一种大空间二级伸缩可控机构式维修机器人机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人设计领域，特别是一种大空间二级伸缩可控机构式维修机器人机构。
【背景技术】
[0002]随着现代工业的飞速发展，机器人代替工人进行高强度、高危险的作业是社会发展的趋势。例如，在变电站，维修机器人可以代替维修工人进行近距离高强度的维修工作，实现安全维修。
[0003]中国专利2008100340968公开了高炉炉顶维修机器人运动机构，其升降台的升降架采用叉式机构，由滚珠丝杠和滑块相配合实现驱动，虽然可以实现较高精度的定位，但其工作空间较小、要求的制造精度较高。中国专利201410784354X公开了一种大空间六自由度可控机构式机械手，其伸缩机构虽然可以实现伸缩，但是其伸缩部分灵活度较差。
[0004]目前尚未有易制造、质量较轻、工作空间大同时灵活性又较高的机构式维修机器人。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种大空间二级伸缩可控机构式维修机器人机构，它能够克服现有维修机器人的不足，具有质量小、可控度高、工作空间大等优点。
[0006]本发明通过以下技术方案实现上述目的:一种大空间二级伸缩可控机构式维修机器人机构，该机构的第一杆件一端与第二杆件铰接，另一端与第五杆件的一端铰接，第一杆件可以绕底座旋转，第二杆件的另一端与第三杆件的一端铰接，第三杆件的另一端与第四杆件铰接，第四杆件的另一端与第五杆件的另一端铰接，第一曲柄安装在第三杆件上，第一曲柄由第四电机驱动，第一连杆的一端与第一曲柄铰接，另一端与第一滑块铰接，第一滑块位于第三杆件的滑槽内，第二曲柄安装在第一滑块上，第二曲柄由第三电机驱动，第二连杆的一端与第二曲柄铰接，另一端与第二滑块铰接，第二滑块位于第一滑块的滑槽内，手臂一端与第二滑块铰接，手臂由第二电机驱动，手臂另一端和执行器连接，执行器由第一电机驱动作旋转运动。
[0007]所述第三杆件为弯折的长杆，杆上开有滑槽。
[0008]所述第一滑块上开有滑槽，第三杆件和第一滑块上的滑槽是为实现二级伸缩的两组曲柄滑块机构提供导向滑道。
[0009]本发明的突出优点在于:
[0010]1、该机构的抬升部分采用可控的平面五杆机构，灵活度高，可实现精确定位。杆件可做成轻杆，机构运动惯量小，动力学性能好，可靠性高。
[0011]2、该机构的伸缩部分采用两组曲柄滑块机构实现二级伸缩，增加了工作空间。
【附图说明】
[0012]图1是本发明所述的大空间二级伸缩可控机构式维修机器人机构的结构示意图。
[0013]图2是本发明所述的大空间二级伸缩可控机构式维修机器人机构抬升状态的结构示意图。
[0014]图3是本发明所述的大空间二级伸缩可控机构式维修机器人机构二级伸缩结构完全收缩状态结构示意图。
[0015]图4是本发明所述的大空间二级伸缩可控机构式维修机器人机构部分伸展的结构示意图。
[0016]图5是本发明所述的大空间二级伸缩可控机构式维修机器人机构完全伸展的结构示意图。
[0017]图6是本发明所述的大空间二级伸缩可控机构式维修机器人机构进一步抬升定位阶段的结构示意图。
[0018]图中标记为:1.第一杆件；2.第二杆件；3.第三杆件；4.第四杆件；5.第五杆件；6.第一曲柄；7.第一连杆；8.第一滑块；9.第二曲柄；10.第二连杆；11.第二滑块；12.手臂；13.执行器；14.第一电机；15.第二电机；16.第三电机；17.第四电机；18.第五电机；19.底座；20.第六电机。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图及实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
[0020]如图1所示，本发明所述的大空间二级伸缩可控机构式维修机器人机构，包括第一杆件1、第二杆件2、第三杆件3、第四杆件4、第五杆件5、第一曲柄6、第一连杆7、第一滑块8、第二曲柄9、第二连杆10、第二滑块11、手臂12、执行器13、第一电机14、第二电机15、第三电机16、第四电机17、第五电机18、底座19以及第六电机20。具体结构和连接关系为:
[0021]该机构的第一杆件I 一端与第二杆件2铰接，另一端与第五杆件5的一端铰接，第一杆件I可以绕底座19旋转，第二杆件2的另一端与第三杆件3的一端铰接，第三杆件3的另一端与第四杆件4铰接，第四杆件4的另一端与第五杆件5的另一端铰接；第三杆件3为弯折的长杆，杆上开有滑槽；第一曲柄6安装在第三杆件3上，由第四电机17驱动，第一连杆7的一端与第一曲柄6铰接，另一端与第一滑块8铰接，第一滑块8位于第三杆件3的滑槽内，第一滑块8上开有滑槽；第二曲柄9安装在第一滑块8上，由第三电机16驱动，第二连杆10的一端与第二曲柄9铰接，另一端与第二滑块11铰接，第二滑块11位于第一滑块8的滑槽内；手臂12 —端与第二滑块11铰接，由第二电机15驱动，另一端和执行器13连接；执行器13根据需要进行更换，完成相应的维修工作，执行器13由第一电机14驱动作旋转运动。
[0022]工作原理及过程:
[0023]当机构进行抬升时，第五电机18和第六电机20同时运行进行抬升并进行初步的定位，当到合适的位置时，第五电机18和第六电机20停止工作；之后，伸缩机构开始工作，如果仅需要一级伸缩即可达到工作范围，则第四电机17驱动第一曲柄6运转到一定的位置，并通过第一连杆7带动第一滑块8在第三杆件3的滑槽内移动，如果工作的距离要求较远，第三电机16和第四电机17可同时运行，伸缩机构完成二级伸缩之后，手臂12可在第二电机15的驱动下到达指定位置，并与执行器13相配合完成指定工作。
【主权项】
1.一种大空间二级伸缩可控机构式维修机器人机构，其特征在于，该机构的第一杆件一端与第二杆件铰接，另一端与第五杆件的一端铰接，第一杆件可以绕底座旋转，第二杆件的另一端与第三杆件的一端铰接，第三杆件的另一端与第四杆件铰接，第四杆件的另一端与第五杆件的另一端铰接，第一曲柄安装在第三杆件上，第一曲柄由第四电机驱动，第一连杆的一端与第一曲柄铰接，另一端与第一滑块铰接，第一滑块位于第三杆件的滑槽内，第二曲柄安装在第一滑块上，第二曲柄由第三电机驱动，第二连杆的一端与第二曲柄铰接，另一端与第二滑块铰接，第二滑块位于第一滑块的滑槽内，手臂一端与第二滑块铰接，手臂由第二电机驱动，手臂另一端和执行器连接，执行器由第一电机驱动作旋转运动。
2.根据权利要求1所述的大空间二级伸缩可控机构式维修机器人机构，其特征在于:所述第三杆件为弯折的长杆，杆上开有滑槽。
3.根据权利要求1所述的大空间二级伸缩可控机构式维修机器人机构，其特征在于:所述第一滑块上开有滑槽，第三杆件和第一滑块上的滑槽是为实现二级伸缩的两组曲柄滑块机构提供导向滑道。
【专利摘要】一种大空间二级伸缩可控机构式维修机器人机构，该机构的抬升部分采用可控的平面五杆机构，平面五杆机构的灵活度高，工作空间大，能够实现精确定位，便于机器人的准确定位；该机构的伸缩部分由两组曲柄滑块机构组成来完成二级伸缩功能，曲柄滑块机构的运动副均为低副、压强小，磨损轻、便于润滑并且杆可以较长，可以用作远距离的操纵控制。该机构通过五杆机构进行抬升并实现准确定位，利用两组曲柄滑块机构实现二级伸缩，工作空间大、便于控制。
【IPC分类】B25J11-00
【公开号】CN104858874
【申请号】CN201510304263
【发明人】王汝贵, 郑安平, 吴晓波, 杨洲, 廖益丰, 张成东, 陈辉庆, 李烨勋, 邹清明
【申请人】广西大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年6月5日