[实用新型]含有复铰的三自由度串并联混合重载机械臂

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机械臂，特别是串并联混合重载机械臂。

背景技术

机构是机器装备的核心，机构的创新一直是机器装备创新的关键，开发相应的具有自主知识产权的机构对提高我国机械装备的科技水平核心竞争力非常重要。实现挖掘、抓取、搬运等功能工作装置，应用连杆机构较为普遍。常用的串联机械手，工作空间大，但承载能力低，只能抓取、搬运一些较轻的物体。相反，并联机械手工作空间小，但承载能力高。由于串联和并联机械手的优势有互补性，如果能有效的结合两者的优点来设计出混联机械手，或者说是多环耦合机构，那么这种机械手的性能会更优越。中国专利CN03105161.8涉及一种四自由度混联机器人，它由两平动自由度并联机构、与之串联的两转动自由度转头结构、以及安装在所述转头结构上的末端执行器构成。中国专利CN200610015114.9公开了一种可实现整周回转的四自由度混联抓放式机器人机构，该机构的执行装置能实现整周回转，三个驱动轴采用同轴布置，能减少运动部件的质量。然而，现有专利中的混联机械手不是基于重载来设计的，不适用于重载物体的搬运工作。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种工作空间大、易于实时控制、适用于重载的含有复合铰链的三自由度串并联混合重载机械臂。机架上有平行对称的四对基座，其中中部一对基座通过铰链与大臂的一端连接，该大臂的另一端通过铰链与小臂中部连接，该小臂的一端通过铰链与末端执行器的一部位连接，该执行器可以是多种结构，如：铲斗、抓手装卡等。上述小臂的另一端通过铰链分别与一对小臂油缸的活塞杆端部连接，该一对小臂油缸的缸套端部通过铰链分别与机架上一端的一对基座连接，上述一对小臂油缸可以采用一个大规格的油缸，上述大臂中部的一部位通过铰链分别与一对大臂油缸的活塞杆端部连接，该一对大臂油缸的缸套端部通过铰链分别与机架上另一端的一对基座连接，上述一对大臂油缸可以采用一个大规格的油缸。上述大臂的一侧与一个末端执行器油缸的活塞杆端部和一个连杆端部通过铰链连接而构成一个复合铰链，大臂的另一侧也通过上述的连接方式形成一个复合铰链，上述两个复合铰链在大臂的两侧呈对称布置。上述一对末端执行器油缸的缸套端部通过铰链分别与上述末端执行器另一部位连接；上述一对连杆另一端部通过铰链分别与一对连架杆端部相连，该连架杆的另一端通过铰链分别与机架上的一对基座连接。上述大臂、连杆、连架杆、基座分别构成两个平行对称的平面四杆机构。

本实用新型也可以是大臂的一侧与一个末端执行器油缸的活塞杆端部和一个大臂油缸的活塞杆端部通过铰链连接而构成一个复合铰链，大臂的另一侧也通过上述的连接方式形成一个复合铰链，上述两个复合铰链在大臂的两侧呈对称布置，一个连杆的一端通过铰链与上述大臂连接，其另一端通过铰链与一个连架杆端部连接，该连架杆的另一端通过铰链与机架上的基座连接。上述各油缸的缸套和活塞杆可互换位置。

在具体应用该机构时，通过设计不同的末端执行器，该机械手可以用于重物抓放和挖掘等功能。从机架到末端执行器是由两个对称的平面机构组成，在每个平面机构中，在保证杆件数目和杆件之间连接关系不变的情况下，各杆的尺寸和形状可以根据实际情况合理设计。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

(1) 承载能力高，克服了传统串联式机械手承载能力低，一般只能抓放一些较轻物体的缺点。

(2) 有较大的工作空间，克服了传统并联机械手工作空间小的缺点。

(3) 本机械手大臂上含有一个复铰，并且运动链完全解耦，这不仅减少了整个机构所占空间，让其结构更加紧凑，而且运动动力求解容易，易于实现实时控制。

附图说明

图1是本实用新型的立体示意简图。

图2是本实用新型的挖掘使用状态立体示意简图。

图3是本实用新型的抓取使用状态立体示意简图。

图4是本实用新型实施例2的立体示意简图。

图5是本实用新型实施例3的立体示意简图。

附图中，1-机架，2-大臂，3-小臂，4-末端执行器，5-连杆，6-连架杆，7-小臂油缸，8-大臂油缸，9-末端执行器油缸。

具体实施方式

实施例1