一种带滑动插销的四自由度七连杆可控移动操作机械臂的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于搬运移动机械臂领域，特别是一种带滑动插销的四自由度七连杆可控移动操作机械臂。
【背景技术】
[0002]自上世纪60年代以来，机械臂开始广泛用于加工物流行业，不仅减轻了人们的工作强度，并且极大的提升了加工生产效率。但这些机械臂绝大部分是固定在基座上，随着工业和科技的发展，这种安装在固定基座的机械臂的工作空间极其有限，不能满足实际任务需要。针对这种情况，自上世纪80年末期代以来，国内外许多研宄机构开展了对移动机械臂的研宄。移动机械臂主要由行走装置、机械臂和抓取装置构成，在继承了传统机械臂优点的基础上，又扩大了机械臂的工作空间，使其应用范围更广，能满足更多实际工作的需要。如今，为移动平台安装机械臂或者说为机械臂提供移动基座是机械臂发展的必然趋势和重要发展方向。
[0003]现有的移动操作机械臂是将电机安装在机械臂的各个关节上，这种机械臂的缺点有:刚性差、转动量大，反应不灵敏，易产生残余振动，而且关节误差容易积累，而本发明中的移动操作机械臂采用就连杆传动，可将全部电机安装在小车上，并且仅用三台电机就可以实现对机械臂进行控制，克服了现有的移动机械臂的缺点，而且具有操作方便灵活，结构简单，成本低廉等优点。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种带滑动插销的四自由度七连杆可控移动操作机械臂，本发明将对现有的移动操作机械臂进行了改进，将电机安装在小车上，并且采用了多连杆设计，克服了现有的移动操作机械臂性差、转动量大，反应不灵敏，易产生残余振动，而且关节误差容易积累等缺点。本发明还加入了滑动副，通过连杆传动，只需用一台伺服电机即可实现单独对机械手进行升降控制，保证了升降过程的稳定性，提高了工作效率。
[0005]本发明通过以下技术方案实现以上功能:
[0006]一种带滑动插销的四自由度七连杆可控移动操作机械臂，包括基座、小车、第一摆动连杆、三角支撑板、第二摆动连杆、第二连杆、手腕、升降大臂、机械抓手、滑动插销、升降连杆、主动杆以及第一连杆；
[0007]所述基座安装在小车上，所述第一摆动连杆下端通过第四转动副与基座连接，第一摆动连杆上端通过第七转动副与三角支撑板的第一连接端连接；第二摆动连杆下端通过第五转动副与基座连接，第二摆动连杆上端通过复合铰链与三角支撑板的第二连接端连接;
[0008]所述第二连杆一端通过第八转动副与三角支撑板的第三连接端连接，第二连杆另一端通过第十二转动副连接在手腕上；所述升降大臂一端通过复合铰链与三角支撑板的第二连接端连接，升降大臂另一端通过第十三转动副连接在手腕上；机械抓手安装在手腕上;
[0009]所述第二摆动连杆上设置有滑道，所述滑动插销通过移动副安装在第二摆动连杆的滑道内，所述升降连杆一端通过第六转动副与滑动插销连接，升降连杆另一端通过第十转动副连接在升降大臂上；
[0010]所述主动杆下端通过第二转动副与基座连接，主动杆另一端通过第一转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第三转动副连接在第一连杆上。
[0011]本发明突出优点在于:
[0012]1、本发明将电机安装在小车上，克服了现有的移动操作机械臂将电机安装在关节上，所产生的刚性差、转动量大，反应不灵敏，易产生残余振动，关节误差容易积累等缺点，而且具有操作方便灵活，结构简单，成本低廉等优点。
[0013]2、本发明采用了滑动插销，通过连杆传动，只需用一台线性伺服电机即可实现单独对机械手进行升降控制，保证了升降过程的稳定性，提高了工作效率。
【附图说明】
[0014]图1为本发明所述带滑动插销的四自由度七连杆可控移动操作机械臂的总体示意图。
[0015]图2为本发明所述带滑动插销的四自由度七连杆可控移动操作机械臂的工作示意图。
[0016]图3为本发明所述带滑动插销的四自由度七连杆可控移动操作机械臂的机械臂。
[0017]图4为本发明所述带滑动插销的四自由度七连杆可控移动操作机械臂的升降机构。
【具体实施方式】
[0018]以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
[0019]一种带滑动插销的四自由度七连杆可控移动操作机械臂，包括基座2、小车1、第一摆动连杆5、三角支撑板6、第二摆动连杆13、第二连杆7、手腕8、升降大臂10、机械抓手9、滑动插销12、升降连杆11、主动杆3以及第一连杆4 ;
[0020]所述基座2安装在小车I上，所述第一摆动连杆5下端通过第四转动副17与基座2连接，第一摆动连杆5上端通过第七转动副20与三角支撑板6的第一连接端连接；第二摆动连杆13下端通过第五转动副18与基座2连接，第二摆动连杆13上端通过复合铰链22与三角支撑板6的第二连接端连接；
[0021]所述第二连杆7 —端通过第八转动副21与三角支撑板6的第三连接端连接，第二连杆7另一端通过第十二转动副25连接在手腕8上；所述升降大臂10 —端通过复合铰链22与三角支撑板6的第二连接端连接，升降大臂10另一端通过第十三转动副26连接在手腕8上；机械抓手9安装在手腕8上；
[0022]所述第二摆动连杆13上设置有滑道，所述滑动插销12通过移动副24安装在第二摆动连杆13的滑道内，所述升降连杆11 一端通过第六转动副19与滑动插销12连接，升降连杆11另一端通过第十转动副23连接在升降大臂10上；
[0023]所述主动杆3下端通过第二转动副15与基座2连接，主动杆3另一端通过第一转动副14与第一连杆4 一端连接，第一连杆4另一端通过第三转动副16连接在第一连杆5上。
[0024]工作原理:
[0025]所述主动杆3与基座2分别由伺服电机驱动，所述滑动插销12由线性伺服电机驱动。
[0026]小车移动到需搬运的物料前，主动杆3、基座2配合滑动插销12控制机械臂升降，让机械抓手接近并抓取物料，机械抓手抓取物料后，由伺服电机控制滑动插销12工作，带动升降大臂10完成机械臂升降，小车移动到目的地之后，三台电机一起工作，控制机械臂位置，让机械抓手接近并达到目的地，机械抓手松开目标物体，完成一次完整的作业。
【主权项】
1.一种带滑动插销的四自由度七连杆可控移动操作机械臂，其特征在于，包括基座、小车、第一摆动连杆、三角支撑板、第二摆动连杆、第二连杆、手腕、升降大臂、机械抓手、滑动插销、升降连杆、主动杆以及第一连杆； 所述基座安装在小车上，所述第一摆动连杆下端通过第四转动副与基座连接，第一摆动连杆上端通过第七转动副与三角支撑板的第一连接端连接；第二摆动连杆下端通过第五转动副与基座连接，第二摆动连杆上端通过复合铰链与三角支撑板的第二连接端连接；所述第二连杆一端通过第八转动副与三角支撑板的第三连接端连接，第二连杆另一端通过第十二转动副连接在手腕上；所述升降大臂一端通过复合铰链与三角支撑板的第二连接端连接，升降大臂另一端通过第十三转动副连接在手腕上；机械抓手安装在手腕上； 所述第二摆动连杆上设置有滑道，所述滑动插销通过移动副安装在第二摆动连杆的滑道内，所述升降连杆一端通过第六转动副与滑动插销连接，升降连杆另一端通过第十转动副连接在升降大臂上； 所述主动杆下端通过第二转动副与基座连接，主动杆另一端通过第一转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第三转动副连接在第一连杆上。
【专利摘要】一种带滑动插销的四自由度七连杆可控移动操作机械臂，该机械臂的第一摆动连杆下端与基座连接上端与三角支撑板的第一连接端连接；第二摆动连杆下端与基座连接上端与三角支撑板的第二连接端连接；第二连杆一端与三角支撑板的第三连接端连接另一端连接在手腕上；升降大臂一端与三角支撑板的第二连接端连接另一端连接在手腕上；滑动插销安装在第二摆动连杆的滑道内，升降连杆一端与滑动插销连接另一端连接在升降大臂上；主动杆下端与基座连接另一端与第一连杆一端连接，第一连杆另一端连接在第一连杆上。本发明克服了将电机安装在关节上所导致的机械臂刚性差、惯量大、关节误差容易积累、反映不灵敏等缺点，提高了工作效率和稳定性。
【IPC分类】B25J5-00, B25J9-00
【公开号】CN104626107
【申请号】CN201410825915
【发明人】蔡敢为, 朱凯君, 张 林, 黄院星, 李俊明, 李智杰, 张永文, 王龙, 王麾, 范雨, 王少龙, 石慧, 关卓怀
【申请人】广西大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月25日