多功能高空作業機械臂的製作方法
2023-12-11 11:07:37 1
專利名稱：多功能高空作業機械臂的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種工程機械，具體涉及一種在高空進行作業的多功能高空作業機械臂；是一種在電力、園林、市政等領域進行高空作業的裝置。最適合高空電力設施及市政設施的安裝、維護、檢測等，園林高大樹木的修枝、噴灑、清洗、檢測等。技術背景目前，高空作業多是將人員及工具，通過可升降移動的工作平臺送至高空作業處進行施工。受工作平臺自身載荷和人員力量的限制，高空工作人員無法攜帶重量較大的工具設備進行施工，在很多情況下只能通過人力作業，施工作業效率低、勞動強度大。而由於受到工作平臺外形尺寸的影響，使得這種高空作業方式無法進入狹小空間進行作業，限制了高空作業平臺的適用領域。另外，載人高空作業對安全性要求非常高，但目前的系統中雖有多重保護卻也不能完全解決人員在高空中施工危險性大的問題，無法完全避免可能出現的車毀人亡的安全事故。
發明內容本實用新型的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種多功能高空作業機械臂，該機械臂方便快捷、安全可靠、功能強大的能夠代替工作人員高空施工的自動化無人高空作業設備。本實用新型是以如下技術方案實現的一種多功能高空作業機械臂，在運載動力車的車架上，安裝有三自由度宏動作業裝置(相當於現有技術中的普通機械臂)，其特徵在於，在所述的三自由度宏動作業裝置的頂端，還安裝有多自由度微動作業裝置；在該多自由度微動作業裝置的頂端，設有選擇搭載各種工具單元的工具連接架。以上方案中所述的三自由度宏動作業裝置(簡稱宏動裝置)，具有迴轉、變幅和伸縮等自由度。具體地說，所述的宏動作業裝置，是一個包括有帶迴轉支撐的轉臺、伸縮臂、變幅油缸及伸縮油缸的基本機械臂。例如，可以是採用以下結構的基本機械臂設有帶迴轉支撐的轉臺；伸縮臂用鉸軸與該帶迴轉支撐的轉臺鉸接；變幅油缸底座用鉸軸與該帶迴轉支撐的轉臺鉸接；所述變幅油缸端部用鉸軸與伸縮臂的基本臂鉸接，伸縮油缸底部固定於該基本臂上，伸縮油缸端部用鉸軸與伸縮臂的二級臂鉸接。所述的宏動作業裝置也可以採用現有技術中的、與該舉例的結構不同的其他基本機械臂結構。以上方案中所述微動作業裝置(簡稱微動裝置)由多自由度的多關節串聯機械臂構成，可進行水平伸縮、水平旋轉、垂直擺動和軸向旋轉，獨立的四軸運動。具體地說，所述的多自由度微動作業裝置，是一個設置在上述基本機械臂頂端的、 包括託架、垂直擺動油缸、水平滑動架、伸縮油缸、水平迴轉馬達、軸向旋轉馬達及工具連接架的工作端機械臂。例如，可以採用以下結構託架用鉸軸與伸縮臂二級臂端部進行鉸接， 垂直擺動油缸底部用鉸軸與伸縮臂二級臂端部進行鉸接，垂直擺動油缸端部用鉸軸與託架
3進行鉸接，水平滑動架置於託架的滑道內，伸縮油缸底部用鉸軸與託架進行鉸接，伸縮油缸端部用鉸軸與水平滑動架進行鉸接，水平迴轉馬達與水平滑動架連接，軸向旋轉馬達與水平迴轉馬達連接，工具連接架連接在軸向旋轉馬達，作業工具可連接在工具連接架的固定孔處。所述的多自由度微動作業裝置，也可以採用現有技術中的、與該舉例的結構不同的其他基本機械臂結構。所述的可選擇搭載的各種工具單元，是指可以選擇搭載液壓油鋸、液壓油鑽、液壓鉗、液壓剪、等液壓工具單元。在微動作業裝置上，通過選擇搭載一種液壓工具單元，連接上液壓動力接口後，進行工作，可選擇搭載液壓油鋸、液壓油鑽、液壓鉗、液壓剪、等液壓工具單元。在宏動裝置上布設管路則可擴展搭載水泡、噴槍等裝置進行噴塗、清洗的工作，在微動作業裝置上搭載攝影像設備則可在地面對高空中物體進行多角度的觀察檢測，所述微動作業裝置由多自由度的多關節串聯機械臂構成，可進行水平伸縮、水平旋轉、垂直擺動和軸向旋轉，獨立的四軸運動。全部操作皆是在運載動力車上的操作臺上或無線遙操作進行，所以無需人員在高空中作業，由於採用宏動裝置先將工具送入工作區，再由微動裝置進行精確定位，該裝置具有安全、可靠、快捷、方便的特點。工作過程是多功能高空作業機器臂到達需工作的地面位置。該設備的宏動裝置通過轉臺的迴轉，臂架的伸縮、變幅，使微動裝置接近工作區域內，即進行初步定位。操縱微動裝置進行水平伸縮，水平擺動、垂直擺動及軸向旋轉，可進行上、下、左、右、前、後位置的變化，即可完成在笛卡爾空間坐標系的三維旋轉與伸縮動作，對工具進行精確定位，到達指定的工作位置，工具進行工作。本實用新型的有益效果是自動化程度高，安全性好，方便快捷，工作效率高、適應範圍廣。
圖1是本實用新型總體結構示意圖；圖2是宏動裝置結構示意圖；圖3是微動裝置結構示意圖；圖4是微動裝置右視圖。圖中1、運載動力車，2、宏動作業裝置，3、微動作業裝置，4、車架，2-1、帶迴轉支撐的轉臺，2-2、伸縮臂，2-3、變幅油缸，2-4、伸縮油缸，3-1、託架，3_2、垂直擺動油缸，3_3、水平伸縮架，3-4、伸縮油缸，3-5、水平迴轉馬達，3-6、軸向旋轉馬達、3-7、工具連接架。
具體實施方式
實施例1，如圖1所示，多功能高空作業機器臂有運載動力車1，在運載動力車車架2上裝設有能在車架4上能迴轉、變幅和伸縮的三自由度宏動作業裝置3和可搭載工具進行水平伸縮、水平擺動、垂直擺動和軸向旋轉，多自由度的微動作業裝置4。運載動力車 1可採用二類汽車底盤或自行式底盤，圖1隻給出二類汽車底盤的連接，自行式底盤的連接亦相同。[0023]如圖2所示，宏動作業裝置包括帶迴轉支撐的轉臺2-1，伸縮臂2-2，變幅油缸2-3， 伸縮油缸2-4。帶迴轉支撐的轉臺2-1與車架2連接，伸縮臂2-2用鉸軸與帶迴轉支撐的轉臺2-1鉸接，變幅油缸2-3底座用鉸軸與帶迴轉支撐的轉臺2-1鉸接，變幅油缸2-3端部用鉸軸與伸縮臂2-2基本臂鉸接，伸縮油缸2-4底部固定於基本臂上，伸縮油缸2-4端部用鉸軸與伸縮臂2-1 二級臂鉸接。如圖3、圖4所示，微動作業裝置包括託架3-1，垂直擺動油缸3-2，水平滑動架 3-3，伸縮油缸3-4，水平迴轉馬達3-5，軸向旋轉馬達3-6，工具連接架3_7。託架3_1用鉸軸與伸縮臂2-2 二級臂端部進行鉸接，垂直擺動油缸3-2底部用鉸軸與伸縮臂2-2 二級臂端部進行鉸接，垂直擺動油缸3-2端部用鉸軸與託架3-1進行鉸接，水平滑動架3-3置於託架3-1的滑道內，伸縮油缸3-4底部用鉸軸與託架3-1進行鉸接，伸縮油缸3-4端部用鉸軸與水平滑動架3-3進行鉸接，水平迴轉馬達3-5與水平滑動架3-3連接，軸向旋轉馬達3-6 與水平迴轉馬達3-5連接，工具連接架3-7連接在軸向旋轉馬達3-6，作業工具(未給圖)可連接在工具連接架3-7的固定孔處。本發明的工作原理如下多功能高空作業機器臂到達需工作的地面位置，宏動裝置上帶迴轉支撐的轉臺
2-1可以作360度的迴轉，帶動裝有工具的微動裝置從任何角度接近高空中的作業目標，變幅油缸2-3的伸縮可以帶動伸縮臂2-2，以調整微動裝置的高度和工作幅度，伸縮油缸2-4 的伸縮可以帶動伸縮臂2-2伸長或縮短，可以調整微動裝置的高度和幅度。當宏動裝置將微動裝置送入工作區域後，啟動微動工作裝置，進行精確定位，垂直擺動油缸3-2的伸縮可以調節託架3-1對於水平面的角度，帶動工具連接架3-7對水平面的角度亦進行調整，伸縮油缸3-4的伸縮通過水平滑動架3-3的位移可以調節工具連接架
3-7相對於託架3-1的前後位置，水平迴轉馬達3-5可以作360度的迴轉，帶動裝有工具連接架的從任何角度接近作業目標，軸向旋轉馬達3-6作360度的迴轉，使工具連接架3-7上搭載的工具從不同的軸向方位接近作業目標進行工作。其多自由度動作，可進行上、下、左、 右、前、後位置的變化，即可完成在笛卡爾空間坐標系的三維旋轉與伸縮動作。裝設在運載動力車上的液壓系統為上述各種動作的油缸、迴轉馬達和液壓工具輸送液壓動力，安裝在運載動力車上的操作臺控制宏動裝置、微動裝置和工具的啟閉。
權利要求1.一種多功能高空作業機械臂，在運載動力車的車架上，安裝有三自由度宏動作業裝置，其特徵在於，在所述的三自由度宏動作業裝置的頂端，還安裝有多自由度微動作業裝置；在該多自由度微動作業裝置的頂端，設有選擇搭載各種工具單元的工具連接架。
2.根據權利要求1所述的多功能高空作業機械臂，其特徵在於，所述的宏動作業裝置， 是一個包括有帶迴轉支撐的轉臺、伸縮臂、變幅油缸及伸縮油缸的基本機械臂。
3.根據權利要求2所述的多功能高空作業機械臂，其特徵在於，所述的宏動作業裝置是採用以下結構的基本機械臂設有帶迴轉支撐的轉臺；伸縮臂用鉸軸與該帶迴轉支撐的轉臺鉸接；變幅油缸底座用鉸軸與該帶迴轉支撐的轉臺鉸接；所述變幅油缸端部用鉸軸與伸縮臂的基本臂鉸接，伸縮油缸底部固定於該基本臂上，伸縮油缸端部用鉸軸與伸縮臂的二級臂鉸接。
4.根據權利要求1所述的多功能高空作業機械臂，其特徵在於，所述的多自由度微動作業裝置，是一個設置在上述基本機械臂頂端的、包括託架、垂直擺動油缸、水平滑動架、伸縮油缸、水平迴轉馬達、軸向旋轉馬達及工具連接架的工作端機械臂。
5.根據權利要求4所述的多功能高空作業機械臂，其特徵在於，所述的多自由度微動作業裝置採用以下結構託架用鉸軸與伸縮臂二級臂端部進行鉸接，垂直擺動油缸底部用鉸軸與伸縮臂二級臂端部進行鉸接，垂直擺動油缸端部用鉸軸與託架進行鉸接，水平滑動架置於託架的滑道內，伸縮油缸底部用鉸軸與託架進行鉸接，伸縮油缸端部用鉸軸與水平滑動架進行鉸接，水平迴轉馬達與水平滑動架連接，軸向旋轉馬達與水平迴轉馬達連接，工具連接架連接在軸向旋轉馬達，作業工具可連接在工具連接架的固定孔處。
6.根據權利要求廣5之一所述的多功能高空作業機械臂，其特徵在於，所述的可選擇搭載的各種工具單元是指選擇搭載液壓油鋸、液壓油鑽、液壓鉗或液壓剪等液壓工具單兀。
7.根據權利要求廣5之一所述的多功能高空作業機械臂，其特徵在於，所述的可選擇搭載的各種工具單元是指選擇搭載攝影像設備。
8.根據權利要求廣5之一所述的多功能高空作業機械臂，其特徵在於，所述的在宏動裝置上布設管路可擴展搭載的各種工具單元是指擴展搭載水泡、噴槍。
專利摘要多功能高空作業機械臂，在運載動力車的車架上安裝有三自由度宏動作業裝置,特徵是在宏動作業裝置的頂端還安裝有多自由度微動作業裝置;在多自由度微動作業裝置的頂端設有選擇搭載各種工具單元的工具連接架。宏動作業裝置是包括有帶迴轉支撐的轉臺、伸縮臂、變幅油缸及伸縮油缸的基本機械臂。宏動作業裝置是採用以下結構的基本機械臂設有帶迴轉支撐的轉臺；伸縮臂用鉸軸與帶迴轉支撐的轉臺鉸接；變幅油缸底座用鉸軸與該帶迴轉支撐的轉臺鉸接；變幅油缸端部用鉸軸與伸縮臂的基本臂鉸接，伸縮油缸底部固定於該基本臂上，伸縮油缸端部用鉸軸與伸縮臂的二級臂鉸接。本實用新型自動化程度高，安全性好，方便快捷，工作效率高、適應範圍廣。
文檔編號B25J9/02GK202292752SQ201120245889
公開日2012年7月4日 申請日期2011年7月13日 優先權日2011年7月13日
發明者張秀偉, 張鉑, 胡景清 申請人:徐州海倫哲專用車輛股份有限公司