专利名称：含有复铰的多环耦合连杆工作装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及连杆工作装置。特别涉及一种多环耦合连杆工作装置。
背景技术：
连杆工作装置是工业装备的核心骨架，开发具有自主产权的机构将对提高我国工业装备的核心竞争力非常重要。多环耦合连杆工作装置或者说串并混联工作装置，不但具有串联机械手工作空间大的优势，还具有并联机械手承载能力高的特点。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。中国专利 CN200610015114. 9公开了一种可实现整周回转的四自由度混联抓放式机器人机构，该机构的执行装置能实现整周回转，三个驱动轴采用同轴布置，能减少运动部件的质量。然而，现有的类似工作装置不是基于重载来设计的，不适用于重载应用场合。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含有复铰、工作空间大、易于控制的含有复铰的多环耦合连杆工作装置。底座上设有三对平行对称的基座，其一端的一对基座通过铰链与一对驱动液压缸一的缸套端部连接，该一对驱动液压缸一的活塞杆端部通过铰链分别与铰接在小臂一端两侧的一对摇杆连接，该一对摇杆还通过铰链分别与一对拉杆的一端连接，该摇杆上的铰接呈三角形分布，上述拉杆的另一端通过铰链与大臂中部连接，上述小臂的另一端通过铰链与末端执行器的一部位连接，上述末端执行器的另一部位通过铰链与一对驱动液压缸二的缸套端部连接，大臂的一侧与一个驱动液压缸二的活塞杆端部和一个驱动液压缸三的活塞杆端部通过铰链连接而构成一个复合铰链，大臂的另一侧也通过上述的连接方式形成一个复合铰链，上述两个复合铰链在大臂的两侧呈对称布置，上述一对驱动液压缸三的缸套端部通过铰链与底座另一端的一对基座连接，上述大臂的一端通过铰链与底座中部的一对基座连接，该大臂的另一端通过铰链与上述小臂中部连接。另一种含有复铰的多环耦合连杆工作装置中，可以把上述一对驱动液压缸一和一对拉杆的连接位置互换，其他杆件的连接关系不变。第三种含有复铰的多环耦合连杆工作装置中，底座上设有三对平行对称的基座， 其一端的一对基座通过铰链与一对驱动液压缸一的缸套端部连接，该一对驱动液压缸一的活塞杆端部通过铰链与小臂的一端连接，该小臂的另一端与末端执行器的一部位以及驱动液压缸三的活塞杆端部通过铰链连接而形成复铰，该驱动液压缸三的缸套端部通过铰链与底座另一端的一对基座连接，上述末端执行器的另一部位通过铰链与一对驱动液压缸二的活塞杆端部连接，该驱动液压缸二的缸套端部通过铰链与铰接在上述小臂中部两侧的一对摇杆连接，该摇杆还通过铰链与一对拉杆的一端连接，该摇杆上的铰接呈三角形分布，上述拉杆的另一端通过铰链与大臂中部连接，该大臂的一端通过铰链与底座中部的一对基座连接，该大臂另一端与小臂中部通过铰链连接。
第四种含有复铰的多环耦合连杆工作装置中，将第三种含有复铰的多环耦合连杆工作装置中的一个驱动液压缸三的缸套端部通过铰链连接在大臂中部，一对拉杆的一端分别通过铰链连接在摇杆上，该拉杆的另一端通过铰链连接在底座上，其他杆件的连接关系不变。第五种含有复铰的多环耦合连杆工作装置中，将第四种含有复铰的多环耦合连杆工作装置中的一对驱动液压缸二的活塞杆端部通过铰链连接在大臂的中部，小臂的一端与末端执行器的一部位以及驱动液压缸三的活塞杆端部通过铰链连接而形成复铰，该驱动液压缸三的缸套端部通过铰链连接在摇杆上，其他杆件的连接关系不变。上述各驱动液压缸的缸套与活塞杆位置可以互换。本发明从底座到末端执行器是由两个对称平行的平面机构构成，每个平面机构， 末端执行器到底座的自由度都是3。在保证杆件数目和杆件之间相互连接关系不变的情况下，各杆件的形状和尺寸可根据实际情况变化。本发明与现有的技术相比，具有以下优点
(1)兼具串联机构工作空间大与并联机构承载能力高的优势。
(2)能实现一机多用，可对重物进行抓放操作或重载挖掘。(3)复铰特征简化了机构的运动分析。
图1是本发明的立体示意简图。图2是本发明的挖掘使用状态立体示意简图。图3是本发明的抓取使用状态立体示意简图。图4是本发明实施例2立体示意简图。图5是本发明实施例3立体示意简图。图6是本发明实施例4立体示意简图。图7是本发明实施例5立体示意简图。附图中，1-底座、2-驱动液压缸一、3-摇杆、4-小臂、5-末端执行器、6-大臂、7-驱动液压缸二、8-驱动液压缸三、9-拉杆。
具体实施例方式实施例1
在图1所示的一种含有复铰的多环耦合工作装置立体示意简图中，底座1上设有三对平行对称的基座，其一端的一对基座通过铰链Rl与一对驱动液压缸一 2的缸套端部连接， 该一对驱动液压缸一的活塞杆端部通过铰链R2分别与通过铰链R3铰接在小臂4 一端两侧的一对摇杆3连接，该一对摇杆还通过铰链R4分别与一对拉杆9的一端连接，该摇杆上的铰接呈三角形分布，上述拉杆的另一端通过铰链RlO与大臂6中部连接；上述小臂的另一端通过铰链R5与末端执行器5的一部位连接，上述末端执行器的另一部位通过铰链R6与一对驱动液压缸二 7的缸套端部连接，大臂的两侧与上述一对驱动液压缸二的活塞杆端部、 一对驱动液压缸三8的活塞杆端部分别通过铰链R8连接而构成两个平行对称的复铰，上述一对驱动液压缸三的缸套端部通过铰链R7与底座另一端的一对基座连接，上述大臂的下端通过铰链R9与底座中部的一对基座连接，该大臂的上端通过铰链Rll与上述小臂中部连接。在图2所示的本发明的挖掘使用状态立体示意简图中，末端执行器为铲斗机构， 其它杆件间的连接关系同图1。在图3所示的本发明的挖掘使用状态立体示意简图，末端执行器为抓手装卡机构，其它杆件间的连接关系同图1。实施例2
在图4所示的一种含有复铰的多环耦合连杆工作装置实施例2立体示意简图中，一对驱动液压缸一 2的活塞杆端部通过铰链R4连接在摇杆3上，该驱动液压缸一的缸套端部通过铰链RlO连接在大臂6上，一对拉杆9的一端通过铰链R2连接在摇杆上，该拉杆的另一端通过铰链Rl连接在底座1 一端的一对基座上，其他杆件的连接关系同图1相同。实施例3
在图5中所示的一种含有复铰的多环耦合连杆工作装置实施例3立体示意简图中，底座1上设有三对平行对称的基座，其一端的一对基座通过铰链Rl与一对驱动液压缸一 2的缸套端部连接，该一对驱动液压缸一的活塞杆端部通过铰链R2与小臂4的一端连接，该小臂的另一端与末端执行器5的一部位以及驱动液压缸三8的活塞杆端部通过铰链R6连接而形成复铰，该驱动液压缸三的缸套端部通过铰链R8与底座另一端的一对基座连接，上述末端执行器的另一部位通过铰链R7与一对驱动液压缸二 7的活塞杆端部连接，该驱动液压缸二的缸套端部通过铰链R4与通过铰链R3铰接在小臂中部两侧的一对摇杆3连接，该摇杆还通过铰链R5与一对拉杆9的一端连接，该摇杆上的铰接呈三角形分布，上述拉杆的另一端通过铰链R9与大臂6中部连接，该大臂的底端通过铰链RlO与底座中部的一对基座连接，该大臂上端与小臂中部通过铰链Rll连接。实施例4
在图6所示的一种含有复铰的多环耦合连杆工作装置实施例4立体示意简图中，一个驱动液压缸三8的缸套端部通过铰链R8连接在大臂6中部，一对拉杆9的一端分别通过铰链R3连接在摇杆3上，该拉杆的另一端通过铰链RlO连接在底座1上，其他杆件的连接关系同图5。实施例5
在图7所示的一种含有复铰的多环耦合连杆工作装置实施例5立体示意简图中，一对驱动液压缸二 7的活塞杆端部通过铰链R8连接在大臂6的中部，小臂4的一端与末端执行器5的一部位以及一对驱动液压缸三8的活塞杆端部通过铰链R6连接而形成复铰，该驱动液压缸三的缸套端部通过铰链R5连接在摇杆3上，其他杆件的连接关系同图6。
权利要求
1 一种含有复铰的多环耦合连杆工作装置，其特征在于底座(1)上设有三对平行对称的基座，其一端的一对基座通过铰链与一对驱动液压缸一(2)的缸套端部连接，该一对驱动液压缸一(2)的活塞杆端部通过铰链分别与铰接在小臂(4) 一端两侧的一对摇杆(3)连接，该一对摇杆(3)还通过铰链分别与一对拉杆(9)的一端连接，该摇杆(3)上的铰接呈三角形分布，上述拉杆(9)的另一端通过铰链与大臂(6)中部连接，上述小臂(4)的另一端通过铰链与末端执行器(5)的一部位连接，上述末端执行器(5)的另一部位通过铰链与一对驱动液压缸二(7)的缸套端部连接；大臂(6)的一侧与一个驱动液压缸二(7)的活塞杆端部和一个驱动液压缸三(8)的活塞杆端部通过铰链连接而构成一个复合铰链，大臂(6)的另一侧也通过上述的连接方式形成一个复合铰链，上述两个复合铰链在大臂(6)的两侧呈对称布置，上述一对驱动液压缸三(8)的缸套端部通过铰链与底座(1)另一端的一对基座连接，上述大臂(6)的一端通过铰链与底座(1)中部的一对基座连接，该大臂(6)的另一端通过铰链与上述小臂(4)中部连接。
2.一种含有复铰的多环耦合连杆工作装置，其特征在于底座(1)上设有三对平行对称的基座，其一端的一对基座通过铰链与一对拉杆(9)的一端连接，该一对拉杆(9)的另一端通过铰链分别与铰接在小臂(4) 一端两侧的一对摇杆(3 )连接，该一对摇杆(3 )还通过铰链分别与一对驱动液压缸一(2)的活塞杆端部连接，该摇杆(3)上的铰接呈三角形分布，上述一对驱动液压缸一(2)的缸套端部通过铰链与大臂(6)的中部连接，上述小臂(4)的另一端通过铰链与末端执行器(5)的一部位连接，上述末端执行器(5)的另一部位通过铰链与一对驱动液压缸二(7)的缸套端部连接，大臂(6)的一侧与一个驱动液压缸二(7)的活塞杆端部和一个驱动液压缸三(8)的活塞杆端部通过铰链连接而构成一个复合铰链，大臂(6) 的另一侧也通过上述的连接方式形成一个复合铰链，上述两个复合铰链在大臂(6)的两侧呈对称布置，上述一对驱动液压缸三(8)的缸套端部通过铰链与底座(1)另一端的一对基座连接，上述大臂(6)的一端通过铰链与底座(1)中部的一对基座连接，该大臂(6)的另一端通过铰链与上述小臂(4)中部连接。
3.一种含有复铰的多环耦合连杆工作装置，其特征在于底座(1)上设有三对平行对称的基座，其一端的一对基座通过铰链与一对驱动液压缸一(2)的缸套端部连接，该一对驱动液压缸一(2)的活塞杆端部通过铰链与小臂(4)的一端连接，该小臂(4)的另一端与末端执行器(5)的一部位以及驱动液压缸三(8)的活塞杆端部通过铰链连接而形成复铰，该驱动液压缸三(8)的缸套端部通过铰链与底座(1)另一端的一对基座连接，上述末端执行器 (5)的另一部位通过铰链与一对驱动液压缸二(7)的活塞杆端部连接，该一对驱动液压缸二 (7)的缸套端部分别通过铰链与铰接在小臂(4)中部两侧的一对摇杆(3)连接，该摇杆(3) 还通过铰链与一对拉杆(9)的一端连接，该摇杆上的铰接呈三角形分布，上述拉杆(9)的另一端通过铰链与大臂(6)的中部连接，该大臂(6)的一端通过铰链与底座(1)中部的一对基座连接，该大臂(6)另一端与小臂(4)中部连接。
4.一种含有复铰的多环耦合连杆工作装置，其特征在于底座(1)上设有三对平行对称的基座，其一端的一对基座通过铰链与一对驱动液压缸一(2)的缸套端部连接，该一对驱动液压缸一(2)的活塞杆端部通过铰链与小臂(4)的一端连接，该小臂(4)的另一端与末端执行器(5)的一部位以及驱动液压缸三(8)的活塞杆端部通过铰链连接而形成复铰，该驱动液压缸三(8)的缸套端部通过铰链与大臂(6)的中部连接，该大臂(6)的一端通过铰链与底座(1)另一端的一对基座连接，该大臂(6)的另一端通过铰链与小臂(4)的中部连接， 上述末端执行器(5)的另一部位通过铰链与一对驱动液压缸二(7)的缸套端部连接，该驱动液压缸二(7)的活塞杆端部通过铰链与铰接在小臂(4)中部两侧的一对摇杆(3)连接，该摇杆(3)还通过铰链与一对拉杆(9)的一端连接，该摇杆上的铰接呈三角形分布；上述拉杆 (9)的另一端通过铰链与底座(1)中部的一对基座连接。
5.一种含有复铰的多环耦合连杆工作装置，其特征在于底座(1)上设有三对平行对称的基座，其一端的一对基座通过铰链与一对驱动液压缸一(2)的缸套端部连接，该一对驱动液压缸一(2)的活塞杆端部通过铰链与小臂(4)的一端连接，该小臂(4)的另一端与末端执行器(5) —部位以及一对驱动液压缸三(8)的活塞杆端部通过铰链连接而形成复铰， 该一对驱动液压缸三(8)的缸套端部分别通过铰链与铰接在小臂(4)中部两侧的一对摇杆 (3)连接，该摇杆(3)还通过铰链与一对拉杆(9)的一端连接，该摇杆上的铰接呈三角形分布，上述拉杆(9)的另一端通过铰链与底座(1)中部的一对基座连接，上述末端执行器(5) 的另一部位通过铰链与一对驱动液压缸二(7)的缸套端部连接，该一对驱动液压缸二(7) 的活塞杆端部分别通过铰链与大臂(6)连接，该大臂(6)的一端与上述小臂(4)中部通过铰链连接，该大臂(6)的另一端通过铰链与底座(1)另一端的一对基座连接。
6.根据权利要求3、4中所述的一种含有复铰的多环耦合连杆工作装置，其特征在于 上述一个驱动液压缸三(8 )，可用一对规格较小的液压缸代替。
7.根据权利要求1、2、3、4或5中所述的一种含有复铰的多环耦合连杆工作装置，其特征在于上述一对驱动液压缸一(2)，可以用一个规格较大的液压缸一代替。
8.根据权利要求1、2、3、4或5中所述的一种含有复铰的多环耦合连杆工作装置，其特征在于上述各驱动液压缸的缸套与活塞杆位置可以互换。
全文摘要
含有复铰的多环耦合连杆工作装置，底座上设有三对平行对称的基座，其一对基座与驱动液压缸一的缸套铰接，该驱动液压缸一的活塞杆分别与铰接在小臂两侧的摇杆铰接，该摇杆还分别与拉杆的一端铰接，该摇杆上的铰接呈三角形分布，上述拉杆的另一端与大臂中部铰接，上述小臂还与末端执行器铰接，上述末端执行器与驱动液压缸二的缸套铰接，大臂的两侧与驱动液压缸二的活塞杆端部和驱动液压缸三的活塞杆端部通过铰链连接而构成复合铰链，上述驱动液压缸三的缸套与底座上另一对基座铰接，上述大臂的一端与底座中部的一对基座铰接，该大臂的另一端与小臂中部铰接。本发明承载能力高、活动空间大且能实现一机多用，运动分析容易，易于实时控制。
文档编号B25J18/02GK102528818SQ20111044377
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者丁华锋, 付鸿晔, 杨凤霞, 陈子明, 陈谊超 申请人:燕山大学