本發(fā)明涉及機械領域，特別是一種采用雙伺服電機驅(qū)動可變自由度多連桿機構。

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，促進了抓蔗機在甘蔗收割加工作業(yè)中的廣泛應用。抓蔗機有機械式和液壓式兩種類型，目前抓蔗機的機械臂大多數(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，影響甘蔗原料的質(zhì)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(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。隨著抓蔗機功能的增加，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。機械式抓蔗機是利用機械傳動件實現(xiàn)抓蔗動作，具有堅固耐用等優(yōu)點，但是傳統(tǒng)的單自由度機械式抓蔗機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抓蔗機，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，未見到過應用于抓蔗機的變自由度機構。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種應用于抓蔗機的采用雙伺服電機驅(qū)動可變自由度多連桿機構，克服液壓式抓蔗機液壓系統(tǒng)元件精度要求高、結構復雜、易漏油等缺點，克服開鏈結構的驅(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)量小于抓蔗機連桿機構的自由度，克服現(xiàn)有機械式電動抓蔗機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)明提供了一種采用雙伺服電機驅(qū)動可變自由度多連桿機構，包括底座1、大臂升降機構、手腕連桿俯仰機構、伺服驅(qū)動裝置、第一鎖緊裝置5和第二鎖緊裝置12；所述大臂升降機構包括大臂8、第四連桿3和第五連桿6，所述大臂8一端通過第六轉(zhuǎn)動副14與底座1連接，另一端通過第九轉(zhuǎn)動副9與手腕連桿10連接；所述第四連桿3一端通過第十轉(zhuǎn)動副2與底座1連接，另一端通過第十一轉(zhuǎn)動副4與第五連桿6一端連接，第五連桿6另一端通過第七轉(zhuǎn)動副13與大臂8連接；所述手腕連桿俯仰機構包括主動桿16、第一連桿18、第二連桿21和第三連桿11，所述主動桿16一端通過第一轉(zhuǎn)動副15與底座1連接，另一端通過第二轉(zhuǎn)動副17與第一連桿18一端連接，第一連桿18另一端通過第三轉(zhuǎn)動副19與第二連桿21一端連接，第二連桿21另一端通過第五轉(zhuǎn)動副22與手腕連桿10連接；所述第三連桿11一端通過第八轉(zhuǎn)動副7與大臂8連接，另一端通過第四轉(zhuǎn)動副20與第二連桿21連接；第一鎖緊裝置5和第二鎖緊裝置12分別安裝在第十一轉(zhuǎn)動副4和第八轉(zhuǎn)動副7上，能夠按照抓蔗機構不同的工況進行適時鎖緊；伺服驅(qū)動裝置包括第一伺服電機與主動桿16連接以驅(qū)動其轉(zhuǎn)動；第一鎖緊裝置5和第二鎖緊裝置12采用電磁方式進行鎖緊。

將本發(fā)明所述的一種采用雙伺服電機驅(qū)動可變自由度多連桿機構應用于抓蔗作業(yè)時，只需要將底座1與輪胎式或履帶式行走機構連接起來，手腕連桿10與手腕27、手爪28連接起來即可。

本發(fā)明采用可控多桿閉鏈機構，克服了開鏈結構的驅(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)量小于抓蔗機連桿機構的自由度，利用一主動桿即可實現(xiàn)二自由度抓蔗作業(yè)，克服現(xiàn)有抓蔗機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抓蔗機液壓系統(tǒng)元件精度要求高、結構復雜、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)明所述一種采用雙伺服電機驅(qū)動可變自由度多連桿機構示意圖。

具體實施方式

一種采用雙伺服電機驅(qū)動可變自由度多連桿機構，包括底座1、大臂升降機構、手腕連桿俯仰機構、伺服驅(qū)動裝置、第一鎖緊裝置5和第二鎖緊裝置12； 所述底座1安裝在可移動回轉(zhuǎn)平臺上；所述大臂升降機構包括大臂8、第四連桿3和第五連桿6，所述大臂8一端通過第六轉(zhuǎn)動副14與底座1連接，另一端通過第九轉(zhuǎn)動副9與手腕連桿10連接；所述第四連桿3一端通過第十轉(zhuǎn)動副2與底座1連接，另一端通過第十一轉(zhuǎn)動副4與第五連桿6一端連接，第五連桿6另一端通過第七轉(zhuǎn)動副13與大臂8連接；所述手腕連桿俯仰機構包括主動桿16、第一連桿18、第二連桿21和第三連桿11，所述主動桿16一端通過第一轉(zhuǎn)動副15與底座1連接，另一端通過第二轉(zhuǎn)動副17與第一連桿18一端連接，第一連桿18另一端通過第三轉(zhuǎn)動副19與第二連桿21一端連接，第二連桿21另一端通過第五轉(zhuǎn)動副22與手腕連桿10連接；所述第三連桿11一端通過第八轉(zhuǎn)動副7與大臂8連接，另一端通過第四轉(zhuǎn)動副20與第二連桿21連接；第一鎖緊裝置5和第二鎖緊裝置12分別安裝在第十一轉(zhuǎn)動副4和第八轉(zhuǎn)動副7上，能夠按照抓蔗機構不同的工況進行適時鎖緊；伺服驅(qū)動裝置包括第一伺服電機與主動桿16連接以驅(qū)動其轉(zhuǎn)動；第一鎖緊裝置5和第二鎖緊裝置12采用電磁方式進行鎖緊。

在工作中，大臂8升降時，第一鎖緊裝置5打開，第十一轉(zhuǎn)動副4恢復自由度，第二鎖緊裝置12關閉，第八轉(zhuǎn)動副7失去自由度，此時，大臂8在主動桿16作用下升降。手腕連桿10單獨俯仰時，第二鎖緊裝置12打開，第八轉(zhuǎn)動副7恢復自由度，第一鎖緊裝置5鎖緊，第十一轉(zhuǎn)動副4失去自由度，大臂8相對底座1失去自由度，此時手腕連桿在主動桿16驅(qū)動下實現(xiàn)俯仰。在整個抓蔗作業(yè)過程中，第一鎖緊裝置5和第二鎖緊裝置12根據(jù)不同的作業(yè)工況，分別選擇緊鎖或打開，共同完成大臂升降與伸縮、手腕連桿10與手腕27的俯仰等運動，實現(xiàn)手爪28的抓蔗作業(yè)。第一鎖緊裝置5和第二鎖緊裝置12可采用電磁方式進行鎖緊，控制容易實現(xiàn)。