全文摘要
本实用新型公开了一种全液压缸驱动五自由度可伸缩机械臂底座，包括五个伺服油缸、两个底座连杆、机架、异形曲柄、大臂臂体、伸缩臂、扭转节。第一伺服油缸伸长或缩短时，异形曲柄和与其相连的结构绕异形曲柄的竖直回转中心做回转运动；第二伺服油缸伸长或缩短时，大臂臂体和与其相连的结构绕大臂臂体的水平回转中心做回转运动；第三伺服油缸伸长或缩短时，伸缩臂和与其相连的结构做伸屈活动；第四伺服油缸伸长或缩短时，旋转连杆和与其相连的结构做回转活动；第五伺服油缸伸长或缩短时，扭转节和与其相连的结构做回转活动；本实用新型采用可伸缩的设计，能够通过液压驱动油缸，实现臂长的改变，具有结构紧凑、在各种工况下动作灵活和稳定的优点。
主设计要求
1.一种全液压缸驱动五自由度可伸缩机械臂底座，其特征在于，包括第一伺服油缸(1)、第一底座连杆(2)、机架(3)、第二底座连杆(4)、异形曲柄(5)、第二伺服油缸(6)、大臂臂体(7)、第三伺服油缸(8)、伸缩臂(9)、第四伺服油缸(10)、第五伺服油缸(11)、扭转节(12)、旋转连杆(13)、第一前端连杆(14)和第二前端连杆(15)；所述异形曲柄(5)具有两个水平的回转中心：异形曲柄的第一水平回转中心A-A和异形曲柄的第二水平回转中心B-B，两个竖直的回转中心：异形曲柄的第一竖直回转中心C-C和异形曲柄的第二竖直回转中心D-D；所述大臂臂体(7)具有两个水平的回转中心：大臂臂体的第一水平回转中心E-E和大臂臂体的第二水平回转中心F-F；所述伸缩臂(9)具有三个水平的回转中心：伸缩臂的第一水平回转中心G-G、伸缩臂的第二水平回转中心H-H和伸缩臂的第三水平回转中心I-I；第一伺服油缸(1)的油缸端通过转动副与机架(3)相连，第一伺服油缸(1)的活塞杆端通过转动副与第一底座连杆(2)的后端和第二底座连杆(4)的后端相连，第一底座连杆(2)的前端与机架(3)通过转动副相连，异形曲柄(5)的第一竖直回转中心C-C通过转动副与机架(3)相连，异形曲柄(5)的第二竖直回转中心D-D通过转动副与第二底座连杆(4)的前端相连，异形曲柄(5)的第二水平回转中心B-B通过转动副与第二伺服油缸(6)的活塞杆端相连，异形曲柄(5)的第一水平回转中心A-A通过转动副与大臂臂体(7)的第一水平回转中心E-E相连，大臂臂体(7)的第二水平回转中心F-F通过转动副与第二伺服油缸(6)的油缸端相连，大臂臂体(7)与第三伺服油缸(8)的油缸端固连，第三伺服油缸(8)的活塞杆端与伸缩臂(9)固连，伸缩臂(9)的第一水平回转中心G-G通过转动副与第四伺服油缸(10)的活塞杆端相连，第四伺服油缸(10)的油缸端与机械臂的前端结构相连，伸缩臂(9)的第二水平回转中心H-H通过转动副与旋转连杆(13)相连，伸缩臂(9)的第三水平回转中心I-I与机械臂的执行机构相连，第五伺服油缸(11)的油缸端与大臂臂体(7)固连，第五伺服油缸(11)的活塞杆端与扭转节(12)通过转动副相连，扭转节(12)与第三伺服油缸(8)的活塞杆固连，第一前端连杆(14)的后端通过转动副与旋转连杆(13)相连，第二前端连杆(15)的后端通过转动副与旋转连杆(13)相连，第一前端连杆(14)和第二前端连杆(15)的前端与机械臂的执行机构相连。
设计方案
1.一种全液压缸驱动五自由度可伸缩机械臂底座，其特征在于，包括第一伺服油缸(1)、第一底座连杆(2)、机架(3)、第二底座连杆(4)、异形曲柄(5)、第二伺服油缸(6)、大臂臂体(7)、第三伺服油缸(8)、伸缩臂(9)、第四伺服油缸(10)、第五伺服油缸(11)、扭转节(12)、旋转连杆(13)、第一前端连杆(14)和第二前端连杆(15)；
所述异形曲柄(5)具有两个水平的回转中心：异形曲柄的第一水平回转中心A-A和异形曲柄的第二水平回转中心B-B，两个竖直的回转中心：异形曲柄的第一竖直回转中心C-C和异形曲柄的第二竖直回转中心D-D；
所述大臂臂体(7)具有两个水平的回转中心：大臂臂体的第一水平回转中心E-E和大臂臂体的第二水平回转中心F-F；
所述伸缩臂(9)具有三个水平的回转中心：伸缩臂的第一水平回转中心G-G、伸缩臂的第二水平回转中心H-H和伸缩臂的第三水平回转中心I-I；
第一伺服油缸(1)的油缸端通过转动副与机架(3)相连，第一伺服油缸(1)的活塞杆端通过转动副与第一底座连杆(2)的后端和第二底座连杆(4)的后端相连，第一底座连杆(2)的前端与机架(3)通过转动副相连，异形曲柄(5)的第一竖直回转中心C-C通过转动副与机架(3)相连，异形曲柄(5)的第二竖直回转中心D-D通过转动副与第二底座连杆(4)的前端相连，异形曲柄(5)的第二水平回转中心B-B通过转动副与第二伺服油缸(6)的活塞杆端相连，异形曲柄(5)的第一水平回转中心A-A通过转动副与大臂臂体(7)的第一水平回转中心E-E相连，大臂臂体(7)的第二水平回转中心F-F通过转动副与第二伺服油缸(6)的油缸端相连，大臂臂体(7)与第三伺服油缸(8)的油缸端固连，第三伺服油缸(8)的活塞杆端与伸缩臂(9)固连，伸缩臂(9)的第一水平回转中心G-G通过转动副与第四伺服油缸(10)的活塞杆端相连，第四伺服油缸(10)的油缸端与机械臂的前端结构相连，伸缩臂(9)的第二水平回转中心H-H通过转动副与旋转连杆(13)相连，伸缩臂(9)的第三水平回转中心I-I与机械臂的执行机构相连，第五伺服油缸(11)的油缸端与大臂臂体(7)固连，第五伺服油缸(11)的活塞杆端与扭转节(12)通过转动副相连，扭转节(12)与第三伺服油缸(8)的活塞杆固连，第一前端连杆(14)的后端通过转动副与旋转连杆(13)相连，第二前端连杆(15)的后端通过转动副与旋转连杆(13)相连，第一前端连杆(14)和第二前端连杆(15)的前端与机械臂的执行机构相连。
2.根据权利要求1所述的一种全液压缸驱动五自由度可伸缩机械臂底座，其特征在于，所述异形曲柄(5)包括上下平行布置的上支撑板和下支撑板，上支撑板的上表面具有双耳式结构，双耳式结构上开有用于与大臂臂体(7)转动连接的主通孔和用于与第二伺服油缸(6)的活塞杆端转动连接的副通孔，上支撑板和下支撑板上开有同轴的用于与机架(3)转动连接的通孔，上支撑板和下支撑板通过两个竖向支柱连接，一个支柱的中心作为异形曲柄(5)的第二竖直回转中心D-D。
3.根据权利要求1所述的一种全液压缸驱动五自由度可伸缩机械臂底座，其特征在于，所述大臂臂体(7)为壳体类零件，下端开两个孔，与异形曲柄(5)上端的双耳式结构形成转动副；中部板形结构与第三伺服油缸(8)的油缸端固连；上端开孔，与第二伺服油缸(6)的油缸端形成转动副，上端另一侧的板形结构，与第五伺服油缸(11)的油缸端固连。
4.根据权利要求1所述的一种全液压缸驱动五自由度可伸缩机械臂底座，其特征在于，所述伸缩臂(9)为L形结构，短边末端开有用于与第四伺服油缸(10)的活塞杆端转动连接的通孔，长边末端开有两个圆孔，用于与机械臂的执行机构连接。
5.根据权利要求1所述的一种全液压缸驱动五自由度可伸缩机械臂底座，其特征在于，所述扭转节(12)为圆柱结构，沿轴线开孔，孔套于伸缩臂(9)的长边，与之固连，沿圆柱周向伸出双耳结构，双耳结构的末端通过支柱连接，支柱与第五伺服油缸(11)的活塞杆端形成转动副。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及全液压驱动机械臂领域，尤其涉及一种全液压缸驱动五自由度可伸缩机械臂底座。
背景技术
目前，机械臂以电机驱动为主，存在功率重量比低、作业半径小、可靠性低和最大载荷受驱动力矩限制等缺点，无法满足重载及恶劣环境下高可靠性工作，因此需要开发高可靠性重载液压机械臂。
现有液压机械臂大多通过连杆旋转实现机械臂的伸缩功能的实现，该种运动形式存在体积重量大和不够灵活等缺点，具体关节和自由度的变化能力较差，因而迫切需要研制一种多自由度具有较大承载能力的机械臂。
针对这种需求，本实用新型进行了液压驱动机械臂的设计，采用可伸缩的设计，能够通过液压驱动油缸，实现臂长的改变，具有结构紧凑、在各种工况下动作灵活和稳定的优点。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种全液压缸驱动五自由度可伸缩机械臂底座，采用可伸缩的设计，能够通过液压驱动油缸，实现臂长的改变，具有结构紧凑、在各种工况下动作灵活和稳定的优点。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种全液压缸驱动五自由度可伸缩机械臂底座，包括第一伺服油缸、第一底座连杆、机架、第二底座连杆、异形曲柄、第二伺服油缸、大臂臂体、第三伺服油缸、伸缩臂、第四伺服油缸、第五伺服油缸、扭转节、旋转连杆、第一前端连杆和第二前端连杆；
所述异形曲柄具有两个水平的回转中心：异形曲柄的第一水平回转中心A-A和异形曲柄的第二水平回转中心B-B，两个竖直的回转中心：异形曲柄的第一竖直回转中心C-C和异形曲柄的第二竖直回转中心D-D；
所述大臂臂体具有两个水平的回转中心：大臂臂体的第一水平回转中心E-E和大臂臂体的第二水平回转中心F-F；
所述伸缩臂具有三个水平的回转中心：伸缩臂的第一水平回转中心G-G、伸缩臂的第二水平回转中心H-H和伸缩臂的第三水平回转中心I-I；
第一伺服油缸的油缸端通过转动副与机架相连，第一伺服油缸的活塞杆端通过转动副与第一底座连杆的后端和第二底座连杆的后端相连，第一底座连杆的前端与机架通过转动副相连，异形曲柄的第一竖直回转中心C-C通过转动副与机架相连，异形曲柄的第二竖直回转中心D-D通过转动副与第二底座连杆的前端相连，异形曲柄的第二水平回转中心B-B通过转动副与第二伺服油缸的活塞杆端相连，异形曲柄的第一水平回转中心A-A通过转动副与大臂臂体的第一水平回转中心E-E相连，大臂臂体的第二水平回转中心F-F通过转动副与第二伺服油缸的油缸端相连，大臂臂体与第三伺服油缸的油缸端固连，第三伺服油缸的活塞杆端与伸缩臂固连，伸缩臂的第一水平回转中心G-G通过转动副与第四伺服油缸的活塞杆端相连，第四伺服油缸的油缸端与机械臂的前端结构相连，伸缩臂的第二水平回转中心H-H通过转动副与旋转连杆相连，伸缩臂的第三水平回转中心I-I与机械臂的执行机构相连，第五伺服油缸的油缸端与大臂臂体固连，第五伺服油缸的活塞杆端与扭转节通过转动副相连，扭转节与第三伺服油缸的活塞杆固连，第一前端连杆的后端通过转动副与旋转连杆相连，第二前端连杆的后端通过转动副与旋转连杆相连，第一前端连杆和第二前端连杆的前端与机械臂的执行机构相连。
进一步地，所述异形曲柄包括上下平行布置的上支撑板和下支撑板，上支撑板的上表面具有双耳式结构，双耳式结构上开有用于与大臂臂体转动连接的主通孔和用于与第二伺服油缸的活塞杆端转动连接的副通孔，上支撑板和下支撑板上开有同轴的用于与机架转动连接的通孔，上支撑板和下支撑板通过两个竖向支柱连接，一个支柱的中心作为异形曲柄的第二竖直回转中心D-D。
进一步地，所述大臂臂体为壳体类零件，下端开两个孔，与异形曲柄上端的双耳式结构形成转动副；中部板形结构与第三伺服油缸的油缸端固连；上端开孔，与第二伺服油缸的油缸端形成转动副，上端另一侧的板形结构，与第五伺服油缸的油缸端固连。
进一步地，所述伸缩臂为L形结构，短边末端开有用于与第四伺服油缸的活塞杆端转动连接的通孔，长边末端开有两个圆孔，用于与机械臂的执行机构连接。
进一步地，所述扭转节为圆柱结构，沿轴线开孔，孔套于伸缩臂的长边，与之固连，沿圆柱周向伸出双耳结构，双耳结构的末端通过支柱连接，支柱与第五伺服油缸的活塞杆端形成转动副。
本实用新型的有益效果是：采用可伸缩的设计，能够通过液压驱动油缸，实现臂长的改变，具有结构紧凑、在各种工况下动作灵活和稳定的优点。
附图说明
图1是全液压缸驱动五自由度可伸缩机械臂底座正视图；
图2是全液压缸驱动五自由度可伸缩机械臂底座后视图；
图3是大臂臂体图；
图4是异形曲柄图；
图5是扭转节图；
图6是伸缩臂图；
图中，第一伺服油缸1、第一底座连杆2、机架3、第二底座连杆4、异形曲柄5、第二伺服油缸6、大臂臂体7、第三伺服油缸8、伸缩臂9、第四伺服油缸10、第五伺服油缸11、扭转节12、旋转连杆13、第一前端连杆14、第二前端连杆15。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述。
如图1、2所示，本实用新型提供的一种全液压缸驱动五自由度可伸缩机械臂底座，包括第一伺服油缸1、第一底座连杆2、机架3、第二底座连杆4、异形曲柄5、第二伺服油缸6、大臂臂体7、第三伺服油缸8、伸缩臂9、第四伺服油缸10、第五伺服油缸11、扭转节12、旋转连杆13、第一前端连杆14和第二前端连杆15。
如图4所示，异形曲柄5有两个水平的回转中心：异形曲柄的第一水平回转中心A-A和异形曲柄的第二水平回转中心B-B，两个竖直的回转中心：异形曲柄的第一竖直回转中心C-C和异形曲柄的第二竖直回转中心D-D。
如图3所示，大臂臂体7有两个水平的回转中心：大臂臂体的第一水平回转中心E-E和大臂臂体的第二水平回转中心F-F。
如图6所示，伸缩臂9有三个水平的回转中心：伸缩臂的第一水平回转中心G-G、伸缩臂的第二水平回转中心H-H和伸缩臂的第三水平回转中心I-I。
第一伺服油缸1的油缸端通过转动副与机架3相连，第一伺服油缸1的活塞杆端通过转动副与第一底座连杆2的后端和第二底座连杆4的后端相连，第一底座连杆2的前端与机架3通过转动副相连，异形曲柄5的第一竖直回转中心C-C通过转动副与机架3相连，异形曲柄5的第二竖直回转中心D-D通过转动副与第二底座连杆4的前端相连，异形曲柄5的第二水平回转中心B-B通过转动副与第二伺服油缸6的活塞杆端相连，异形曲柄5的第一水平回转中心A-A通过转动副与大臂臂体7的第一水平回转中心E-E相连，大臂臂体7的第二水平回转中心F-F通过转动副与第二伺服油缸6的油缸端相连，大臂臂体7与第三伺服油缸8的油缸端固连，第三伺服油缸8的活塞杆端与伸缩臂9固连，伸缩臂9的第一水平回转中心G-G通过转动副与第四伺服油缸10的活塞杆端相连，第四伺服油缸10的油缸端与机械臂的前端结构相连，伸缩臂9的第二水平回转中心H-H通过转动副与旋转连杆13相连，伸缩臂9的第三水平回转中心I-I与机械臂的执行机构相连，第五伺服油缸11的油缸端与大臂臂体7固连，第五伺服油缸11的活塞杆端与扭转节12通过转动副相连，扭转节12与第三伺服油缸8的活塞杆固连，第一前端连杆14的后端通过转动副与旋转连杆13相连，第二前端连杆15的后端通过转动副与旋转连杆13相连，第一前端连杆14和第二前端连杆15的前端与机械臂的执行机构相连。
如图3所示，大臂臂体7为壳体类零件，下端开两个孔，与异形曲柄5上端的双耳式结构形成转动副；中部板形结构与第三伺服油缸8的油缸端固连；上端开孔，与第二伺服油缸6的油缸端形成转动副，上端另一侧的板形结构，与第五伺服油缸11的油缸端固连。
如图4所示，异形曲柄5包括上下平行布置的上支撑板和下支撑板，上支撑板的上表面具有双耳式结构，双耳式结构上开有用于与大臂臂体7转动连接的主通孔和用于与第二伺服油缸6的活塞杆端转动连接的副通孔，上支撑板和下支撑板上开有同轴的用于与机架3转动连接的通孔，上支撑板和下支撑板通过两个竖向支柱连接，一个支柱的中心作为异形曲柄5的第二竖直回转中心D-D。
如图6所示，伸缩臂9为L形结构，短边末端开有用于与第四伺服油缸10的活塞杆端转动连接的通孔，长边末端开有两个圆孔，用于与机械臂的执行机构连接。
如图5所示，扭转节12为圆柱结构，沿轴线开孔，孔套于伸缩臂9的长边，与之固连，沿圆柱周向伸出双耳结构，双耳结构的末端通过支柱连接，支柱与第五伺服油缸11的活塞杆端形成转动副，第五伺服油缸11的伸长或缩短使伸缩臂9绕扭转节12的轴线J-J转动。
本实用新型的工作过程如下：
(1)将机械臂的执行机构安装至实验台全液压缸驱动五自由度可伸缩机械臂底座上；
(2)与液压机械臂的动力系统和控制系统相连；
(3)调试好后，进行本实用新型全液压缸驱动五自由度可伸缩机械臂底座的测试；
(4)控制系统控制第一伺服油缸1伸长或缩短时，从而使异形曲柄5和与其相连的结构绕异形曲柄5的第一竖直回转中心C-C做回转运动；
(5)控制系统控制第二伺服油缸6伸长或缩短时，从而使大臂臂体7和与其相连的结构绕大臂臂体7的第一水平回转中心E-E做回转运动；
(6)控制系统控制第三伺服油缸8伸长或缩短时，从而使伸缩臂9和与其相连的结构做伸屈活动；
(7)控制系统控制第四伺服油缸10伸长或缩短时，从而使旋转连杆13和与其相连的结构做回转活动；
(8)控制系统控制第五伺服油缸11伸长或缩短时，从而使扭转节12和与其相连的结构做回转活动；
(9)控制系统控制多个伺服油缸协同作用，完成机械臂五自由度可伸缩的灵活运动。
最后需要注意的是，上述说明只是本实用新型的一种具体应用实例，可以根据需要，设计多种连接结构和转动副形式，显然与本实用新型基本原理相同的其他应用实例也应属于本实用新型的保护范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920100191.7
申请日:2019-01-18
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:86(杭州)
授权编号:CN209551712U
授权时间:20191029
主分类号:B25J 9/14
专利分类号:B25J9/14
范畴分类:40E;
申请人:浙江大学
第一申请人:浙江大学
申请人地址:310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
发明人:张军辉;穆玉康;徐兵;张付;钱剑勇;岳艺明
第一发明人:张军辉
当前权利人:浙江大学
代理人:刘静;邱启旺
代理机构:33200
代理机构编号:杭州求是专利事务所有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计