一种六自由度液压机械臂的制作方法

本发明属于机械设备技术领域，特别是一种六自由度液压机械臂。

背景技术：

在现代化的机械工业中，自动化机械设备已经大量代替人力劳动，工作效率大大提高，同时能在恶劣环境下操作以保证人身安全。机械臂是最早出现的自动化工业机器人，可以模拟人手臂的某些动作，以固定程序抓取、搬运物件，如果要保证物件精确放置是无法通过单一机械臂完成，导致需要更多的辅助装置，目前单个工业机械臂自由度少，无法完成精确度要求更高的传输，因此，提高机械臂关节的自由度是目前亟需解决的问题。而且，目前工业上大部分的机械臂采用电驱动，存在造价高，维护要求较高等弊端。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种六自由度液压机械臂，结构简单紧凑，可实现多自由度的精准定位，满足工业要求的一体化、空间化，增加了机械臂的灵活性，并且采用液压驱动，快速响应好，动作平稳，耐冲击。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种六自由度液压机械臂，包括底座回转关节、大臂、第一伸缩关节、第一机械手臂、第二伸缩关节、第二机械手臂、平摆关节、滚摆关节、滚摆支架、俯仰关节和两个轴承组件，底座回转关节可实现270度往复回转运动，大臂一端固定在底座回转关节的顶面，另一端通过轴承组件与第一机械手臂的一端转动连接，第一机械手臂的另一端通过轴承组件与第二机械手臂的一端转动连接，第二机械手臂的另一端与平摆关节固连，滚摆支架设置在平摆关节的两侧，与平摆关节转动连接，滚摆关节设置在滚摆支架的内侧，俯仰关节设置在滚摆支架的外侧，一端与滚摆支架转动连接，另一端用于放置负载；其中滚摆关节位于平摆关节和俯仰关节之间；第一伸缩关节一端与大臂转动连接，另一端与第一机械手臂转动连接，第二伸缩关节一端与第一机械手臂转动连接，另一端与第二机械手臂转动连接。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

（1）机械臂有六个自由度，可实现高精度定位，结构紧凑，易于拆装、移动和操作，可验证机器人运动相关算法。

（2）采用液压驱动，保留机械臂特征，防护等级要求较低，安全可靠。

附图说明

图1为本发明的六自由度液压机械臂整体结构示意图。

图2为本发明的底座回转关节结构爆炸图。

图3为本发明的平摆关节结构爆炸图。

图4为本发明的滚摆关节结构爆炸图。

图5为本发明的俯仰关节结构爆炸图。

图6为本发明的轴承组件爆炸图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1至图6，本发明所述一种六自由度液压机械臂，包括底座回转关节1、大臂2、第一伸缩关节3、第一机械手臂4、第二伸缩关节5、第二机械手臂6、平摆关节7、滚摆关节8、滚摆支架9、俯仰关节10和两个轴承组件11。总共设置有六个自由度，包括一个大臂回转自由度、两个伸缩自由度、机械臂腕部的一个平摆自由度、一个滚摆自由度和一个俯仰自由度。底座回转关节1可实现270度往复回转运动，大臂2一端固定在底座回转关节1的顶面，另一端通过轴承组件11与第一机械手臂4的一端转动连接，第一机械手臂4的另一端通过轴承组件11与第二机械手臂4的一端转动连接，第二机械手臂4的另一端与平摆关节7固连，滚摆支架8设置在平摆关节7的两侧，与平摆关节7转动连接，滚摆关节8设置在滚摆支架9的内侧，俯仰关节10设置在滚摆支架9的外侧，一端与滚摆支架10转动连接，另一端用于放置负载；其中滚摆关节8位于平摆关节7和俯仰关节10之间；第一伸缩关节3一端与大臂2转动连接，另一端与第一机械手臂4转动连接，第二伸缩关节5一端与第一机械手臂4转动连接，另一端与第二机械手臂6转动连接。

所述大臂2包括自上向下依次连接的连接臂、第一底盘、第二底盘和连接轴，第一底盘、第二底盘和连接轴直径依次减小，连接轴用于连接联轴器106，传递马达扭距，第二底盘上设置有螺纹孔与回转支承轴承107的内圈采用螺栓紧密配合，第一底盘位于回转支承轴承107顶面，第一底盘的直径大于底座105顶面圆孔直径，第一伸缩关节3一端与第一底盘顶面转动连接。

所述第一伸缩关节3和第二伸缩关节5均采用液压缸驱动，通过液压缸的活塞杆运动实现两个伸缩自由度，第一伸缩关节3与第一机械手臂4内侧面相连，第二伸缩关节5位于第一机械手臂4的外侧。

结合图2，所述底座回转关节1包括第一编码器101、第一编码器安装架102、第一过渡轴103、单叶片马达104、底座105、联轴器106和回转支承轴承107；底座回转关节1用于实现大臂回转自由度，底座105内设有隔板，通过隔板将底座105分为上腔体和下腔体，第一编码器101通过螺钉连接设置在第一编码器安装架102上，第一过渡轴103一端与单叶片马达104的一端轴孔采用过盈配合，另一端与第一编码器101内孔固连，使第一编码器101可测量大臂2回转角速度等机械量。单叶片马达104端面上设置有螺纹孔，第一编码器安装架102与单叶片马达104一端端面采用螺钉固连，单叶片马达104位于下腔体，并且另一端端面与隔板通过螺钉固连，单叶片马达104的另一端输出轴向上穿过隔板与联轴器106相连，并且通过联轴器106与大臂2的连接轴连接，将扭矩传递给大臂2，底座105顶面设有圆孔，回转支承轴承107外圈采用螺栓固定于圆孔内，大臂2底部与回转支承轴承107固连。

结合图3，所述平摆关节7包括平摆关节双叶片马达701、第二过渡轴702、第二编码器安装架703、第二编码器704、两个平摆支架705、两个平摆关节圆锥滚子轴承706、两个平摆关节轴承端盖707和两个平摆关节涨紧套708；平摆关节7用于实现机械臂腕部的一个平摆自由度。两个平摆支架705为l形，方向相同并采用螺钉固连，两个侧面设置有圆孔，圆孔内设置有凸肩，平摆关节双叶片马达701两个端面上设置有螺纹孔，两个平摆支架705分别用螺钉固定在平摆关节双叶片马达701两个端面上，平摆关节双叶片马达701的两个输出轴上分别设有平摆关节圆锥滚子轴承706、平摆关节轴承端盖707和平摆关节涨紧套708，平摆关节圆锥滚子轴承706放置在平摆支架705两侧的圆孔内，内圈与圆孔内的凸肩紧靠，外圈与平摆关节轴承端盖707上的凸肩紧靠，通过平摆关节轴承端盖707限位固定，平摆关节轴承端盖707与圆孔固连。一个平摆支架705与第二机械手臂6的一端固连，设有另一个平摆支架705一侧的平摆关节双叶片马达701输出轴轴孔与第二过渡轴702一端采用螺钉连接，第二过渡轴702另一端与第二编码器704内孔固连，第二编码器704能够测量平摆关节7角速度等机械量，第二编码器704采用螺钉固定在第二编码器安装架703上，第二编码器安装架703固定在另一个平摆支架705上，滚摆支架9为u形支架，开口端固定在平摆关节的双叶片马达701的两个输出轴上，再通过两个平摆关节涨紧套708与平摆关节7进行转动连接，且位于平摆关节涨紧套708外侧。

结合图4，所述滚摆关节8包括第三编码器801、第三过渡轴802、第三编码器安装架803、滚摆关节双叶片马达804、双列角接触球轴承805、滚摆关节轴承端盖806、滚摆关节涨紧套807和两个马达支撑件808。滚摆关节8用于实现机械臂腕部的一个滚摆自由度。滚摆支架9为u形支架，闭口端设置有圆孔，圆孔内设置有凸肩，滚摆关节双叶片马达804两个端面上设置有螺纹孔，滚摆支架9的闭口端与滚摆关节的双叶片马达804端面采用螺钉固连，两个马达支撑件808对称安装，一端支撑起滚摆关节的双叶片马达804，另一端与滚摆支架9采用螺钉固连，滚摆关节的双叶片马达804的一端输出轴上分别设有双列角接触球轴承805、滚摆关节轴承端盖806和滚摆关节涨紧套807，并通过滚摆关节涨紧套807与俯仰关节10转动连接，双列角接触球轴承805放置在滚摆支架9的圆孔内，内圈与圆孔内的凸肩紧靠，外圈与滚摆关节轴承端盖806上的凸肩紧靠，通过滚摆关节轴承端盖806限位固定，滚摆关节轴承端盖806与圆孔固连，滚摆关节的双叶片马达804另一端输出轴轴孔与第三过渡轴802一端采用螺钉连接，第三过渡轴802另一端与第三编码器801内孔固连，第三编码器801能够测量滚摆关节角速度等机械量，第三编码器801采用螺钉固定在第三编码器安装架803上，第三编码器安装架803与滚摆关节的双叶片马达804另一端端面采用螺钉固连。

结合图5，所述俯仰关节10包括俯仰关节第四编码器1001、第四过渡轴1002、第四编码器安装架1003、法兰盘1004、俯仰关节双叶片马达1005、两个俯仰关节涨紧套1006、两个俯仰关节轴承端盖1007、两个圆锥滚子轴承1008和两个俯仰支架1009。俯仰关节用于实现机械臂腕部的一个俯仰自由度。两个俯仰支架1009为u型，一个俯仰支架开口端通过两个俯仰关节涨紧套1006和俯仰关节双叶片马达1005的两个输出轴转动连接，闭口端与法兰盘1004固连，可连接负载，另一个俯仰支架两个侧面设置有圆孔，圆孔内设置有凸肩，开口端固定在俯仰关节双叶片马达1005两个端面上，闭口端与滚摆支架9转动连接。俯仰关节的双叶片马达1005的两个输出轴上分别设有俯仰关节圆锥滚子轴承1008、俯仰关节轴承端盖1007和俯仰关节涨紧套1006，俯仰关节圆锥滚子轴承1008放置在俯仰支架1009两侧的圆孔内，内圈与圆孔内的凸肩紧靠，外圈与俯仰关节轴承端盖1007上的凸肩紧靠，通过俯仰关节轴承端盖1007限位固定，俯仰关节轴承端盖1007与圆孔固连。第四过渡轴1002一端与俯仰关节双叶片马达1005的一端输出轴轴孔采用螺钉固连，第四过渡轴1002另一端与第四编码器1001内孔固连，第四编码器1001能够测量俯仰关节角速度等机械量，第四编码器1001安装在第四编码器安装架1003上，第四编码器安装架1003固定在另一个俯仰支架1009闭口端一侧。

结合图6，所述两个轴承组件11设置于第一机械手臂4的两端，每个轴承组件11包括连接轴1103、两个轴承端盖1101和两个深沟球轴承1102，一个连接轴1103两端分别穿过第一机械手臂4的两侧后再穿过与第一机械手臂4相连的大臂2，另一个连接轴1103两端分别穿过第一机械手臂4的两侧后再穿过与第一机械手臂4相连的第二机械手臂6，每个连接轴1103两端分别设有深沟球轴承1102，并通过轴承端盖1101进行限位。