CN108058167A - 一种高刚度防变形液压驱动机械臂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高刚度防变形液压驱动机械臂，包括回转基座、大臂、二臂、三臂、手腕、手抓。通过回转马达驱动所述回转基座旋转，所述回转基座通过铰接点与所述大臂铰接，所述大臂可实现上下俯仰运动，所述大臂与所述二臂铰接，通过液压缸伸缩，实现所述二臂绕大臂做俯仰运动，所述二臂与所述三臂滑动连接，通过液压缸的伸缩，实现所述三臂直线运动，所述三臂与所述手腕铰接，所述手腕末端连接所述手抓，所述手抓可绕所述手腕旋转。通过所述回转基座、大臂、二臂、三臂、手腕的俯仰及摇摆运动可最终实现所述手抓空间中任意位置的抓取与松开。

Description

一种高刚度防变形液压驱动机械臂
技术领域
本发明涉及一种机械零件，特别涉及一种高刚度防变形液压驱动机械臂。
背景技术
随着技术的发展，机械臂因其灵活性而广泛应用在工业生产、建筑行业等。因机械手臂的操作性直接影响到机械手抓取工件时动作的稳定性和抓取精度。如操作不方便则会影响实际使用效果，降低应用范围，或动作时工件卡死无法有效抓取。所以对机械手臂的动作以及机械手抓灵活性要求很高。现有技术中机械臂为了保证其刚度通常采用重量较大的一片式板体，因其重量较大导致其工作速度减慢，同时机械手抓一般和机械臂末端固连在一起，所以影响生产效率。
发明内容
本发明针对背景技术的问题，目的在于提供一种抓取灵活、适应面广的高刚度防变形液压驱动机械臂。
为实现上述目的，本发明技术解决方案为：
一种高刚度防变形液压驱动机械臂，包括回转基座、大臂、二臂、三臂、手腕和手抓；其中，所述回转基座通过铰接点与所述大臂铰接，大臂可实现上下俯仰运动，所述大臂与所述二臂铰接，所述二臂可绕大臂做俯仰运动，所述二臂与所述三臂滑动连接，所述三臂可在二臂内做伸缩直线运动，所述三臂与所述手腕铰接，所述手腕末端连接所述手抓，所述手抓可绕所述手腕旋转；通过所述回转基座、大臂、二臂、三臂、手腕的俯仰及摇摆运动实现所述手抓空间中任意位置的抓取与松开。
优选地，所述回转基座通过回转马达驱动。
优选地，所述回转马达数量为2个，通过90°垂直布置在所述回转基座下方，所述回转马达可实现旋转方向上的急停和调节，可保证整个机械臂抓取过程中旋转力过大对结构的破坏。
优选地，所述大臂通过液压缸带动绕回转基座俯仰运动；所述液压缸底座固定于回转基座上，液压缸活塞杆与大臂固定块连接。
优选地，所述液压缸为两个，分别设置于大臂两侧。
优选地，所述二臂通过液压缸二带动绕大臂俯仰运动，所述液压缸二底座固定于所述大臂固定块上，液压缸二活塞杆与二臂固定块连接。
优选地，所述三臂通过设置于二臂内部的液压缸三带动做直线运动。
优选地，所述手腕包括摆动油缸、推杆、连杆、回转平台；所述摆动油缸通过油液驱动带动所述连杆转动，所述连杆铰接所述推杆，所述推杆与所述回转平台底端铰接，所述回转平台可绕自身轴线转动。
优选地，所述连杆包括两弧形定位杆和连接两弧形定位杆的连接杆，所述弧形定位杆两端分别与手腕基座和连接杆铰接；所述连接杆与摆动油缸连接，所述推杆与连接杆铰接。
优选地，所述手抓包括左手抓、手抓液压推杆、手抓支座、右手抓；所述左手抓与所述右手抓对称布置，通过所述手抓液压推杆实现所述左手抓与所述右手抓夹紧运动，所述手抓支座起支撑固定作用；所述手抓与手腕回转平台连接，通过回转平台旋转从而电动手抓旋转，进而实现不同方向物体的抓取。
优选地，所述左手抓、右手抓上对称安装有压力传感器、防滑垫，所述压力传感器可根据抓取物体的重量进行力大小的调节，实现抓取时的稳定性和对物体的保护，所述防滑垫可在抓取时增大摩擦力，防止手抓变形。
优选地，所述左手抓、右手抓设计为弧形结构，增大了与柱形物体的接触面积，因而可以有效抓取不同重量的物体。
优选地，所述回转基座底端加工有装配孔，可以安装在固定装置或移动平台上，应用范围广。
相对于现有技术，本发明有益效果为：
本发明通过设置回转基座、大臂、二臂、三臂和手腕多个可活动机械臂，保证了机械臂的高刚度和防变形，同时可使手抓灵活通过旋转、俯仰运动到达指定位置，方便抓取。
附图说明
图1是本发明机械臂结构图。
图2是本发明机械臂原理图。
图3是本发明手腕结构图。
图4是本发明手抓结构图。
图中：1、回转基座，2、大臂，3、二臂，4、三臂，5、手腕，5-1、油缸，5-2、推杆，5-3、连杆，5-4、回转台，6、手抓，6-1、左手抓，6-2、手抓液压推杆，6-3、手抓支座，6-4、右手抓、6-5、压力传感器、6-6、防滑垫，7、回转马达，8、液压缸，9、液压缸。
具体实施方式
下面结合图1、图2、图3、图4具体实施方式对本发明多功能机械臂和使用原理作进一步的说明。
如图1和图2所示：本发明的一种高刚度防变形液压驱动机械臂，包括回转基座1、大臂2、二臂3、三臂4、手腕5、手抓6。回转基座1通过垂直布置在其下方的两个回转马达7驱动旋转，回转基座1通过铰接点与大臂2铰接，大臂2通过液压缸8可实现上下俯仰运动，大臂2与二臂3铰接，通过液压缸9伸缩，实现二臂3绕大臂2做俯仰运动，二臂3与三臂4滑动连接，通过液压缸的伸缩，实现三臂4直线运动，三臂4与手腕5铰接，手腕5末端连接手抓6，手抓6可绕手腕5旋转。
如图3所示，手腕5包括摆动油缸5-1、推杆5-2、连杆5-3、回转平台5-4。摆动油缸5-1通过油液驱动带动连杆5-3转动，连杆5-3铰接推杆5-2，推杆5-2与回转平台5-4底端铰接，回转平台5-4可绕自身轴线转动。
如图4所示，手抓6包括左手抓6-1、手抓液压推杆6-2、手抓支座6-3、右手抓6-4、压力传感器6-5和防滑垫6-6。左手抓6-1与右手抓6-4对称布置，通过手抓液压推杆6-2实现左手抓6-1与右手抓6-4夹紧运动，手抓支座6-3起支撑固定作用。通过回转基座1、大臂2、二臂3、三臂4、手腕5的俯仰及摇摆运动可最终实现手抓6空间中任意位置的抓取与松开。同时左手抓、右手抓上对称安装有所述压力传感器、防滑垫，所述压力传感器可根据抓取物体的重量进行力大小的调节，实现抓取时的稳定性和对物体的保护，所述防滑垫可在抓取时增大摩擦力，防止手抓变形。
实际操作中，所述机械臂回转基座通过回转马达实现旋转，通过液压缸带动大臂和二臂做俯仰运动，通过液压缸带动三臂做伸缩运动，通过摆动油缸带动手腕做旋转运动。本发明根据实际抓取物体方位，通过旋转、俯仰运动到达指定位置，然后所述手抓可精调至物体周围，实现最终的抓取任务。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种高刚度防变形液压驱动机械臂，其特征在于：包括回转基座、大臂、二臂、三臂、手腕、手抓；其中，所述回转基座通过铰接点与所述大臂铰接，大臂可实现上下俯仰运动，所述大臂与所述二臂铰接，所述二臂可绕大臂做俯仰运动，所述二臂与所述三臂滑动连接，所述三臂可在二臂内做伸缩直线运动，所述三臂与所述手腕铰接，所述手腕末端连接所述手抓，所述手抓可绕所述手腕旋转；通过所述回转基座、大臂、二臂、三臂、手腕的俯仰及摇摆运动实现所述手抓空间中任意位置的抓取与松开。
2.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于：所述回转基座通过回转马达驱动，所述回转马达数量为2个，通过90°垂直布置在所述回转基座下方。
3.如权利要求2所述的机械臂，其特征在于：所述大臂通过液压缸带动绕回转基座俯仰运动；所述液压缸底座固定于回转基座上，液压缸活塞杆与大臂固定块连接。
4.如权利要求3所述的机械臂，其特征在于：所述液压缸为两个，分别设置于大臂两侧。
5.如权利要求3所述的机械臂，其特征在于：所述二臂通过液压缸二带动绕大臂俯仰运动，所述液压缸二底座固定于所述大臂固定块上，液压缸二活塞杆与二臂固定块连接。
6.如权利要求5所述的机械臂，其特征在于：所述三臂通过设置于二臂内部的液压缸三带动做直线运动。
7.如权利要求6所述的机械臂，其特征在于：所述手腕包括摆动油缸、推杆、连杆、回转平台；所述摆动油缸通过油液驱动带动所述连杆转动，所述连杆铰接所述推杆，所述推杆与所述回转平台底端铰接，所述回转平台可绕自身轴线转动。
8.如权利要求7所述的机械臂，其特征在于：所述连杆包括两弧形定位杆和连接两弧形定位杆的连接杆，所述弧形定位杆两端分别与手腕基座和连接杆铰接；所述连接杆与摆动油缸连接，所述推杆与连接杆铰接。
9.如权利要求8所述的机械臂，其特征在于：所述手抓包括左手抓、手抓液压推杆、手抓支座、右手抓、压力传感器和防滑垫；所述左手抓与所述右手抓对称布置，通过所述手抓液压推杆实现所述左手抓与所述右手抓夹紧运动，所述手抓支座起支撑固定作用；所述手抓与手腕回转平台连接，通过回转平台旋转从而电动手抓旋转，进而实现不同方向物体的抓取；所述左手抓、右手抓上对称安装有所述压力传感器、防滑垫，所述压力传感器根据抓取物体的重量进行力大小的调节，所述防滑垫在抓取时增大摩擦力，防止手抓变形。
10.如权利要求1至9任意之一所述的机械臂，其特征在于：所述回转基座底端加工有装配孔，可以安装在固定装置或移动平台上。
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