一種平面三活動度電液機構(gòu)式滑移裝載機器人的制作方法
【專利摘要】一種平面三活動度電液機構(gòu)式滑移裝載機器人，包括動臂升降機構(gòu)、鏟斗控制機構(gòu)等。通過在動臂升降機構(gòu)中引入液壓元件，實現(xiàn)兩缸壓力相等，有效改善以往可控滑移式裝載機構(gòu)抬升動臂的兩驅(qū)動鏈受力不均衡的問題，提高動臂承載穩(wěn)定性。該滑移裝載機器人不僅具有以往可控滑移式裝載機構(gòu)機械效率高、響應(yīng)速度快、運動精度高、可控性好等特點，不僅具有低噪音、無尾氣排放、低能耗等優(yōu)點，滿足城市等人群密集場合的垃圾清運、道路養(yǎng)護等施工工程，而且液壓元件的引入使該滑移裝載機器人具有更高的承載和抗振性能，并易實現(xiàn)過載保護功能，大幅提高了該滑移裝載機器人的可靠性及實用性，使其可以滿足施工環(huán)境比較惡劣的場合作業(yè)。
【專利說明】
一種平面三活動度電液機構(gòu)式滑移裝載機器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及滑移裝載機領(lǐng)域，特別是一種平面三活動度電液機構(gòu)式滑移裝載機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]滑移裝載機是一種主要應(yīng)用于建筑、市政等施工領(lǐng)域，進行建材等散裝物料裝卸的關(guān)鍵設(shè)備，對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)起到了重要的作用，但是傳統(tǒng)滑移式裝載機存在著能耗高、噪音大、尾氣排放嚴重、智能化水平低等缺點，將與隨著人們環(huán)保意識的增加，以城市施工為主的滑移裝載機，越來越難以適應(yīng)苛刻的市場環(huán)境?？煽貦C構(gòu)是傳統(tǒng)機構(gòu)與電子技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，近年來開展的“數(shù)控一代”裝備創(chuàng)新工程，給傳統(tǒng)工程機械技術(shù)升級帶來了機遇，針對液壓式滑移裝載機的缺點，將可控機構(gòu)及機器人相關(guān)技術(shù)應(yīng)用到裝載機工作裝置設(shè)計中，提出了一類可控機構(gòu)式裝載機，該類可控滑移式裝載機構(gòu)避免了液壓系統(tǒng)的使用，它由多自由度連桿機構(gòu)和多個可控電機組成，其輸出運動由多臺計算機編程控制的可控電機共同決定，鏟斗的輸出軌跡是一個多自變量的函數(shù)，可以輕易實現(xiàn)復(fù)雜柔性軌跡輸出。相比液壓式滑移裝載機，可控滑移式裝載機構(gòu)具有智能化程度高、靈活度好、高傳動效率等優(yōu)點，對于推動滑移裝載機綠色化、智能化具有重要的意義。
[0003]但是，在對可控滑移式裝載機構(gòu)進行工程應(yīng)用研究的過程中，發(fā)現(xiàn)了一系列未曾涉及的工程問題。一方面，現(xiàn)有可控滑移式裝載機構(gòu)各構(gòu)件之間一般采用轉(zhuǎn)動副鏈接，相比含移動副的液壓式裝載機工作裝置，缺少有效的抗振能力和過載保護手段，在實際作業(yè)過程中，很容易造成結(jié)構(gòu)件的剛性破壞或變形;另一方面，現(xiàn)有可控滑移式裝載機構(gòu)為平面并聯(lián)機構(gòu)，兩主動桿在同時抬升動臂時，由于制造、加工、裝配等誤差，特別是在裝載機偏載的情形下，造成動臂兩并聯(lián)驅(qū)動支鏈受力不均，影響了舉升穩(wěn)定性，很容易造成部分構(gòu)件的過載損毀，影響可控滑移式裝載機構(gòu)的使用壽命。上述原因嚴重影響了可控滑移式裝載機構(gòu)的工程應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于已有技術(shù)存在的問題提供一種平面三活動度電液機構(gòu)式滑移裝載機器人，既具有現(xiàn)有可控滑移式裝載機構(gòu)智能化程度高、靈活度好、傳動效率高等優(yōu)點，同時解決現(xiàn)有可控滑移式裝載機構(gòu)缺少抗振能力、動臂升降機構(gòu)穩(wěn)定性差、缺乏有效的過載保護等工程問題，使該滑移裝載機器人既具有較好的動力學(xué)性能及承載穩(wěn)定性，同時具有較強的抗振能力和過載保護性能。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來達到上述目的:本發(fā)明所述的一種平面三活動度電液機構(gòu)式滑移裝載機器人，包括動臂升降機構(gòu)、鏟斗控制機構(gòu)以及機架。
[0006]所述動臂升降機構(gòu)包括動臂、第一升降支鏈、第二升降支鏈。所述動臂通過第一轉(zhuǎn)動副、第二轉(zhuǎn)動副與機架連接。所述第一升降支鏈包括第一主動桿、第一液壓缸，所述第一主動桿一端通過第三轉(zhuǎn)動副與機架連接，另一端通過第四轉(zhuǎn)動副與第一液壓缸一端連接，所述第一液壓缸另一端通過第五轉(zhuǎn)動副與動臂連接。所述第二升降支鏈包括第二主動桿、第二液壓缸，所述第二主動桿一端通過第六轉(zhuǎn)動副與機架連接，另一端通過第七轉(zhuǎn)動副與第二液壓缸一端連接，所述第二液壓缸另一端通過第八轉(zhuǎn)動副與動臂連接，所述第一主動桿與第二主動桿均由可控電機驅(qū)動。
[0007]在該滑移裝載機器人作業(yè)過程中，可控電機通過電傳動系統(tǒng)為動臂升降機構(gòu)的主動桿提供動力，由于動臂升降機構(gòu)為平面并聯(lián)機構(gòu)，第一液壓缸與第二液壓缸通過液壓管線連接，進而實現(xiàn)并聯(lián)，根據(jù)帕斯卡原理，兩缸體內(nèi)液體壓力相同，可以有效改善動臂兩升降支鏈受力不均的問題，提高動臂舉升穩(wěn)定性，延長動臂升降機構(gòu)各構(gòu)件的使用壽命。通過液壓元件的引入可以有效提高動臂升降機構(gòu)的抗振能力，另外，通過在動臂升降機構(gòu)第一液壓缸或第二液壓缸中引入泄壓閥等附屬裝置，可以輕易實現(xiàn)動臂升降機構(gòu)的過載保護功會K。
[0008]所述鏟斗控制機構(gòu)包括鏟斗、第一直線驅(qū)動器、第二直線驅(qū)動器。所述第一直線驅(qū)動器一端通過第九轉(zhuǎn)動副與動臂連接，另一端通過第十轉(zhuǎn)動副與鏟斗連接，所述第二直線驅(qū)動器一端通過第十一轉(zhuǎn)動副與動臂連接，另一端通過第十二轉(zhuǎn)動副與鏟斗連接，所述鏟斗通過第十三轉(zhuǎn)動副、第十四轉(zhuǎn)動副與動臂連接。所述第一直線驅(qū)動器、第二直線驅(qū)動器可以為伺服電動缸，也可以為其它類型的直線驅(qū)動器，所述鏟斗控制機構(gòu)采用平面并聯(lián)機構(gòu)設(shè)計，不僅可以有效提高該滑移裝載機器人的剛度，而且可以大大提高鏟斗的崛起力。
[0009]所述一種平面三活動度電液機構(gòu)式滑移裝載機器人的鏟斗輸出運動由第一主動桿、第二主動桿、第一直線驅(qū)動器以及第二直線驅(qū)動器共同決定，在計算機系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制下，完成裝載作業(yè)。該平面三活動度電液機構(gòu)式滑移裝載機器人不僅具有智能化程度高、低噪音、無尾氣排放、能耗低、維護保養(yǎng)簡單等特點，而且相比現(xiàn)有可控滑移式裝載機構(gòu)具有更好的動力學(xué)性能、承載穩(wěn)定性、抗振能力以及更長的使用壽命，并且較易實現(xiàn)過載保護功能，大幅提高了該裝載機器人的可靠性及實用性，使其能夠滿足施工環(huán)境比較惡劣的場合作業(yè)。
[0010]本發(fā)明突出優(yōu)點在于:
1、在保證滿足裝載機性能要求的前提下，由電傳動系統(tǒng)驅(qū)動的連桿傳動取代了傳統(tǒng)液壓式滑移裝載機的液壓傳動系統(tǒng)，避免了液壓系統(tǒng)機械效率低、可靠性差等問題，大幅降低了能耗。另外，該滑移裝載機器人的動力系統(tǒng)由于采用了計算機編程控制的電傳動系統(tǒng)，相比現(xiàn)有液壓式工程機械，不僅噪音低、無尾氣排放，而且自動化和智能化程度高，非常適用于人口密集區(qū)域施工作業(yè)。
[0011]2、相比現(xiàn)有可控滑移式裝載機構(gòu)，該種滑移裝載機器人的構(gòu)型設(shè)計具有更好的動力性能和更強的適應(yīng)性。相比現(xiàn)有可控滑移式裝載機構(gòu)，該滑移裝載機器人具有更好的承載穩(wěn)定性、更佳的抗振性能以及更長的使用壽命。該滑移裝載機器人的動臂升降機構(gòu)引入了液壓元件，通過液壓管線使兩缸體并聯(lián)，進而實現(xiàn)兩缸體內(nèi)液體壓力平衡，有效解決了平面并聯(lián)可控滑移式裝載機構(gòu)動臂的兩升降支鏈受力不均的問題，提高了承載穩(wěn)定性和抗振性能，改善了各構(gòu)件的受力情況，延長了使用壽命。
[0012]3、相比現(xiàn)有可控滑移式裝載機構(gòu)，該滑移裝載機器人具有更多的過載保護手段，由于動臂升降機構(gòu)引入了液壓元件，可通過在動臂升降機構(gòu)中引入泄壓閥等附屬裝置，較易實現(xiàn)該滑移裝載機器人的過載保護性能，避免因過載造成的執(zhí)行機構(gòu)各構(gòu)件變形及剛性破壞。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明所述的一種平面三活動度電液機構(gòu)式滑移裝載機器人執(zhí)行機構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明所述的一種平面三活動度電液機構(gòu)式滑移裝載機器人機架示意圖。
[0015]圖3為本發(fā)明所述的動臂升降機構(gòu)示意圖。
[0016]圖4為本發(fā)明所述的鏟斗控制機構(gòu)示意圖。
[0017]圖5為本發(fā)明所述的一種平面三活動度電液機構(gòu)式滑移裝載機器人平面視圖。
[0018]圖6為本發(fā)明所述的一種平面三活動度電液機構(gòu)式滑移裝載機器人工作示意圖。
【具體實施方式】
[0019]以下通過附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明。
[0020]對照圖1，本發(fā)明所述的一種平面三活動度電液機構(gòu)式滑移裝載機器人，包括動臂升降機構(gòu)、鏟斗控制機構(gòu)以及機架I。
[0021]對照圖1、圖2、圖3，所述動臂升降機構(gòu)包括動臂17、第一升降支鏈、第二升降支鏈。所述動臂17通過第一轉(zhuǎn)動副22、第二轉(zhuǎn)動副23與機架I連接。所述第一升降支鏈包括第一主動桿13、第一液壓缸15，所述第一主動桿13—端通過第三轉(zhuǎn)動副21與機架I連接，另一端通過第四轉(zhuǎn)動副14與第一液壓缸15—端連接，所述第一液壓缸15另一端通過第五轉(zhuǎn)動副16與動臂17連接。所述第二升降支鏈包括第二主動桿11、第二液壓缸19，所述第二主動桿11 一端通過第六轉(zhuǎn)動副20與機架I連接，另一端通過第七轉(zhuǎn)動副12與第二液壓缸19 一端連接，所述第二液壓缸19另一端通過第八轉(zhuǎn)動副18與動臂17連接，所述第一主動桿13與第二主動桿11均由可控電機驅(qū)動。
[0022]在該滑移裝載機器人作業(yè)過程中，可控電機通過電傳動系統(tǒng)為動臂升降機構(gòu)的主動桿提供動力，由于動臂升降機構(gòu)為平面并聯(lián)機構(gòu)，第一液壓缸15與第二液壓缸19通過液壓管線連接，進而實現(xiàn)并聯(lián)，根據(jù)帕斯卡原理，兩缸體內(nèi)液體壓力相同，可以有效改善動臂17兩升降支鏈受力不均的問題，提高動臂舉升穩(wěn)定性，延長動臂升降機構(gòu)各構(gòu)件的使用壽命。通過液壓元件的引入可以有效提高動臂升降機構(gòu)的抗振能力，另外，通過在動臂升降機構(gòu)第一液壓缸15或第二液壓缸19中引入泄壓閥等附屬裝置，可以輕易實現(xiàn)動臂升降機構(gòu)的過載保護功能。
[0023]對照圖1、圖2、圖4，所述鏟斗控制機構(gòu)包括鏟斗7、第一直線驅(qū)動器9、第二直線驅(qū)動器10。所述第一直線驅(qū)動器9 一端通過第九轉(zhuǎn)動副3與動臂17連接，另一端通過第十轉(zhuǎn)動副6與鏟斗7連接，所述第二直線驅(qū)動器10—端通過第十一轉(zhuǎn)動副2與動臂17連接，另一端通過第十二轉(zhuǎn)動副8與鏟斗7連接，所述鏟斗7通過第十三轉(zhuǎn)動副4、第十四轉(zhuǎn)動副5與動臂17連接。所述第一直線驅(qū)動器9、第二直線驅(qū)動器10可以為伺服電動缸，也可以為其它類型的直線驅(qū)動器，所述鏟斗控制機構(gòu)采用平面并聯(lián)機構(gòu)設(shè)計，不僅可以有效提高該滑移裝載機器人的剛度，而且可以大大提高鏟斗7的崛起力。
[0024]對照圖1、圖5、圖6，所述一種平面三活動度電液機構(gòu)式滑移裝載機器人的鏟斗6輸出運動由第一主動桿13、第二主動桿11、第一直線驅(qū)動器9以及第二直線驅(qū)動器10共同決定，在計算機系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制下，完成裝載作業(yè)。該平面三活動度電液機構(gòu)式滑移裝載機器人不僅具有智能化程度高、低噪音、無尾氣排放、能耗低、維護保養(yǎng)簡單等特點，而且相比現(xiàn)有可控滑移式裝載機構(gòu)具有更好的動力學(xué)性能、承載穩(wěn)定性、抗振能力以及更長的使用壽命，并且較易實現(xiàn)過載保護功能，大幅提高了該裝載機器人的可靠性及實用性，使其能夠滿足施工環(huán)境比較惡劣的場合作業(yè)。
【主權(quán)項】
1.一種平面三活動度電液機構(gòu)式滑移裝載機器人，包括動臂升降機構(gòu)、鏟斗控制機構(gòu)以及機架，其特征在于: 所述動臂升降機構(gòu)包括動臂、第一升降支鏈、第二升降支鏈，所述動臂通過第一轉(zhuǎn)動副、第二轉(zhuǎn)動副與機架連接，所述第一升降支鏈包括第一主動桿、第一液壓缸，所述第一主動桿一端通過第三轉(zhuǎn)動副與機架連接，另一端通過第四轉(zhuǎn)動副與第一液壓缸一端連接，所述第一液壓缸另一端通過第五轉(zhuǎn)動副與動臂連接，所述第二升降支鏈包括第二主動桿、第二液壓缸，所述第二主動桿一端通過第六轉(zhuǎn)動副與機架連接，另一端通過第七轉(zhuǎn)動副與第二液壓缸一端連接，所述第二液壓缸另一端通過第八轉(zhuǎn)動副與動臂連接，所述第一主動桿與第二主動桿均由可控電機驅(qū)動， 所述鏟斗控制機構(gòu)包括鏟斗、第一直線驅(qū)動器、第二直線驅(qū)動器，所述第一直線驅(qū)動器一端通過第九轉(zhuǎn)動副與動臂連接，另一端通過第十轉(zhuǎn)動副與鏟斗連接，所述第二直線驅(qū)動器一端通過第十一轉(zhuǎn)動副與動臂連接，另一端通過第十二轉(zhuǎn)動副與鏟斗連接，所述鏟斗通過第十三轉(zhuǎn)動副、第十四轉(zhuǎn)動副與動臂連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1，所述一種平面三活動度電液機構(gòu)式滑移裝載機器人，其特征在于:所述第一液壓缸與第二液壓缸并聯(lián)，所述第一主動桿、第二主動桿均由可控電機驅(qū)動，所述第一直線驅(qū)動器、第二直線驅(qū)動器均為伺服電動缸。
【文檔編號】E02F3/42GK106049576SQ201610463441
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】吳承格, 單紹福, 張 林, 王曉, 張萌萌
【申請人】山東交通學(xué)院