一種五自由度液壓伺服機(jī)械手的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種五自由度液壓伺服機(jī)械手，目前現(xiàn)有的機(jī)械手因其驅(qū)動(dòng)方式及控制系統(tǒng)的限制，難以實(shí)現(xiàn)在高溫重載工況下，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確抓取。本發(fā)明是一種具有五自由度姿態(tài)調(diào)整的機(jī)械手；是一種具有雙缸電液伺服同步驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手；具有雙馬達(dá)電液伺服同步驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手；是一種具有電液伺服驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)抓手的機(jī)械手；是一種應(yīng)用PLC實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃的電液伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械手。本發(fā)明的五自由度液壓伺服機(jī)械手能實(shí)現(xiàn)五個(gè)自由度姿態(tài)調(diào)整，定位準(zhǔn)確，抓取靈活；雙缸電液伺服同步驅(qū)動(dòng)，保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)與同步性；雙馬達(dá)電液伺服驅(qū)動(dòng)可減小結(jié)構(gòu)尺寸，提高系統(tǒng)整體性能；電液伺服驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)抓手能實(shí)現(xiàn)多角度夾取，適用于高溫重載工作環(huán)境。
【專利說(shuō)明】一種五自由度液壓伺服機(jī)械手
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大功率五自由度液壓伺服機(jī)械手，特別是涉及一種適用于重載和高溫生產(chǎn)工況下物料搬運(yùn)的五自由度液壓伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械手。
【背景技術(shù)】
[0002]多自由度機(jī)械手是一種模仿人手臂形狀與功能，按照給定的程序或要求自動(dòng)地完成物體(材料、工件、零件或工具等)傳送或操作作業(yè)的機(jī)械裝置，它能在一定程度上代替人進(jìn)行繁重、危險(xiǎn)等手工作業(yè)。以其可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同尺寸、形狀的高溫工件的夾取，靈活度高和耐久力強(qiáng)的特點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于機(jī)械、冶金、電子等行業(yè)，并且能在惡劣的工作環(huán)境下進(jìn)行工作。因?yàn)闄C(jī)械手本身驅(qū)動(dòng)方式及材料的影響，一般的機(jī)械手很難完成在高溫重載環(huán)境下的工作，所以需要改善機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方式和材料及熱處理工藝使得機(jī)械手能完成高溫重載下的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)最快速度的有效抓取，同時(shí)也一定程度上提高工件生產(chǎn)的效率。
[0003]現(xiàn)有的多自由度機(jī)械手，如200620084565專利是一種運(yùn)用了同步帶輪的機(jī)械手，通過(guò)控制同步帶輪的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，來(lái)較為精確地控制同步帶輪沿同步帶移動(dòng)的距離，從而控制機(jī)械手懸臂前后移動(dòng)距離。201080035328是一種具有能夠彎曲的彎曲部的醫(yī)療用機(jī)械手，其包括臂、插入部、操作部以及傳遞構(gòu)件，能夠靈活應(yīng)用于醫(yī)領(lǐng)域。如專利號(hào)為201120338279專利所涉及的一種多自由度自適應(yīng)柔度機(jī)械手，能夠簡(jiǎn)單精確的保證多自由度自適應(yīng)柔性機(jī)械手指夾持工件等危險(xiǎn)物的力度，避免操縱不慎產(chǎn)生的危險(xiǎn)。201220280897專利所涉及的多自由度機(jī)械手夾具，抓手可以做Y軸向的直線運(yùn)動(dòng)，滿足工件夾取和放置時(shí)微調(diào)的要求，能實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的180度翻轉(zhuǎn)，還可以對(duì)抓手的家區(qū)里進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿足不同工件夾取時(shí)對(duì)不同夾取力的要求。201210269579專利是一種由支撐桿、左收攏氣缸、右收攏氣缸、左機(jī)械手、右機(jī)械手組成的機(jī)械手，利用機(jī)械手抓持焊條，使得對(duì)焊條的裝包更加方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。如專利號(hào)為但是沒有一種類型的機(jī)械手能夠同時(shí)適應(yīng)高溫重載的環(huán)境。本專利針對(duì)以上技術(shù)不足，提供了一種由全液壓裝置同步控制的，能適應(yīng)在高溫重載環(huán)境下工作的多自由度機(jī)械手抓取裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種五自由度液壓伺服機(jī)械手。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
一種五自由度液壓伺服機(jī)械手包括夾取機(jī)構(gòu)、第一液壓缸、第一液壓馬達(dá)、擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、第一連桿、連接板、夾板、第二連桿、舉升機(jī)構(gòu)、第二液壓缸、懸臂、機(jī)身、第三液壓缸、第二液壓馬達(dá)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、底座、第三液壓馬達(dá)和第四液壓缸；
所述的夾取機(jī)構(gòu)為一個(gè)鉗形抓手，由第一液壓缸帶動(dòng)活塞桿的伸縮控制鉗形抓手的開合；夾取機(jī)構(gòu)的末端通過(guò)聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的第一液壓馬達(dá)的輸出軸相連，第一液壓馬達(dá)通過(guò)輸出軸能帶動(dòng)夾取機(jī)構(gòu)以聯(lián)軸器為軸線旋轉(zhuǎn)。
[0006]所述的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)為四根首尾相接的連桿組成的平行四邊形機(jī)構(gòu)，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)第一鉸接端的兩側(cè)分別依次與一塊三角形連接板的一個(gè)頂角、一塊夾板沿長(zhǎng)度方向上的一端鉸鏈連接，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)與第一鉸接端相鄰的短邊上的一個(gè)鉸接端的兩側(cè)分別與一塊連接板的另一個(gè)頂角鉸鏈連接，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)中遠(yuǎn)離機(jī)身側(cè)的長(zhǎng)邊中上部與第一連桿一端鉸鏈連接，第一連桿另一端與第二液壓缸的活塞桿相連，第二液壓缸末端通過(guò)鉸鏈固定于機(jī)身上，液壓缸通過(guò)連桿帶動(dòng)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)做伸縮運(yùn)動(dòng)。第一液壓馬達(dá)與支架固連，支架兩個(gè)鉸接點(diǎn)與擺動(dòng)機(jī)構(gòu)下端鉸接端點(diǎn)鉸鏈聯(lián)接；
所述的舉升機(jī)構(gòu)為由夾板、第二連桿及連接板與機(jī)身上一固定點(diǎn)組成的平行四邊形機(jī)構(gòu)，第二連桿一端與三角形連接板的最后一個(gè)頂角連接，第二連桿的另一端與機(jī)身頂部一點(diǎn)鉸鏈連接，夾板沿長(zhǎng)度方向上的另一端與機(jī)身上另一點(diǎn)鉸鏈連接，舉升機(jī)構(gòu)由第三液壓缸驅(qū)動(dòng)，靠近夾板沿長(zhǎng)度方向上的另一端的五等分點(diǎn)處通過(guò)連桿與第三液壓缸、第四液壓缸的活塞桿鉸鏈連接，液壓缸帶動(dòng)舉升機(jī)構(gòu)做升降運(yùn)動(dòng)，第三液壓缸底部通過(guò)鉸鏈固定于機(jī)身。懸臂的一端固定在機(jī)身上，舉升機(jī)構(gòu)的夾板外側(cè)設(shè)有限位塊，當(dāng)舉升機(jī)構(gòu)下降到最低位置時(shí)，懸臂頂住限位塊，起到限位作用；機(jī)身安置于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由第二液壓馬達(dá)和第三液壓馬達(dá)帶動(dòng)做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。第二液壓缸馬達(dá)和第三液壓馬達(dá)固定于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，帶動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相對(duì)于底座做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。底座通過(guò)地腳螺釘固定于水平地面。
[0007]液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括第一回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)、第二回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)、第三回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)、第一伸縮液壓缸、第二伸縮液壓缸、第三伸縮液壓缸、第四伸縮液壓缸、第一夾緊閥、第二夾緊閥、第三夾緊閥、第四夾緊閥、第一多路換向閥組、第二多路換向閥組、第一伺服閥、第二伺服閥、第三伺服閥、第四伺服閥、第五伺服閥、第六伺服閥和第七伺服閥；
第二液壓馬達(dá)、第三液壓馬達(dá)、第一伺服閥和第二伺服閥組成驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)；第二液壓缸、第一夾緊閥和第三伺服閥組成驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)4的液壓系統(tǒng)；第三液壓缸、第四液壓缸、第二夾緊閥、第三夾緊閥、第四伺服閥和第五伺服閥組成舉升機(jī)構(gòu)中的雙缸電液伺服同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；第一液壓缸，第四夾緊閥和第六伺服閥組成驅(qū)動(dòng)抓手的夾取機(jī)構(gòu)中的液壓系統(tǒng)；第一液壓馬達(dá)和第七伺服閥組成抓手的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)。
[0008]回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)油路為:一條油路從伺服閥P 口接入，伺服閥A 口接液壓馬達(dá)一端，液壓馬達(dá)另一端接伺服閥B 口，伺服閥T 口接另一條油路。擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、舉升機(jī)構(gòu)及夾取機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)油路為:一條油路從伺服閥P 口接入，伺服閥A 口接液壓缸有桿腔，液壓馬達(dá)無(wú)桿腔接夾緊閥的入口，夾緊閥的出口接伺服閥B 口，伺服閥T 口接另一條油路。
[0009]本發(fā)明具有以下增益效果:本發(fā)明的五自由度液壓伺服機(jī)械手能實(shí)現(xiàn)五個(gè)自由度姿態(tài)調(diào)整，定位準(zhǔn)確，抓取靈活；雙缸電液伺服同步驅(qū)動(dòng)，保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)與同步性；雙馬達(dá)電液伺服驅(qū)動(dòng)可減小結(jié)構(gòu)尺寸，提高系統(tǒng)整體性能；電液伺服驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)抓手能實(shí)現(xiàn)多角度夾取，適用于高溫重載工作環(huán)境。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1-液壓機(jī)械手原理圖；
圖2-液壓機(jī)械手機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
圖3-機(jī)械手液壓系統(tǒng)圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0011]如圖1、圖2所示，一種五自由度液壓伺服機(jī)械手包括夾取機(jī)構(gòu)1、第一液壓缸2、第一液壓馬達(dá)3、擺動(dòng)機(jī)構(gòu)4、第一連桿5、連接板6、夾板7、第二連桿8、舉升機(jī)構(gòu)9、第二液壓缸10、懸臂11、機(jī)身12、第三液壓缸13、第二液壓馬達(dá)14、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15、底座16、第三液壓馬達(dá)17和第四液壓缸18 ；
所述的夾取機(jī)構(gòu)I為一個(gè)鉗形抓手，由第一液壓缸2帶動(dòng)活塞桿的伸縮控制鉗形抓手的開合；夾取機(jī)構(gòu)I的末端通過(guò)聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的第一液壓馬達(dá)3的輸出軸相連，第一液壓馬達(dá)通過(guò)輸出軸能帶動(dòng)夾取機(jī)構(gòu)以聯(lián)軸器為軸線旋轉(zhuǎn)，
所述的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)4為四根首尾相接的連桿組成的平行四邊形機(jī)構(gòu)，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)4第一鉸接端的兩側(cè)分別依次與一塊三角形連接板6的一個(gè)頂角、一塊夾板7沿長(zhǎng)度方向上的一端鉸鏈連接，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)4與第一鉸接端相鄰的短邊上的一個(gè)鉸接端的兩側(cè)分別與一塊連接板6的另一個(gè)頂角鉸鏈連接，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)4平行四邊形機(jī)構(gòu)中遠(yuǎn)離機(jī)身側(cè)的長(zhǎng)邊中上部與第一連桿5 —端鉸鏈連接，第一連桿5另一端與第二液壓缸10的活塞桿相連,第二液壓缸10末端通過(guò)鉸鏈固定于機(jī)身12上，液壓缸10通過(guò)連桿帶動(dòng)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)做伸縮運(yùn)動(dòng)。第一液壓馬達(dá)3與支架固連，支架兩個(gè)鉸接點(diǎn)與擺動(dòng)機(jī)構(gòu)下端鉸接端點(diǎn)鉸鏈聯(lián)接；
所述的舉升機(jī)構(gòu)9為由夾板7、第二連桿8及連接板6與機(jī)身上一固定點(diǎn)組成的平行四邊形機(jī)構(gòu)，第二連桿8 —端與三角形連接板6的最后一個(gè)頂角連接，第二連桿8的另一端與機(jī)身12頂部一點(diǎn)鉸鏈連接，夾板7沿長(zhǎng)度方向上的另一端與機(jī)身12上另一點(diǎn)鉸鏈連接，舉升機(jī)構(gòu)9由第三液壓缸13驅(qū)動(dòng)，靠近夾板7沿長(zhǎng)度方向上的另一端的五等分點(diǎn)處通過(guò)連桿與第三液壓缸13、第四液壓缸18的活塞桿鉸鏈連接，液壓缸13帶動(dòng)舉升機(jī)構(gòu)做升降運(yùn)動(dòng)，第三液壓缸13底部通過(guò)鉸鏈固定于機(jī)身12。懸臂11的一端固定在機(jī)身上，舉升機(jī)構(gòu)的夾板外側(cè)設(shè)有限位塊，當(dāng)舉升機(jī)構(gòu)下降到最低位置時(shí)，懸臂11頂住限位塊，起到限位作用；機(jī)身12安置于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15上，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15由第二液壓馬達(dá)14和第三液壓馬達(dá)17帶動(dòng)做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。第二液壓缸馬達(dá)14和第三液壓馬達(dá)17固定于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，帶動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相對(duì)于底座做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。底座16通過(guò)地腳螺釘固定于水平地面。
[0012]如圖3所示，液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括第一回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)3、第二回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)14、第三回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)17、第一伸縮液壓缸2、第二伸縮液壓缸10、第三伸縮液壓缸13、第四伸縮液壓缸18、第一夾緊閥21、第二夾緊閥22、第三夾緊閥23、第四夾緊閥24、第一多路換向閥組19、第二多路換向閥組20、第一伺服閥25、第二伺服閥26、第三伺服閥27、第四伺服閥28、第五伺服閥29、第六伺服閥30和第七伺服閥31 ；
第二液壓馬達(dá)14、第三液壓馬達(dá)17、第一伺服閥25和第二伺服閥26組成驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)I 5的液壓系統(tǒng)；第二液壓缸10、第一夾緊閥21和第三伺服閥27組成驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)4的液壓系統(tǒng)；第三液壓缸13、第四液壓缸18、第二夾緊閥22、第三夾緊閥23、第四伺服閥28和第五伺服閥29組成舉升機(jī)構(gòu)9中的雙缸電液伺服同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；第一液壓缸2，第四夾緊閥24和第六伺服閥30組成驅(qū)動(dòng)抓手的夾取機(jī)構(gòu)I中的液壓系統(tǒng)；第一液壓馬達(dá)3和第七伺服閥31組成抓手的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)。
[0013]回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(第一液壓馬達(dá)3)的液壓系統(tǒng)油路為:一條油路從伺服閥P 口接入，伺服閥A 口接液壓馬達(dá)一端，液壓馬達(dá)另一端接伺服閥B 口，伺服閥T 口接另一條油路。擺動(dòng)機(jī)構(gòu)4、舉升機(jī)構(gòu)9及夾取機(jī)構(gòu)I的液壓系統(tǒng)油路為:一條油路從伺服閥P口接入，伺服閥A 口接液壓缸有桿腔，液壓馬達(dá)無(wú)桿腔接夾緊閥的入口，夾緊閥的出口接伺服閥B 口，伺服閥T 口接另一條油路。
[0014]回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(液壓馬達(dá)3)的液壓系統(tǒng)工作情況為:初始時(shí)，伺服閥P口 T 口流量相等，系統(tǒng)保持平衡。當(dāng)輸入指令信號(hào)推動(dòng)伺服閥閥芯朝一邊移動(dòng)。閥芯的位移打開了進(jìn)油口(P)與一個(gè)負(fù)載口之間的油路，溝通了回油口(T)與另一負(fù)載口之間的通道。油經(jīng)過(guò)伺服閥，進(jìn)入液壓馬達(dá)的一端，帶動(dòng)液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，液壓馬達(dá)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)或回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)做一個(gè)方向的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)輸入指令推到伺服閥向另一邊移動(dòng)時(shí)，液壓馬達(dá)向另一方向旋轉(zhuǎn)。
[0015]擺動(dòng)機(jī)構(gòu)4、舉升機(jī)構(gòu)9及夾取機(jī)構(gòu)I液壓系統(tǒng)工作情況為:初始時(shí)，伺服閥P 口T 口流量相等，系統(tǒng)保持平衡。當(dāng)輸入指令信號(hào)推動(dòng)伺服閥閥芯朝一邊移動(dòng)。閥芯的位移打開了進(jìn)油口(P)與一個(gè)負(fù)載口之間的油路，溝通了回油口(T)與另一負(fù)載口之間的通道。油經(jīng)過(guò)伺服閥，進(jìn)入液壓缸有桿腔的一端，帶動(dòng)液壓缸的活塞桿收縮，分別對(duì)應(yīng)各個(gè)機(jī)構(gòu)中的反應(yīng)為擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的后退，舉升機(jī)構(gòu)的下降，夾取機(jī)構(gòu)的夾緊。當(dāng)輸入指令推到伺服閥向另一邊移動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)各個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的前進(jìn)，舉升機(jī)構(gòu)的上升，夾取機(jī)構(gòu)的放松。
[0016]一種適用于重載和高溫生產(chǎn)工況下物料搬運(yùn)的五自由度液壓伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械手，其中五自由度機(jī)構(gòu)由三自由度的姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)和兩自由度的旋轉(zhuǎn)抓手組成。三自由度姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)由雙缸電液伺服同步驅(qū)動(dòng)舉升機(jī)構(gòu)、單缸電液伺服驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)及雙馬達(dá)電液伺服同步驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。兩自由度的旋轉(zhuǎn)抓手由單缸電液伺服驅(qū)動(dòng)夾取機(jī)構(gòu)和單馬達(dá)電液伺服驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成。液壓機(jī)械手采用PLP控制系統(tǒng)，運(yùn)用SETP7編寫控制程序。
[0017]所述的五個(gè)自由度分別是所述的夾取機(jī)構(gòu)的夾取自由度以及旋轉(zhuǎn)自由度；所述的舉升機(jī)構(gòu)的升降自由度；所述的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的伸縮自由度及所述的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)自由度。
[0018]所述雙缸電液伺服同步驅(qū)動(dòng)舉升機(jī)構(gòu)主要由兩個(gè)液壓缸、連桿、連接板、位移傳感器、壓力傳感器、伺服閥及油源等組成。所述舉升機(jī)構(gòu)由電液驅(qū)動(dòng)，通過(guò)伺服閥控制液壓缸有桿腔和無(wú)桿腔的油量來(lái)改變液壓桿的位置。兩個(gè)液壓缸的控制油路相同，并輸入相同的控制量，保證雙缸電液驅(qū)動(dòng)的同步性。所述的位移傳感器用于監(jiān)測(cè)液壓缸的工作位置同步誤差，所述的壓力傳感器用于監(jiān)測(cè)液壓缸的運(yùn)行位置。
[0019]所述單缸電液伺服驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由液壓缸、連桿、連接板、位移傳感器、壓力傳感器、伺服閥及油源等組成。所述擺動(dòng)機(jī)構(gòu)由電液驅(qū)動(dòng)，通過(guò)伺服閥控制液壓缸有桿腔和無(wú)桿腔的油量來(lái)改變液壓桿的位置。所述的壓力傳感器用于監(jiān)測(cè)液壓缸的運(yùn)行位置。
[0020]所述雙馬達(dá)電液伺服同步驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由兩個(gè)液壓馬達(dá)、油源、伺服閥及底板等組成。雙馬達(dá)電液伺服同步驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由電液驅(qū)動(dòng)，通過(guò)伺服閥控制液壓馬達(dá)，帶動(dòng)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)多級(jí)傳遞將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給轉(zhuǎn)盤軸，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手整體的轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)抓取成功時(shí)，利用電液壓控制其旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)移所夾取高溫工件。
[0021]所述電液伺服驅(qū)動(dòng)夾取機(jī)構(gòu)由液壓缸、連桿、伺服閥及油源等組成。夾取機(jī)構(gòu)中的主要結(jié)構(gòu)為一平行四邊形機(jī)構(gòu)，通過(guò)電液驅(qū)動(dòng)，由伺服閥控制液壓缸中伸縮桿的運(yùn)動(dòng)，改變平行四邊形機(jī)構(gòu)的形狀，從而實(shí)現(xiàn)抓手的夾緊和放松。
[0022]所述單馬達(dá)電液伺服驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由液壓馬達(dá)、連桿、伺服閥及油源等組成。旋轉(zhuǎn)部分由電液驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)液壓馬達(dá)運(yùn)動(dòng)，由于馬達(dá)與夾取機(jī)構(gòu)同軸，可將這種運(yùn)動(dòng)傳遞給夾取機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)多角度夾取工件或夾取后工件圓周位置的調(diào)整。夾取機(jī)構(gòu)中心軸與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓馬達(dá)通過(guò)聯(lián)軸器相連，液壓馬達(dá)固定于平板上。
[0023]所述的PLP控制系統(tǒng)部分主要由PPU、信號(hào)、功能、接口等模塊和通信處理器、編程設(shè)備組成，是一類可編程的控制器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制五自由度液壓伺服機(jī)械手及其運(yùn)動(dòng)過(guò)程。機(jī)械手的擺動(dòng)控制及舉升控制通過(guò)應(yīng)用PLP實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃，帶動(dòng)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)和舉升機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)整個(gè)機(jī)械手，為使傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，所述的兩個(gè)液壓缸應(yīng)有兩個(gè)置于機(jī)械臂的中部，而且同步運(yùn)動(dòng)，一橫一縱控制機(jī)械手的上下前后運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的有效抓取。
【權(quán)利要求】
1.一種五自由度液壓伺服機(jī)械手包括夾取機(jī)構(gòu)、第一液壓缸、第一液壓馬達(dá)、擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、第一連桿、連接板、夾板、第二連桿、舉升機(jī)構(gòu)、第二液壓缸、懸臂、機(jī)身、第三液壓缸、第二液壓馬達(dá)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、底座、第三液壓馬達(dá)和第四液壓缸； 其特征在于:所述的夾取機(jī)構(gòu)為一個(gè)鉗形抓手，由第一液壓缸帶動(dòng)活塞桿的伸縮控制鉗形抓手的開合；夾取機(jī)構(gòu)的末端通過(guò)聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的第一液壓馬達(dá)的輸出軸相連，第一液壓馬達(dá)通過(guò)輸出軸能帶動(dòng)夾取機(jī)構(gòu)以聯(lián)軸器為軸線旋轉(zhuǎn)； 所述的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)為四根首尾相接的連桿組成的平行四邊形機(jī)構(gòu)，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)第一鉸接端的兩側(cè)分別依次與一塊三角形連接板的一個(gè)頂角、一塊夾板沿長(zhǎng)度方向上的一端鉸鏈連接，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)與第一鉸接端相鄰的短邊上的一個(gè)鉸接端的兩側(cè)分別與一塊連接板的另一個(gè)頂角鉸鏈連接，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)中遠(yuǎn)離機(jī)身側(cè)的長(zhǎng)邊中上部與第一連桿一端鉸鏈連接，第一連桿另一端與第二液壓缸的活塞桿相連，第二液壓缸末端通過(guò)鉸鏈固定于機(jī)身上，液壓缸通過(guò)連桿帶動(dòng)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)做伸縮運(yùn)動(dòng)；第一液壓馬達(dá)與支架固連，支架兩個(gè)鉸接點(diǎn)與擺動(dòng)機(jī)構(gòu)下端鉸接端點(diǎn)鉸鏈聯(lián)接； 所述的舉升機(jī)構(gòu)為由夾板、第二連桿及連接板與機(jī)身上一固定點(diǎn)組成的平行四邊形機(jī)構(gòu)，第二連桿一端與三角形連接板的最后一個(gè)頂角連接，第二連桿的另一端與機(jī)身頂部一點(diǎn)鉸鏈連接，夾板沿長(zhǎng)度方向上的另一端與機(jī)身上另一點(diǎn)鉸鏈連接，舉升機(jī)構(gòu)由第三液壓缸驅(qū)動(dòng)，靠近夾板沿長(zhǎng)度方向上的另一端的五等分點(diǎn)處通過(guò)連桿與第三液壓缸、第四液壓缸的活塞桿鉸鏈連接，液壓缸帶動(dòng)舉升機(jī)構(gòu)做升降運(yùn)動(dòng)，第三液壓缸底部通過(guò)鉸鏈固定于機(jī)身；懸臂的一端固定在機(jī)身上，舉升機(jī)構(gòu)的夾板外側(cè)設(shè)有限位塊，當(dāng)舉升機(jī)構(gòu)下降到最低位置時(shí)，懸臂頂住限位塊，起到限位作用；機(jī)身安置于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由第二液壓馬達(dá)和第三液壓馬達(dá)帶動(dòng)做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；第二液壓缸馬達(dá)和第三液壓馬達(dá)固定于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，帶動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相對(duì)于底座做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；底座通過(guò)地腳螺釘固定于水平地面； 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括第一回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)、第二回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)、第三回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)、第一伸縮液壓缸、第二伸縮液壓缸、第三伸縮液壓缸、第四伸縮液壓缸、第一夾緊閥、第二夾緊閥、第三夾緊閥、第四夾緊閥、第一多路換向閥組、第二多路換向閥組、第一伺服閥、第二伺服閥、第三伺服閥、第四伺服閥、第五伺服閥、第六伺服閥和第七伺服閥； 第二液壓馬達(dá)、第三液壓馬達(dá)、第一伺服閥和第二伺服閥組成驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)；第二液壓缸、第一夾緊閥和第三伺服閥組成驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)；第三液壓缸、第四液壓缸、第二夾緊閥、第三夾緊閥、第四伺服閥和第五伺服閥組成舉升機(jī)構(gòu)中的雙缸電液伺服同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；第一液壓缸，第四夾緊閥和第六伺服閥組成驅(qū)動(dòng)抓手的夾取機(jī)構(gòu)中的液壓系統(tǒng)；第一液壓馬達(dá)和第七伺服閥組成抓手的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)； 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)油路為:一條油路從伺服閥P 口接入，伺服閥A 口接液壓馬達(dá)一端，液壓馬達(dá)另一端接伺服閥B 口，伺服閥T 口接另一條油路；擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、舉升機(jī)構(gòu)及夾取機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)油路為:一條油路從伺服閥P 口接入，伺服閥A 口接液壓缸有桿腔，液壓馬達(dá)無(wú)桿腔接夾緊閥的入口，夾緊閥的出口接伺服閥B 口，伺服閥T 口接另一條油路。
【文檔編號(hào)】B25J13/00GK103538070SQ201310452442
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】倪敬, 李斌, 蒙臻, 劉湘琪 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)