一種采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)可變自由度連桿式涂裝作業(yè)機(jī)械臂的制作方法

發(fā)明涉及機(jī)械領(lǐng)域，特別是一種采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)可變自由度連桿式涂裝作業(yè)機(jī)械臂。

背景技術(shù)：

這幾年來，由于勞動(dòng)力市場(chǎng)的人員緊缺，人力成本逐年攀升，促進(jìn)了涂裝作業(yè)機(jī)械臂在涂裝作業(yè)中的廣泛應(yīng)用。涂裝作業(yè)機(jī)械臂有機(jī)械式和液壓式兩種類型，目前涂裝作業(yè)機(jī)械臂的機(jī)械臂大多數(shù)是液壓驅(qū)動(dòng)，由于液壓傳動(dòng)采用液壓油作為傳遞動(dòng)力的介質(zhì)，存在以下問題：其起動(dòng)性較差，容易因?yàn)閮?nèi)部元件磨損后產(chǎn)生泄漏，而且泄漏的液壓油會(huì)污染環(huán)境；液壓油受溫度影響較大，總效率較低，有時(shí)有噪音和振動(dòng)。有時(shí)會(huì)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(yán)格，制造較為困難，使用中維修保養(yǎng)要求技術(shù)較高，難度較大。隨著涂裝作業(yè)機(jī)械臂功能的增加，其液壓系統(tǒng)越來越復(fù)雜，出現(xiàn)故障更具有突然性、隱蔽性。機(jī)械式涂裝作業(yè)機(jī)械臂是利用機(jī)械傳動(dòng)件實(shí)現(xiàn)涂裝作業(yè)動(dòng)作，具有堅(jiān)固耐用等優(yōu)點(diǎn)，但是傳統(tǒng)的單自由度機(jī)械式涂裝作業(yè)機(jī)械臂不能完成復(fù)雜的動(dòng)作，應(yīng)用范圍十分有限，機(jī)械式可控機(jī)構(gòu)電動(dòng)涂裝作業(yè)機(jī)械臂，用連桿機(jī)構(gòu)取代了液壓傳動(dòng)，當(dāng)主動(dòng)桿由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(jī)構(gòu)自由度同等數(shù)量的控制電機(jī)來進(jìn)行控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜帶來的機(jī)構(gòu)重量、運(yùn)動(dòng)慣量大和成本高的問題。

變自由度機(jī)構(gòu)通過組合出新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來適應(yīng)不同階段的功能要求。目前能應(yīng)用于 實(shí)際的變自由度機(jī)構(gòu)還很少，未見到過應(yīng)用于涂裝作業(yè)機(jī)械臂的變自由度機(jī)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)可變自由度連桿式涂裝作業(yè)機(jī)械臂，克服液壓式涂裝作業(yè)機(jī)械臂液壓系統(tǒng)元件精度要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易漏油等缺點(diǎn)，克服開鏈結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)都需要安裝在關(guān)節(jié)位置的缺點(diǎn)，并使得可控驅(qū)動(dòng)電機(jī)的數(shù)量小于涂裝作業(yè)機(jī)械臂連桿機(jī)構(gòu)的自由度，克服現(xiàn)有機(jī)械式電動(dòng)涂裝作業(yè)機(jī)械臂構(gòu)需要配備與連桿機(jī)構(gòu)自由度同等數(shù)量的控制電機(jī)來進(jìn)行控制的缺點(diǎn)，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，降低機(jī)構(gòu)的重量、運(yùn)動(dòng)慣量、體積和成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)可變自由度連桿式涂裝作業(yè)機(jī)械臂，包括底座1、大臂升降機(jī)構(gòu)、手腕連桿俯仰機(jī)構(gòu)、手腕27、噴嘴28、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、第一鎖緊裝置5和第二鎖緊裝置22； 所述大臂升降機(jī)構(gòu)包括大臂20、第一連桿3和第二連桿6，所述大臂20一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副19與底座1連接，另一端通過第六轉(zhuǎn)動(dòng)副8與手腕連桿9連接；所述第一連桿3一端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副2與底座1連接，另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副4與第二連桿6一端連接，第二連桿6另一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副21與大臂20連接；所述手腕連桿俯仰機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)桿17、第三連桿15、連接件13和第四連桿11，所述主動(dòng)桿17一端通過第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副18與底座1連接，另一端通過第十轉(zhuǎn)動(dòng)副16與第三連桿15一端連接，第三連桿15另一端通過第九轉(zhuǎn)動(dòng)副14與連接件13的第一個(gè)端連接，所述第四連桿11一端通過第八轉(zhuǎn)動(dòng)副12與連接件13的第二個(gè)端連接，另一端通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副10與手腕連桿9連接，連接件13的第三個(gè)端通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副7與大臂20連接；所述第一鎖緊裝置5和第二鎖緊裝置22分別安裝在第二轉(zhuǎn)動(dòng)副4和第五轉(zhuǎn)動(dòng)副7上，能夠按照涂裝作業(yè)機(jī)械臂構(gòu)不同的工況進(jìn)行適時(shí)鎖緊；伺服驅(qū)動(dòng)裝置包括第一伺服電機(jī)與主動(dòng)桿17連接以驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)； 第一鎖緊裝置5和第二鎖緊裝置22采用電磁方式進(jìn)行鎖緊。

本發(fā)明一種伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)連桿式可變自由度涂裝作業(yè)機(jī)械臂采用可控多桿閉鏈機(jī)構(gòu)，克服了開鏈結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)都需要安裝在關(guān)節(jié)位置的缺點(diǎn)，提高了手臂運(yùn)行的平穩(wěn)性和可靠性，無累積誤差，精度較高；結(jié)構(gòu)緊湊，剛度高，承載能力大、慣量低、動(dòng)態(tài)性能好、手臂運(yùn)動(dòng)軌跡靈活多樣化。在連桿機(jī)構(gòu)上加裝鎖緊裝置，并讓其根據(jù)機(jī)構(gòu)的不同工況鎖緊和放松特定的轉(zhuǎn)動(dòng)副，適時(shí)降低了機(jī)構(gòu)的自由度，實(shí)現(xiàn)了在完成預(yù)期要求的情況下，使用的可控驅(qū)動(dòng)電機(jī)的數(shù)量小于涂裝作業(yè)機(jī)械臂連桿機(jī)構(gòu)的自由度，利用一主動(dòng)桿即可實(shí)現(xiàn)二自由度涂裝作業(yè)作業(yè)，克服現(xiàn)有涂裝作業(yè)機(jī)械臂需要配備與連桿機(jī)構(gòu)自由度同等數(shù)量的控制電機(jī)來進(jìn)行控制的缺點(diǎn),簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，降低機(jī)構(gòu)的重量、運(yùn)動(dòng)慣量、體積和成本，增加了機(jī)構(gòu)的可控性和穩(wěn)定性，提高了工作效率。同時(shí)也克服了液壓式涂裝作業(yè)機(jī)械臂液壓系統(tǒng)元件精度要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易漏油、可靠性差、傳動(dòng)效率低等缺點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述一種采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)可變自由度連桿式涂裝作業(yè)機(jī)械臂示意圖。

具體實(shí)施方式

一種采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)可變自由度連桿式涂裝作業(yè)機(jī)械臂，包括底座1、大臂升降機(jī)構(gòu)、手腕連桿俯仰機(jī)構(gòu)、手腕27、噴嘴28、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、第一鎖緊裝置5和第二鎖緊裝置22；所述底座1安裝在可移動(dòng)回轉(zhuǎn)平臺(tái)上；所述大臂升降機(jī)構(gòu)包括大臂20、第一連桿3和第二連桿6，所述大臂20一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副19與底座1連接，另一端通過第六轉(zhuǎn)動(dòng)副8與手腕連桿9連接；所述第一連桿3一端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副2與底座1連接，另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副4與第二連桿6一端連接，第二連桿6另一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副21與大臂20連接；所述手腕連桿俯仰機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)桿17、第三連桿15、連接件13和第四連桿11，所述主動(dòng)桿17一端通過第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副18與底座1連接，另一端通過第十轉(zhuǎn)動(dòng)副16與第三連桿15一端連接，第三連桿15另一端通過第九轉(zhuǎn)動(dòng)副14與連接件13的第一個(gè)端連接，所述第四連桿11一端通過第八轉(zhuǎn)動(dòng)副12與連接件13的第二個(gè)端連接，另一端通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副10與手腕連桿9連接，連接件13的第三個(gè)端通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副7與大臂20連接；所述第一鎖緊裝置5和第二鎖緊裝置22分別安裝在第二轉(zhuǎn)動(dòng)副4和第五轉(zhuǎn)動(dòng)副7上，能夠按照涂裝作業(yè)機(jī)械臂構(gòu)不同的工況進(jìn)行適時(shí)鎖緊；伺服驅(qū)動(dòng)裝置包括第一伺服電機(jī)與主動(dòng)桿17連接以驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)； 第一鎖緊裝置5和第二鎖緊裝置22采用電磁方式進(jìn)行鎖緊。

在工作中，大臂20升降時(shí)，第一鎖緊裝置5打開，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副4恢復(fù)自由度，第二鎖緊裝置22鎖緊，第五轉(zhuǎn)動(dòng)副7失去自由度，此時(shí)，大臂20在主動(dòng)桿17作用下升降。手腕連桿9單獨(dú)俯仰時(shí)，第二鎖緊裝置22打開，第五轉(zhuǎn)動(dòng)副7恢復(fù)自由度，第一鎖緊裝置5鎖緊，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副4失去自由度，大臂20相對(duì)底座1失去自由度，此時(shí)手腕連桿9在主動(dòng)桿17驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)俯仰。在整個(gè)涂裝作業(yè)作業(yè)過程中，第一鎖緊裝置5和第二鎖緊裝置22根據(jù)不同的作業(yè)工況，分別選擇緊鎖或打開，共同完成大臂升降、手腕連桿12與手腕27的俯仰等運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)噴嘴28的涂裝作業(yè)作業(yè)。第一鎖緊裝置5和第二鎖緊裝置22采用電磁方式進(jìn)行鎖緊，控制容易實(shí)現(xiàn)。