本發(fā)明涉及機械領域，特別是一種用于裝配作業(yè)的伺服驅(qū)動多桿式變自由度機械手臂。

背景技術：

這幾年來，由于勞動力市場的人員緊缺，人力成本逐年攀升，促進了裝配作業(yè)機械手臂在裝配作業(yè)中的廣泛應用。裝配作業(yè)機械手臂有機械式和液壓式兩種類型，目前裝配作業(yè)機械手臂大多數(shù)是液壓驅(qū)動，由于液壓傳動采用液壓油作為傳遞動力的介質(zhì)，存在以下問題：其起動性較差，容易因為內(nèi)部元件磨損后產(chǎn)生泄漏，而且泄漏的液壓油會污染環(huán)境；液壓油受溫度影響較大，總效率較低，有時有噪音和振動。有時會出現(xiàn)過熱，工作無力等現(xiàn)象；液壓元件加工精度要求高，裝配要求嚴格，制造較為困難，使用中維修保養(yǎng)要求技術較高，難度較大。隨著裝配作業(yè)機械手臂功能的增加，其液壓系統(tǒng)越來越復雜，出現(xiàn)故障更具有突然性、隱蔽性。機械式裝配作業(yè)機械手臂是利用機械傳動件實現(xiàn)裝配動作，具有堅固耐用等優(yōu)點，但是傳統(tǒng)的單自由度機械式裝配作業(yè)機械手臂不能完成復雜的動作，應用范圍十分有限，機械式可控機構電動裝配作業(yè)機械手臂，用連桿機構取代了液壓傳動，當主動桿由伺服電機驅(qū)動時，容易實現(xiàn)自動化、數(shù)控化控制，解決了液壓系統(tǒng)存在的一些不足，但存在需要配備與連桿機構自由度同等數(shù)量的控制電機來進行控制結(jié)構復雜帶來的機構重量、運動慣量大和成本高的問題。

變自由度機構通過組合出新的拓撲結(jié)構來適應不同階段的功能要求。目前能應用于 實際的變自由度機構還很少，未見到過應用于裝配作業(yè)機械手臂的變自由度機構。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種伺服電機驅(qū)動連桿式可變自由度裝配作業(yè)機械手臂，克服液壓式裝配作業(yè)機械手臂液壓系統(tǒng)元件精度要求高、結(jié)構復雜、易漏油等缺點，克服開鏈結(jié)構的驅(qū)動電機都需要安裝在關節(jié)位置的缺點，并使得可控驅(qū)動電機的數(shù)量小于裝配作業(yè)機械手臂連桿機構的自由度，克服現(xiàn)有機械式電動裝配作業(yè)機械手臂構需要配備與連桿機構自由度同等數(shù)量的控制電機來進行控制的缺點，簡化結(jié)構的復雜程度，降低機構的重量、運動慣量、體積和成本。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于裝配作業(yè)的伺服驅(qū)動多桿式變自由度機械手臂，由底座1、主動桿13、第一連桿15、第一連接件5、第四連桿4、大臂2、手腕連桿6、第二連桿22、第三連桿26、、手腕27、裝配夾持手爪28、伺服驅(qū)動裝置、第一鎖緊裝置23以及第二鎖緊裝置24組成；所述大臂2通過第一轉(zhuǎn)動副10連接在底座上，大臂2另一端通過第三轉(zhuǎn)動副8與手腕連桿6相連接；所述主動桿13通過第五轉(zhuǎn)動副12與底座1連接，另一端通過第六轉(zhuǎn)動副14與第一連桿15連接，第一連桿15通過第七轉(zhuǎn)動副16與第一連接件5連接；所述第一連接件5通過第八轉(zhuǎn)動副17與第二連桿22連接，第二連桿22另一端通過第九轉(zhuǎn)動副7與手腕連桿6連接；所述第四連桿4通過第十三轉(zhuǎn)動副20與底座1相連接，一端通過第十轉(zhuǎn)動副18與第一連接件5相連接，中部通過第十一轉(zhuǎn)動副19與第三連桿26相連接，第三連桿26另一端通過轉(zhuǎn)動副25與大臂2相連接；所述第一鎖緊裝置23和第二鎖緊裝置24分別安裝在第七轉(zhuǎn)動副16和第十一轉(zhuǎn)動副19上，根據(jù)不同工況適時鎖緊；伺服驅(qū)動裝置包括第一伺服電機，與主動桿13連接以驅(qū)動其轉(zhuǎn)動；第一鎖緊裝置23和第二鎖緊裝置24采用電磁方式進行鎖緊。

本發(fā)明采用可控多桿閉鏈機構，克服了開鏈結(jié)構的驅(qū)動電機都需要安裝在關節(jié)位置的缺點，提高了手臂運行的平穩(wěn)性和可靠性，無累積誤差，精度較高；結(jié)構緊湊，剛度高，承載能力大、慣量低、動態(tài)性能好、手臂運動軌跡靈活多樣化。在連桿機構上加裝鎖緊裝置，并讓其根據(jù)機構的不同工況鎖緊和放松特定的轉(zhuǎn)動副，適時降低了機構的自由度，實現(xiàn)了在完成預期要求的情況下，使用的可控驅(qū)動電機的數(shù)量小于裝配作業(yè)機械手臂連桿機構的自由度，利用一個主動桿即可實現(xiàn)二自由度裝配作業(yè)，克服現(xiàn)有裝配作業(yè)機械手臂需要配備與連桿機構自由度同等數(shù)量的控制電機來進行控制的缺點,簡化結(jié)構的復雜程度，降低機構的重量、運動慣量、體積和成本，增加了機構的可控性和穩(wěn)定性，提高了工作效率。同時也克服了液壓式裝配作業(yè)機械手臂液壓系統(tǒng)元件精度要求高、結(jié)構復雜、易漏油、可靠性差、傳動效率低等缺點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的一種用于裝配作業(yè)的伺服驅(qū)動多桿式變自由度機械手臂的結(jié)構示意圖。

具體實施方式

一種用于裝配作業(yè)的伺服驅(qū)動多桿式變自由度機械手臂，由底座1、主動桿13、第一連桿15、第一連接件5、第四連桿4、大臂2、手腕連桿6、第二連桿22、第三連桿26、、手腕27、裝配夾持手爪28、伺服驅(qū)動裝置、第一鎖緊裝置23以及第二鎖緊裝置24組成； 所述底座1安裝在可移動回轉(zhuǎn)平臺上；所述大臂2通過第一轉(zhuǎn)動副10連接在底座上，大臂2另一端通過第三轉(zhuǎn)動副8與手腕連桿6相連接；所述主動桿13通過第五轉(zhuǎn)動副12與底座1連接，另一端通過第六轉(zhuǎn)動副14與第一連桿15連接，第一連桿15通過第七轉(zhuǎn)動副16與第一連接件5連接；所述第一連接件5通過第八轉(zhuǎn)動副17與第二連桿22連接，第二連桿22另一端通過第九轉(zhuǎn)動副7與手腕連桿6連接；所述第四連桿4通過第十三轉(zhuǎn)動副20與底座1相連接，一端通過第十轉(zhuǎn)動副18與第一連接件5相連接，中部通過第十一轉(zhuǎn)動副19與第三連桿26相連接，第三連桿26另一端通過轉(zhuǎn)動副25與大臂2相連接；所述第一鎖緊裝置23和第二鎖緊裝置24分別安裝在第七轉(zhuǎn)動副16和第十一轉(zhuǎn)動副19上，根據(jù)不同工況適時鎖緊；伺服驅(qū)動裝置包括第一伺服電機，與主動桿13連接以驅(qū)動其轉(zhuǎn)動；第一鎖緊裝置23和第二鎖緊裝置24采用電磁方式進行鎖緊。

在各個工況工作中，升降工況時，第一鎖緊裝置23和第二鎖緊裝置24鎖緊，第七轉(zhuǎn)動副16與第十一轉(zhuǎn)動副19失去自由度，此時主動桿13通過第一連桿15、第三連桿26、第一連接件5,、第四連桿4、大臂2、第二連桿22的共同作用將手腕連桿6升降。手腕連桿6單獨俯仰工況時，第一鎖緊裝置23打開，第七轉(zhuǎn)動副16恢復自由度，第二鎖緊裝置24鎖緊，第十一轉(zhuǎn)動副19失去自由度，此時主動桿13通過第一連桿15、第一連接件5以及第二連桿22的作用下使手腕連桿6俯仰。第一鎖緊裝置7和第二鎖緊裝置29根據(jù)不同的作業(yè)工況，分別選擇緊鎖或打開，共同完成大臂2升降、手腕連桿6與手腕27的俯仰等運動，實現(xiàn)裝配夾持手爪28的裝配作業(yè)，第一鎖緊裝置23和第二鎖緊裝置24可采用電磁方式進行鎖緊，控制容易實現(xiàn)。