[发明专利]一种多闭链结构变自由度抓蔗机机构

说明书

一种闭链结构可变自由度多连杆抓蔗机，包括底座15、回转平台1、大臂8、第一连杆2、第二连杆4、第三连杆7、小臂13、第五连杆10、第六连杆12和第一驱动杆9、第二驱动杆3、第四连杆5、大臂8、手腕连杆11、驱动装置、手腕16、手爪17以及第一可锁紧铰链6和第二可锁紧铰链14；第一驱动杆9另一端通过可锁紧铰链14与小臂13连接，第四连杆5通过第一可锁紧铰链6与大臂8连接，所述大臂8的另一端与手腕连杆11连接；所述由驱动装置由第一伺服电机、第二伺服电机组成，分别负责驱动第一驱动杆9、第二驱动杆3。该发明降低了抓蔗机的造价，而且降低了传动系统的复杂性、降低机构的重量、运动惯量、体积，可提高抓蔗生产效率。

技术领域

本发明涉及甘蔗机械领域，特别是一种多闭链结构变自由度抓蔗机机构。

背景技术

这几年来，由于劳动力市场的人员紧缺，人力成本逐年攀升，促进了抓蔗机在甘蔗收割加工作业的广泛应用。抓蔗机有机械式和液压式两种类型，目前抓蔗机的机械臂大多数是液压驱动，由于液压传动采用液压油作为传递动力的介质，存在以下问题：其起动性较差，容易因为内部元件磨损后产生泄漏，而且泄漏的液压油会污染环境，影响甘蔗原料的质量；液压油受温度影响较大，总效率较低，有时有噪音和振动。有时会出现过热，工作无力等现象；液压元件加工精度要求高，装配要求严格，制造较为困难，使用中维修保养要求技术较高，难度较大。随着抓蔗机功能的增加，其液压系统越来越复杂，出现故障更具有突然性、隐蔽性。机械式抓蔗机是利用机械传动件实现抓蔗动作，具有坚固耐用等优点，但是传统的单自由度机械式抓蔗机不能完成复杂的动作，应用范围十分有限，机械式可控机构电动抓蔗机，用连杆机构取代了液压传动，当主动杆由伺服电机驱动时，容易实现自动化、数控化控制，解决了液压系统存在的不足。

变自由度机构属于变胞机构，变胞机构是20世纪90年代国际机构学界发现的一类新型机构。该类机构具有多功能阶段变化特征，多拓扑结构变化特征，多自由度变化特征。该类机构能在不同的状态下改变机构有效杆件的数目，从而自动组合出新的拓扑结构来适应不同阶段的功能要求。目前能应用于工程实际的变自由度机构还很少，更未见到过应用于抓蔗机的变胞机构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多闭链结构变自由度抓蔗机机构，克服了液压式抓蔗机液压系统元件精度要求高、结构复杂、易漏油等缺点，并使得可控驱动电机的数量小于抓蔗机连杆机构的自由度，克服现有机械式电动抓蔗机构需要配备与连杆机构自由度同等数量的控制电机来进行控制的缺点,简化结构的复杂程度，降低机构的重量、运动惯量、体积和成本。本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种多闭链结构变自由度抓蔗机机构，包括底座15、回转平台1、大臂8、第一连杆2、第二连杆4、第三连杆7、小臂13、第五连杆10、第六连杆12和第一驱动杆9、第二驱动杆3、第四连杆5、大臂8、手腕连杆11、驱动装置、手腕16、手爪17以及第一可锁紧铰链6和第二可锁紧铰链14；所述第一连杆2与回转平台1连接，第二连杆4与回转平台1连接，第一连杆2另一端与第三连杆7连接，第二连杆4另一端与第三连杆7连接，第三连杆7与大臂8连接；所述第一驱动杆9与第三连杆7连接，第一驱动杆9另一端通过可锁紧铰链14与小臂13连接，小臂13另一端与第五连杆10连接，第五连杆10与第六连杆12连接，第五连杆10另一端与手腕连杆11连接，第六连杆12另一端与大臂8连接，在第九转动副14处安装可锁紧铰链14；所述第二驱动杆3与第一连杆2连接，第二驱动杆3另一端与第四连杆5连接，第四连杆5通过第一可锁紧铰链6与大臂8连接，所述大臂8的另一端与手腕连杆11连接；所述由驱动装置由第一伺服电机、第二伺服电机组成，分别负责驱动第一驱动杆9、第二驱动杆3。

本发明采用在连杆机构上加装可锁紧铰链实现抓蔗机主动变自由度功能，使该抓蔗机根据不同工况锁定某些铰链转动副，适时降低抓蔗机的自由度，从而减少了可控电机的使用数量。相比其他多自由度抓蔗机，该发明利用两台可控电机即可完成三自由度抓蔗作业，不仅大大降低了抓蔗机的造价，而且降低了传动系统的复杂性、降低机构的重量、运动惯量、体积，可提高抓蔗生产效率。

附图说明