基于行车的重载精密冗余三臂机械手制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于行车的重载精密冗余三臂机械手，包括基座、夹具总成和自动控制系统，夹具总成包括用于安装机械臂的安装座、用于抓取工件的抓取机械手和用于搬运所抓取工件的搬运机械手，所述抓取机械手包括用于抓取重型工件的重载机械手和用于抓取轻型精密工件的轻载机械手；本实用新型专利技术的抓取机械手采用冗余机械臂结构，其中，重载机械手用于负载重物，轻载机械手用于精密器件的搬运，两抓取机械手可以在空间中协同搬运和安装工件，解决了机械手领域存在的重载与精密相矛盾的问题；另外，搬运机械手解决了目前行车搬运一件零件需要跑一个来回的弊端，大大降低了工人的劳动强度，提高了车间生产效率，减少了很大部分能耗。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种基于行车的重载精密冗余三臂机械手，包括基座、夹具总成和自动控制系统，夹具总成包括用于安装机械臂的安装座、用于抓取工件的抓取机械手和用于搬运所抓取工件的搬运机械手，所述抓取机械手包括用于抓取重型工件的重载机械手和用于抓取轻型精密工件的轻载机械手；本技术的抓取机械手采用冗余机械臂结构，其中，重载机械手用于负载重物，轻载机械手用于精密器件的搬运，两抓取机械手可以在空间中协同搬运和安装工件，解决了机械手领域存在的重载与精密相矛盾的问题；另外，搬运机械手解决了目前行车搬运一件零件需要跑一个来回的弊端，大大降低了工人的劳动强度，提高了车间生产效率，减少了很大部分能耗。【专利说明】基于行车的重载精密冗余三臂机械手
本技术涉及自动化机械夹具领域，特别涉及一种基于行车的重载精密冗余三臂机械手。
技术介绍
现有基于行车的机械手还没有普及，车间行车搬运工件的吊装和卸荷都是由工人操作，一些大型工件的的吊装和卸荷需要多名工人耗费大量体力才能完成，工人疲劳作业，零件加工周期长，人身安全得不到保障，一些小型精密器件的吊装和卸荷也需要耗费很大一部分时间，减少工人加工时间，降低生产效率，同时工件在机床上的安装也达不到理想精度，不利于现代化车间大规模生产模式，因此需要引入行车机械手来搬运和定位安装工件，提高车间生产效率，同时减少车间安全事故的发生。 并且，现有技术中，机械手的重载和精密性能是一对矛盾体，大负载机械手必要失去精度，而通过伺服电机驱动能提高机械手精度，却又减弱了其负载能力，而车间的工件各种各样，有大型重型零件，也有小型精密零件，在机床加工时对零件的定位精度也有很高的要求，现有单臂机械手远远达不到负载和精密的双重要求，同时为了满足现代化工业生产对生产效率的要求，如果一次只是搬运一个工件，则行车机械手就达不到预想的成效。 因此，需要设计一种基于行车的重载精密机械手，机械手的手臂可分别适用于不同类型和要求的工件，并可在空间内同时协同工作，在保证大负载能力的同时也能满足不同位置不同形状工件的夹持、高精度、高效率和安全性能要求，而且该机械手的手臂还具有搬运超重工件的能力。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供一种基于行车的重载精密冗余三臂机械手，机械手的手臂可分别适用于不同类型和要求的工件，并可在空间内同时协同工作，在保证大负载能力的同时也能满足不同位置不同形状工件的夹持、高精度、高效率和安全性能要求，而且该机械手的手臂还具有搬运超重工件的能力。 本技术的基于行车的重载精密冗余三臂机械手，包括基座、夹具总成和自动控制系统，夹具总成包括用于安装机械臂的安装座、用于抓取工件的抓取机械手和用于搬运所抓取工件的搬运机械手，抓取机械手包括用于抓取重型工件的重载机械手和用于抓取轻型精密工件的轻载机械手； 重载机械手包括上臂1、中臂1、下臂I和手爪总成I，上臂I上端与安装座单自由度铰接形成肩关节I，中臂I两端分别与上臂I和下臂I单自由度铰接形成肘关节I，下臂I与手爪总成I连接并在连接处形成腕关节I ;重载机械手还包括分别驱动上臂I和中臂上臂I沿竖直平面转动的伸缩液压缸I和伸缩液压缸II ； 轻载机械手包括上臂I1、中臂I1、下臂II和手爪总成II，上臂II上端与安装座单自由度铰接形成肩关节II，中臂II两端分别与上臂II和下臂II单自由度铰接形成肘关节II，下臂II与手爪总成II连接处设置有腕关节II ； 肩关节II和两肘关节II处，以及重载机械手的中臂I与下臂I铰接形成的肘关节I处均设置有用于驱动下一手臂绕铰接轴线转动的臂驱动装置，每一臂驱动装置均包括臂驱动伺服电机和与臂驱动伺服电机传动配合的齿轮传动副I; 搬运机械手包括上臂II1、下臂III和搬运斗，上臂III与安装座铰接配合，下臂III与上臂III铰接配合，搬运斗以始终与水平面垂直的方式与下臂III下端配合设置，上臂III和下臂III均通过液压驱动方式绕铰接轴轴线转动。 进一步，腕关节I与腕关节II均为机电液一体化三自由度集成结构，两者均包括外壳体、内壳体、关节输出组件和驱动总成，驱动总成包括用于驱动关节输出组件做直线或/和旋转运动的驱动组件I和用于驱动关节输出组件做俯仰运动的驱动组件II ； 驱动组件I包括内螺纹套、用于对内螺纹套旋转限位的螺纹套卡紧装置和与关节输出组件连接配合的驱动输出轴，以及可分别驱动驱动输出轴的液压驱动部分I和电动驱动部分I，液压驱动部分I和所述螺纹套卡紧装置均固定设置在外壳体内，内螺纹套设置在外壳体内，电动驱动部分I设置在内壳体内，驱动输出轴依次穿出内壳体和外壳体，驱动输出轴与内壳体固定连接并以可绕自身轴线转动的方式与外壳体配合；液压驱动部分I为回转液压缸，回转液压缸的动片轴轴端设有与内螺纹套一端螺纹配合的螺纹段I，电动驱动部分I包括旋转电机和齿轮传动副II，齿轮传动副II的从动齿轮与所述驱动输出轴通过键配合连接，驱动输出轴内端设有与内螺纹套螺纹配合的螺纹段II ;驱动组件I还包括用于将回转液压缸的动片轴与内螺纹套固定防止两者相对运动的螺纹副卡紧装置I和用于将驱动输出轴与内螺纹套固定防止两者相对运动的螺纹副卡紧装置II ； 驱动组件II包括驱动连杆和可分别驱动驱动连杆的直线液压缸、直线电机，直线液压缸和直线电机固接于内壳体内部，直线液压缸的活塞杆与直线电机的动片固定配合连接，驱动连杆内端部与直线液压缸的活塞杆活动配合连接，外端部与关节输出组件活动配合连接。 进一步，关节输出组件包括关节销轴和与关节销轴固定连接的手爪座安装座，关节销轴穿过驱动输出轴端部设置并与驱动输出轴活动配合连接，关节销轴上固定安装有用于与驱动连杆连接的耳座； 驱动连杆包括相互铰接的第一连杆和第二连杆，第一连杆与直线液压缸的活塞杆端部铰接，第二连杆通过连杆连接销轴与耳座活动配合连接。 进一步，螺纹副卡紧装置I和螺纹副卡紧装置II结构相同，均包括伸缩液压缸V和卡紧组件，卡紧组件包括两驱动杆和两卡爪，每一卡爪均包括连杆部和卡爪部，每一卡爪部与对应驱动杆铰接，每一驱动杆上端均与一固定设置在伸缩液压缸V活塞杆上的安装块铰接，伸缩液压缸V的缸体固定设置在内螺纹套的轴向端侧，每一卡爪的连杆部与卡爪部的连接处与固定设置在内螺纹套轴向端侧的铰接座铰接； 螺纹套卡紧装置为伸缩液压缸VI，伸缩液压缸VI缸体固定设置在外壳体内侧，内螺纹套外侧设置有用于伸缩液压缸VI的活塞杆插入对内螺纹套旋转限位并可沿轴向相对滑动的轴向滑槽。 进一步，手爪总成I和手爪总成II均包括手爪座和四个成夹持状态设置并均与手爪座固接的手爪，每个手爪均包括指节，相邻指节间铰接形成指关节，每个指关节均设置有用于驱动下一指节绕铰接轴线转动的指节驱动机构，指节驱动机构包括动力装置、锥齿轮传动副I和直齿轮传动副，锥齿轮传动副I与动力装置动力输出端传动配合，锥齿轮传动副I的从动锥齿轮和直齿轮传动副的主动齿轮均与指节铰接处的铰接轴在圆周方向固定，直齿轮传动副的从动齿轮轴与下一指节固定连接； 其中，手爪总成I的指节驱动机构的动力装置为指节驱动回转液压缸，对应锥齿轮传动副I设置有与指节驱动回转液压缸的回转片中心固定的锥齿轮动力输入轴，对应锥齿轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于行车的重载精密冗余三臂机械手，其特征在于：包括基座、夹具总成和自动控制系统，所述夹具总成包括用于安装机械臂的安装座、用于抓取工件的抓取机械手和用于搬运所抓取工件的搬运机械手，所述抓取机械手包括用于抓取重型工件的重载机械手和用于抓取轻型精密工件的轻载机械手；所述重载机械手包括上臂Ⅰ、中臂Ⅰ、下臂Ⅰ和手爪总成Ⅰ，所述上臂Ⅰ上端与安装座单自由度铰接形成肩关节Ⅰ，中臂Ⅰ两端分别与上臂Ⅰ和下臂Ⅰ单自由度铰接形成肘关节Ⅰ，下臂Ⅰ与手爪总成Ⅰ连接并在连接处形成腕关节Ⅰ；所述重载机械手还包括分别驱动上臂Ⅰ和中臂Ⅰ沿竖直平面转动的伸缩液压缸Ⅰ和伸缩液压缸Ⅱ；所述轻载机械手包括上臂Ⅱ、中臂Ⅱ、下臂Ⅱ和手爪总成Ⅱ，上臂Ⅱ上端与安装座单自由度铰接形成肩关节Ⅱ，中臂Ⅱ两端分别与上臂Ⅱ和下臂Ⅱ单自由度铰接形成肘关节Ⅱ，下臂Ⅱ与手爪总成Ⅱ连接处设置有腕关节Ⅱ；所述肩关节Ⅱ和两肘关节Ⅱ处，以及重载机械手的中臂Ⅰ与下臂Ⅰ铰接形成的肘关节Ⅰ处均设置有用于驱动下一手臂绕铰接轴线转动的臂驱动装置，每一所述臂驱动装置均包括臂驱动伺服电机和与臂驱动伺服电机传动配合的齿轮传动副Ⅰ；所述搬运机械手包括上臂Ⅲ、下臂Ⅲ和搬运斗，所述上臂Ⅲ与安装座铰接配合，所述下臂Ⅲ与上臂Ⅲ铰接配合，所述搬运斗以始终与水平面垂直的方式与所述下臂Ⅲ下端配合设置，上臂Ⅲ和下臂Ⅲ均通过液压驱动方式绕铰接轴轴线转动。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗天洪，马力，潘雪娇，郭园，刘浪，陈才，苗长斌，蒋海义，王晴，申旌辉，刘淼，马翔宇，黄世福，张剑，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：新型
国别省市：重庆;85