CN104626108A - 一种先进多自由度可控机械手 - Google Patents

Abstract

一种先进多自由度可控机械手，该可控机械手第二主动杆下端连接在回转平台上，第二主动杆上端与第三连杆一端连接，第三连杆另一端连接第四连杆上；第二连杆下端连接在回转平台上，第二连杆上端连接在第四连杆上；第四连杆一端连接在手腕部上，第四连杆另一端与第三主动杆一端连接，第三主动杆另一端与第五连杆一端连接，第五连杆另一端与手腕部一端连接，手腕部另一端连接手爪上；第一主动杆下端连接在转动平台上，第一主动杆上端与第一连杆一端连接，第一连杆另一端连接在第二连杆上。本发明采用串并联机构，兼有并联机构刚度大和串联机构工作空间大的优点，尽可能将驱动电机安装在机座位置，降低了杆件的承载负荷。

Description

一种先进多自由度可控机械手

技术领域

本发明涉及工业机器人领域，尤其是一种先进多自由度可控机械手。

背景技术

机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发展起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。随着生产要求的提升，人们对机械手的工作性能要求也越来越高，传统机械手多采用串联式或并联式结构，串联机构虽然具有较好的运动学性能，但动力学性能较低；和串联机构相比并联机构具有无累积误差、精度高，驱动装置可置于平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻、速度高、动态响应好，结构紧凑、承载能力大、但由于并联机构受结构限制，空间工作范围往往很小，因此如何使机械手完成大空间工作、高精度、高可靠的作业要求，成为众多科研工作者探讨的重要内容。

发明内容

本发明目的在于提供一种先进多自由度可控机械手，解决传统开链式串联机器人机构的电机安装在其铰接处，导致手臂重量大、刚性差、惯量大、关节误差累积、机构动力学性能较差、负荷量较轻，难安装体积、重量较大的工作装置，难保证高精确度，液压式机械臂可实现灵活多变运动轨迹，但又存在液压漏油、零部件加工维护成本高等问题。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：

一种先进多自由度可控机械手，包括回转平台、机座、第二主动杆、第三连杆、第四连杆、第二连杆、手腕部、第三主动杆、第五连杆、手爪、第一连杆以及第一主动杆；

所述回转平台通过第十五转动副连接在机座上；

所述第二主动杆下端通过第六转动副连接在回转平台上，第二主动杆上端通过第七转动副与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过第八转动副连接第四连杆上；

所述第二连杆下端通过第五转动副连接在回转平台上，第二连杆上端通过第九转动副连接在第四连杆上；

所述第四连杆一端连接在手腕部上，第四连杆另一端通过第十三转动副与第三主动杆一端连接，第三主动杆另一端通过第十二转动副与第五连杆一端连接，第五连杆另一端通过第十一转动副与手腕部一端连接，手腕部另一端通过第十四转动副连接手爪上；

所述第一主动杆下端通过第二转动副连接在转动平台上，第一主动杆上端通过第三转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第四转动副连接在第二连杆上。

与现有技术相比，本发明具有以下技术优点：

采用串并联机构，兼有并联机构刚度大和串联机构工作空间大的优点，尽可能将驱动电机安装在机座位置，降低了杆件的承载负荷，降低了整机的转动惯量，质量轻，累计误差小，具有良好的动力学性能。

将腕关节的电机通过平行四杆机构转移到前臂的尾部，使得各驱动电机集中在离整周转动中心更近的位置，进一步使得整体转动惯量减小，使之具有更好的动力学性能。

通过平行四杆机构多增加一个承载铰接点，改进了传统机构因全部载荷都施加在同一个肩部电机上带来承载能力差、精度低、不便于维护保养、低可靠性的缺点。

附图说明

图1为所述多自由度可控机械手的整体示意图。

图2为所述多自由度可控机械手的部分连杆第一示意图。

图3为所述多自由度可控机械手的部分连杆第二示意图。

图4为所述多自由度可控机械手的部分连杆第三示意图。

图5为所述多自由度可控机械手的第一种工作状态示意图。

图6为所述多自由度可控机械手的第二种工作状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明。

一种先进多自由度可控机械手，包括回转平台2、机座1、第二主动杆6、第三连杆7、第四连杆8、第二连杆5、手腕部10、第三主动杆13、第五连杆12、手爪11、第一连杆4以及第一主动杆3；

所述回转平台2通过第十五转动副9连接在机座1上；

所述第二主动杆6下端通过第六转动副18连接在回转平台2上，第二主动杆6上端通过第七转动副19与第三连杆7一端连接，第三连杆7另一端通过第八转动副20连接第四连杆8上；

所述第二连杆5下端通过第五转动副17连接在回转平台2上，第二连杆5上端通过第九转动副21连接在第四连杆8上；

所述第四连杆8一端连接在手腕部10上，第四连杆8另一端通过第十三转动副25与第三主动杆13一端连接，第三主动杆13另一端通过第十二转动副24与第五连杆12一端连接，第五连杆12另一端通过第十一转动副23与手腕部10一端连接，手腕部10另一端通过第十四转动副26连接手爪11上；

所述第一主动杆3下端通过第二转动副14连接在转动平台2上，第一主动杆3上端通过第三转动副15与第一连杆4一端连接，第一连杆4另一端通过第四转动副16连接在第二连杆5上。

工作过程及原理：

通过连杆机构实现平面的二维运动，将手爪11送达指定工作区域，通过回转平台2的整周运动使机械手获得了更多的工作空间，本发明结构紧凑，具有较好的动力学性能，并且该机构工作空间大，能适用于更多场合。

Claims (1)

1.一种先进多自由度可控机械手，其特征在于，包括回转平台、机座、第二主动杆、第三连杆、第四连杆、第二连杆、手腕部、第三主动杆、第五连杆、手爪、第一连杆以及第一主动杆；

所述回转平台通过第十五转动副连接在机座上；

所述第二主动杆下端通过第六转动副连接在回转平台上，第二主动杆上端通过第七转动副与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过第八转动副连接第四连杆上；

所述第二连杆下端通过第五转动副连接在回转平台上，第二连杆上端通过第九转动副连接在第四连杆上；

所述第四连杆一端连接在手腕部上，第四连杆另一端通过第十三转动副与第三主动杆一端连接，第三主动杆另一端通过第十二转动副与第五连杆一端连接，第五连杆另一端通过第十一转动副与手腕部一端连接，手腕部另一端通过第十四转动副连接手爪上；

所述第一主动杆下端通过第二转动副连接在转动平台上，第一主动杆上端通过第三转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第四转动副连接在第二连杆上。