一种采用多连杆并串联结构的抓木作业机构的制作方法

本发明涉及林木机械领域，特别是一种采用多连杆并串联结构的抓木作业机构。

背景技术：

这几年来，由于劳动力市场的人员紧缺，人力成本逐年攀升，促进了抓木机在木材采伐加工搬运作业中的广泛应用。抓木机有机械式和液压式两种类型，目前抓木机的机械臂大多数是液压驱动，由于液压传动采用液压油作为传递动力的介质，存在以下问题：其起动性较差，容易因为内部元件磨损后产生泄漏，而且泄漏的液压油会污染环境，影响木材原料的质量；液压油受温度影响较大，总效率较低，有时有噪音和振动。有时会出现过热，工作无力等现象；液压元件加工精度要求高，装配要求严格，制造较为困难，使用中维修保养要求技术较高，难度较大。随着抓木机功能的增加，其液压系统越来越复杂，出现故障更具有突然性、隐蔽性。机械式抓木机是利用机械传动件实现抓木动作，具有坚固耐用等优点，但是传统的单自由度机械式抓木机不能完成复杂的动作，应用范围十分有限，机械式可控机构电动抓木机，用连杆机构取代了液压传动，当主动杆由伺服电机驱动时，容易实现自动化、数控化控制，解决了液压系统存在的一些不足。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于抓木机的一种采用多连杆并串联结构的抓木作业机构，克服液压式抓木机液压系统元件精度要求高、结构复杂、易漏油等缺点，同时解决开链结构驱动电机都安装在关节的位置，导致手臂转动惯量大、动态性能下降，累积误差大，承载能力小、结构复杂的问题。本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种采用多连杆并串联结构的抓木作业机构，包括底座1、回转平台2、第一主动杆3、第二主动杆10、大臂5、大臂连杆4、中臂连杆9、中臂8、小臂7、倾角检测器11及驱动装置；所述第一主动杆3一端与回转平台2连接，第一主动杆3另一端与大臂连杆4一端连接，大臂连杆4另一端与大臂5一端连接，第二主动杆10一端与回转平台2连接，第二主动杆10另一端与中臂连杆9连接，中臂连杆9另一端与中臂8一端连接，所述大臂5一端与回转平台2连接，大臂5另一端与中臂8连接，所述小臂7一端与中臂8一端连接，小臂7与手腕6连接，手爪12与手腕6连接，倾角检测器11安装在小臂上，驱动装置包括第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机，第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机分别第一主动杆3、第二主动杆10、小臂7相连接，负责驱动第一主动杆3、第二主动杆10、小臂7转动。

本发明混合利用了串并联机构，利用并联机构使得原来安装于中臂上的电动机安装到机架上，减轻了中臂自身重量，降低了其转动惯量，提高了其动态性能，提高了结构刚度，减少了所带来的关节累计误差，提高了抓木位置准确度和速度。采用平行四边形机构，使得中臂的控制编程难度降低，小臂由于其驱动电机的驱动力矩、与重量体积都较小，可以继续采用串联结构，串联结构可以使控制编程简单容易实现，对整体转动惯量增加的影响很小，因而对整体性能影响小。利用串并联机构代替原有抓木机单一的串联结构，整合了串并联机构各自的优点，避免了串联结构抓木机的动态性能差，关节累计误差大，转动惯量大的问题，同时也避免了并联结构编程复杂的问题，降低了抓木机的制造成本。

附图说明

图1为本发明所述的一种采用多连杆并串联结构的抓木作业机构的结构示意图。

具体实施方式

本发明所述的一种采用多连杆并串联结构的抓木作业机构，包括底座1、回转平台2、第一主动杆3、第二主动杆10、大臂5、大臂连杆4、中臂连杆9、中臂8、小臂7、倾角检测器11及驱动装置；所述第一主动杆3一端与回转平台2连接，第一主动杆3另一端与大臂连杆4一端连接，大臂连杆4另一端与大臂5一端连接，第二主动杆10一端与回转平台2连接，第二主动杆10另一端与中臂连杆9连接，中臂连杆9另一端与中臂8一端连接，所述大臂5一端与回转平台2连接，大臂5另一端与中臂8连接，所述小臂7一端与中臂8一端连接，小臂7与手腕6连接，手爪12与手腕6连接，倾角检测器11安装在小臂上，驱动装置包括第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机，第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机分别第一主动杆3、第二主动杆10、小臂7相连接，负责驱动第一主动杆3、第二主动杆10、小臂7转动。

将本发明所述的一种采用多连杆并串联结构的抓木作业机构应用于抓木作业时，只需要将底座1与轮胎式或履带式行走机构连接起来，小臂7与手腕6、手爪12连接起来即可。

所述的一种采用多连杆并串联结构的抓木作业机构在工况中，第一主动杆3转动带动大臂连杆4转动，大臂连杆4带动大臂5转动，第二主动杆10转动并通过带动中臂连杆9转动，大臂5和第二主动杆连杆12共同带动中臂8运动，再通过中臂8、小臂7、手腕6之间的连接使得手爪12可上下左右运动，通过回转平台2的转动使手爪12水平运动，使得手爪12可在一定空间范围内任意移动，倾角检测器11检测小臂的倾角大小，随时发出检测信号给控制器，控制器随即控制伺服电机3进行小臂的倾角调整，以实时保持小臂的倾角符合抓木要求。

本发明将中臂驱动电机安装到回转平台上,简化了结构的复杂程度，降低机构的重量、运动惯量、体积和成本，本发明将各连杆杆件做成轻杆，从而使得整个机构运动惯量小，动力学性能好，易于控制。

技术特征：

技术总结
一种采用多连杆并串联结构的抓木作业机构，其特征在于：包括底座、回转平台、第一主动杆、第二主动杆、大臂、大臂连杆、中臂连杆、中臂、小臂、倾角检测器、驱动装置；所述第一主动杆一端与回转平台连接，第一主动杆另一端与大臂连杆一端连接，小臂与手腕连接，手爪与手腕连接，倾角检测器安装在小臂上，驱动装置包括第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机。小臂与手腕连接，手爪与手腕连接，倾角检测器安装在小臂上，驱动装置包括第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机。本发明将原安装于手臂上的电机安装于机架上，减轻了手臂重量。

技术研发人员：不公告发明人
受保护的技术使用者：广西大学
技术研发日：2017.10.07
技术公布日：2019.04.16