)構(gòu)、手腕連桿俯仰機(jī)構(gòu)、手腕27、裝配夾持手爪28、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、第一鎖緊裝置5和第二鎖緊裝置12；所述底座1安裝在可移動(dòng)回轉(zhuǎn)平臺(tái)上；所述大臂升降機(jī)構(gòu)包括大臂8、第四連桿3和第五連桿6，所述大臂8一端通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副14與底座1連接，另一端通過(guò)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副9與手腕連桿10連接；所述第四連桿3一端通過(guò)第十轉(zhuǎn)動(dòng)副2與底座1連接，另一端通過(guò)第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副4與第五連桿6一端連接，第五連桿6另一端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副13與大臂8連接；所述手腕連桿俯仰機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)桿16、第一連桿18、第二連桿21和第三連桿11、第六連桿23和第七連桿25，所述主動(dòng)桿16一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副15與底座1連接，另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副17與第一連桿18一端連接，第一連桿18另一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副19與第二連桿21一端連接，第二連桿21另一端通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副22與手腕連桿10連接，第六連桿23一端通過(guò)第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副24與第七連桿25一端連接、第六連桿23另一端通過(guò)第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副26與第一連桿18中部連接，第七連桿25另一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副15連接底座1；所述第三連桿11一端通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副7與大臂8連接，另一端通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副20與第二連桿21連接；第一鎖緊裝置5和第二鎖緊裝置12分別安裝在第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副4和第八轉(zhuǎn)動(dòng)副7上，能夠按照裝配作業(yè)機(jī)械手臂構(gòu)不同的工況進(jìn)行適時(shí)鎖緊；伺服驅(qū)動(dòng)裝置包括第一伺服電機(jī)，與主動(dòng)桿16連接以驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)；第一鎖緊裝置5和第二鎖緊裝置12采用電磁方式進(jìn)行鎖緊。

在工作中，大臂8升降時(shí)，第一鎖緊裝置5打開，第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副4恢復(fù)自由度，第二鎖緊裝置12關(guān)閉，第八轉(zhuǎn)動(dòng)副7失去自由度，此時(shí)，大臂8在主動(dòng)桿16作用下升降。手腕連桿10單獨(dú)俯仰時(shí)，第二鎖緊裝置12打開，第八轉(zhuǎn)動(dòng)副7恢復(fù)自由度，第一鎖緊裝置5鎖緊，第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副4失去自由度，大臂8相對(duì)底座1失去自由度，此時(shí)手腕連桿在主動(dòng)桿16驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)俯仰。在整個(gè)裝配作業(yè)過(guò)程中，第一鎖緊裝置5和第二鎖緊裝置12根據(jù)不同的作業(yè)工況，分別選擇緊鎖或打開，共同完成大臂升降與伸縮、手腕連桿10與手腕27的俯仰等運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)裝配夾持手爪28的裝配作業(yè)。第一鎖緊裝置5和第二鎖緊裝置12可采用電磁方式進(jìn)行鎖緊，控制容易實(shí)現(xiàn)。