[发明专利]一种大行程多节回转式机械臂的行走驱动装置

说明书

技术领域

本发明属于机械臂驱动技术领域，具体涉及大行程多节回转式机械臂的行走驱动装置。

背景技术

机械臂用于狭小纵深运动空间内的远端操控、目标检测等应用场合，通常由多段单节机械臂依次通过回转式关节串联而成并作为末端操作器的支撑部件；为了减轻多节回转式机械臂的自重以提高其在狭小纵深空间内的运动避障能力及末端携载能力，迄今为止将钢丝绳用于机械臂关节的回转式运动驱动方式已有较多应用；然而，一方面在狭小纵深运动空间内作业的机械臂往往需要较大的工作行程，另一方面，受安装空间及系统强度支撑能力的限制，一般不允许直接将钢丝绳驱动机构主体置于多节机械臂的回转式关节内部，这就需要一套位于大行程多节回转式机械臂后端的行走驱动装置，用于统一携带机械臂的各关节回转式驱动机构并精确驱动机械臂整体的前进或后退，以顺利配合完成机械臂的工作路径规划，提高机械臂的运动定位精度和作业效率。

荷兰爱思唯尔（Elsevier）科学出版公司出版的《聚变工程与设计》（Fusion Engineering and Design，83（2008），pp：1833-1836.）中提到一种用于ITER聚变舱内进行故障检测的大行程多节回转式机械臂，其后端行走驱动装置采用封装于一长桶型存储仓内的驱动车厢配合线性导轨实现，在线性导轨的引导作用下，驱动车厢可在长桶型存储仓内来回运动，从而带动多节回转式机械臂的进退行走。该行走驱动装置的长桶型存储仓及线性导轨由多段接合而成，可满足多节回转式机械臂的大行程工作需要，但由于驱动车厢由滚轮直接驱动多节回转式机械臂在线性导轨的导向面上做直线运动，导致运动过程中易产生打滑或卡死等不稳定现象，影响多节回转式机械臂的定位精度；且该行走驱动装置的长桶型存储仓属于封闭式结构，不利于多节回转式机械臂各关节钢丝驱动机构的集成与配置，也不便于该行走驱动装置内部部件的方位调整与性能维护。

中国《机械工程师》2012年第1期介绍了一种可任意弯曲检查核设施的机器蛇，属于多节回转式机械臂，其后端行走驱动装置采用大型多自由度机械手，通过机械手末端执行机构的空间运动带动多节回转式机械臂的进退行走。但该机械手的体积庞大，结构与协调控制比较复杂，成本高，且机械手关节活动范围的限制导致了所驱动的多节回转式机械臂不适于大行程应用场合；又因机械手内部空间不便于搭载与配置多节回转式机械臂的各关节钢丝驱动机构，导致多节回转式机械臂各关节内部结构复杂，加大了该机械手末端执行机构的承重负担。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在不足之处，提供一种结构与控制简单、运行平稳可靠、综合承载能力强、各关节驱动机构集成与配置方便、便于内部部件方位调整与性能维护的大行程多节回转式机械臂的行走驱动装置，用于驱动多节回转式机械臂在大行程工作条件下的前进与后退行走，以提高机械臂的整体工作效率与系统定位精度。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明大行程多节回转式机械臂的行走驱动装置的结构特点是：

由一机械臂引导装置、一电动推拉车和一承载轨道组成；所述机械臂引导装置在空间呈一定距离置于所述承载轨道的正前方，前端携有多节回转式机械臂的电动推拉车置于所述承载轨道上并可沿承载轨道的前后方向做直线运动；所述多节回转式机械臂的单节机械臂置于所述机械臂引导装置的上导向轮与下导向轮之间并以上导向轮的弧形下表面和下导向轮的弧形上表面为直线运动导向面；

所述机械臂引导装置的结构设置为：左平板与右平板对称设置于所述多节回转式机械臂的单节机械臂的左右两边；在沿所述单节机械臂的轴线方向分别线性均布至少两个左基座和右基座，所述左平板下端和右平板下端分别与所述左基座和右基座固联；所述左平板与右平板之间是以螺栓相连接；在沿所述单节机械臂的轴线方向分别线性均布至少两只上导向轮和下导向轮，所述上导向轮与下导向轮具有相同的结构形式且是以两端阶梯轴分别通过左调心球轴承和右调心球轴承支承于所述左平板与右平板之间；所述左调心球轴承和右调心球轴承分别固装于左轴承座和右轴承座上，所述左轴承座和右轴承座分别固联在所述左平板和右平板上且各自位置可上下调节；所述左调心球轴承和右调心球轴承的内圈分别由左圆螺母和右圆螺母紧固，所述左调心球轴承和右调心球轴承的外圈分别由左轴承端盖和右轴承端盖紧固；所述上导向轮与下导向轮具有与所述单节机械臂外圆轮廓相切的内凹弧形轮廓；