一種採用伺服電機驅動三自由度連杆機構抓木機的製作方法

2023-07-03 19:49:51

本發明涉及機械領域，特別是一種採用伺服電機驅動三自由度連杆機構抓木機。

背景技術：

這幾年來，由於勞動力市場的人員緊缺，人力成本逐年攀升，促進了抓木機在木材採伐加工搬運作業中的廣泛應用。抓木機有機械式和液壓式兩種類型，目前抓木機的機械臂大多數是液壓驅動，由於液壓傳動採用液壓油作為傳遞動力的介質，存在以下問題：其起動性較差，容易因為內部元件磨損後產生洩漏，而且洩漏的液壓油會汙染環境，影響木材原料的質量；液壓油受溫度影響較大，總效率較低，有時有噪音和振動。有時會出現過熱，工作無力等現象；液壓元件加工精度要求高，裝配要求嚴格，製造較為困難，使用中維修保養要求技術較高，難度較大。隨著抓木機功能的增加，其液壓系統越來越複雜，出現故障更具有突然性、隱蔽性。機械式抓木機是利用機械傳動件實現抓木動作，具有堅固耐用等優點，但是傳統的單自由度機械式抓木機不能完成複雜的動作，應用範圍十分有限，機械式可控機構電動抓木機，用連杆機構取代了液壓傳動，當主動杆由伺服電機驅動時，容易實現自動化、數控化控制，解決了液壓系統存在的一些不足。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種採用伺服電機驅動三自由度連杆機構新型抓木機，克服液壓式抓木機液壓系統元件精度要求高、結構複雜、易漏油等缺點，克服開鏈結構的驅動電機都需要安裝在關節位置的缺點，簡化結構的複雜程度，降低機構的重量、運動慣量、體積和成本。為實現上述目的，本發明提供一種採用伺服電機驅動三自由度連杆機構抓木機，包括底座10、第一主動杆1、第二主動杆2、第三主動杆3、第四連杆5、第五連杆6、連接件7、大臂4、上臂8、手腕27、手爪28以及伺服驅動裝置，所述第一主動杆1一端通過第一轉動副12與底座10連接，另一端通過第二轉動副13與大臂4連接；所述第二主動杆2一端通過第三轉動副14與底座10連接，另一端通過第四轉動副15與第四連杆5連接，第四連杆5另一端通過第五轉動副16與連接件7連接；所述第三主動杆3一端通過第六轉動副17與底座10連接，另一端通過第七轉動副18與第五連杆6連接；所述連接件7一端通過第八轉動副19與第五連杆6連接，一端通過第九轉動副20與上臂8連接，一端通過第五轉動副16與大臂4連接；所述手腕連杆9一端通過第十轉動副21與大臂4連接，另一端通過第十一22轉動副與上臂8連接；伺服驅動裝置包括第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機，分別與第一主動杆1、第二主動杆2和第三主動杆3連接以驅動其轉動，第一主動杆1、第二主動杆2和第三主動杆3共同驅動完成大臂升降與手腕20的俯仰等運動，實現手爪8的抓木作業

本發明採用可控多杆閉鏈機構，克服了開鏈結構的驅動電機都需要安裝在關節位置的缺點，提高了手臂運行的平穩性和可靠性，無累積誤差，精度較高；結構緊湊，剛度高，承載能力大、慣量低、動態性能好、手臂運動軌跡靈活多樣化，克服了液壓式抓木機液壓系統元件精度要求高、結構複雜、易漏油、可靠性差、傳動效率低等缺點。

附圖說明

圖1為本發明所述的一種採用伺服電機驅動三自由度連杆機構抓木機機構示意圖。

具體實施方式

一種採用伺服電機驅動三自由度連杆機構抓木機，包括底座10、第一主動杆1、第二主動杆2、第三主動杆3、第四連杆5、第五連杆6、連接件7、大臂4、上臂8、手腕27、手爪28以及伺服驅動裝置；所述底座10安裝在可移動迴轉平臺上；所述第一主動杆1一端通過第一轉動副12與底座10連接，另一端通過第二轉動副13與大臂4連接；對照圖1，所述第二主動杆2一端通過第三轉動副14與底座10連接，另一端通過第四轉動副15與第四連杆5連接，第四連杆5另一端通過第五轉動副16與連接件7連接；所述第三主動杆3一端通過第六轉動副17與底座10連接，另一端通過第七轉動副18與第五連杆6連接；所述連接件7一端通過第八轉動副19與第五連杆6連接，一端通過第九轉動副20與上臂8連接，一端通過第五轉動副16與大臂4連接；所述手腕連杆9一端通過第十轉動副21與大臂4連接，另一端通過第十一22轉動副與上臂8連接；伺服驅動裝置包括第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機，分別與第一主動杆1、第二主動杆2和第三主動杆3連接以驅動其轉動，第一主動杆1、第二主動杆2和第三主動杆3共同驅動完成大臂升降與手腕20的俯仰等運動，實現手爪8的抓木作業。

在手腕連杆俯仰工況中，第三主動杆3繞第六轉動副17轉動並通過第七轉動副18帶動第五連杆6，第五連杆6通過第八轉動副19帶動連接件7，連接件7通過第九轉動副20帶動上臂8，上臂8通過第十一轉動副22帶動手腕連杆9，從而使得手腕連杆9繞第十轉動副21俯仰。升降工況中，在第一主動杆1、大臂4、第二主動杆2、第四連杆5的共同作用下使得手腕連杆7升降。