一种多自由度工作装置及其综合控制系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多自由度工作装置及其综合控制系统，通过十字换向阀、选择多路阀组、先导多路阀组、外控双液压锁、手动换向阀、外控减压阀、双向液压锁Ⅰ、Ⅱ以及外控溢流阀Ⅰ、Ⅱ来控制前右油缸总成、前左油缸总成、后右油缸总成以及后左油缸总成。综上所述，本发明专利技术操作简单，使用方便，通过十字换向阀、选择多路阀组、先导多路阀组的组合使用，实现了多自由度工作装置的直接定位所需的逻辑功能；本系统中所实现的俯仰平行移动和水平平行移动可较好地为隧道施工节省钻眼辅助时间，大大提高提高钻孔作业及爆破效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多自由度工作装置，属机械控制领域，具体是一种多自由度工作装置及其综合控制系统。
技术介绍
随着大型化矿产资源开采、地下洞库工程、各种隧道开挖施工，具有工人劳动强度大、劳动环境恶劣、施工效率较低特点的人工手持风枪配简易台架钻眼法不能满足施工要求。钻爆法施工机器人在施工效率高、作业面积大、节能环保、适用范围广、人工劳动强度底和超前钻孔等方面优势日益突现。为了提高钻孔作业及爆破效率，一种满足现代岩巷掘进深孔和节省钻眼辅助时间的多自由度工作装置是钻爆法施工机器人的关键技术之一。而一种多自由度工作装置的综合控制系统需可实时实现对工作平台的调平、俯仰平行移动和水平平行移动控制功能，才能满足工作装置在不同位置、不同方向的炮孔钻凿的可行性和可操作性要求。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种多自由度工作装置及其综合控制系统，满足工作装置的综合控制系统能够可实时实现对工作平台的调平、俯仰平行移动和水平平行移动控制功能。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种多自由度工作装置，包括机座，所述机座中央通过铰接头Ⅰ连接有主臂，所述主臂另一端通过铰接头Ⅱ连接有工作平台连接部，所述工作平台连接部的上部固定连接有工作平台，所述机座的两端下部分别通过铰接头Ⅲ以及铰接头Ⅵ分别连接有后左油缸总成的尾端以及后右油缸总成的尾端，所述后左油缸总成的头端以及后右油缸总成的头端分别铰接至主臂的中部；所述工作平台连接部的两端上部分别通过铰接头Ⅳ以及铰接头Ⅴ分别连接有前左油缸总成的尾端以及前右油缸总成的尾端，所述前左油缸总成的头端以及前右油缸总成的头端分别铰接至主臂的中部，所述前左油缸总成、前右油缸总成、后左油缸总成以及后右油缸总成还连接至一种多自由度工作装置综合控制系统。进一步，所述主臂中部固定有协助臂Ⅰ以及协助臂Ⅱ，所述前左油缸总成、前右油缸总成、后左油缸总成以及后右油缸总成的头端分别铰接至协助臂Ⅰ以及协助臂Ⅱ的两端。本专利技术还提供一种多自由度工作装置综合控制系统，所述控制系统用于控制上述多自由度工作装置中的前左油缸总成、前右油缸总成、后左油缸总成、后右油缸总成，所述控制系统包括十字换向阀，所述十字换向阀的Z1、Z2、Z3、Z4口分别连接有选择多路阀组的A1、B2、A2、B1口，所述选择多路阀组的a1、a2、b1、b2口分别连接有先导多路阀组的A4、A3、B4、B3口，所述先导多路阀组的P3口连接有节流阀的n1口，所述先导多路阀组的a3、b3口还分别连接有双向液压锁Ⅱ的U1、V1口，所述先导多路阀组的a4、b4口还分别连接有双向液压锁Ⅰ的U2、V2口，所述先导多路阀组的b3口以及a4口还分别连接有外控双液压锁的4口以及3口；所述双向液压锁Ⅱ的n2口连接有外控溢流阀Ⅱ的R1口以及后左油缸总成的f3口，所述双向液压锁Ⅱ的m2口连接有前右油缸总成的D2口；所述双向液压锁Ⅰ的m3口连接有外控溢流阀Ⅰ的R2口以及后右油缸总成的f4口，所述双向液压锁Ⅰ的n3口连接至前左油缸总成的D1口；所述外控双液压锁的1口连接至前右油缸总成的f2口以及后左油缸总成的L1口，所述外控双液压锁的2口连接至前左油缸总成的f1口以及后右油缸总成的L2口，所述外控双液压锁的K口连接至选择多路阀组的LS1口；所述外控溢流阀Ⅰ的P6口连接至后右油缸总成的D4口，所述外控溢流阀Ⅱ的P5口连接至后左油缸总成的D3口；所述十字换向阀的P口连接有手动换向阀的P5口以及外控减压阀的R口；所述手动换向阀的N口连接至选择多路阀组的PS口；所述外控减压阀的P4口连接至选择多路阀组的P1口以及先导多路阀组的P3口；所述十字换向阀的T1口、选择多路阀组的T2口、先导多路阀组的T5口、外控减压阀的T4口以及手动换向阀的T3口还连接有液压油缸。进一步，所述的选择多路阀包括换向阀Ⅰ、换向阀Ⅱ、换向阀Ⅲ、换向阀Ⅳ以及换向阀Ⅴ，所述换向阀Ⅰ的Ⅰ口、Ⅱ口、Ⅲ口分别连接至选择多路阀的A1口、b1口、a1口；所述换向阀Ⅱ的Ⅰ口、Ⅱ口、Ⅲ口分别连接至选择多路阀的B1口、a1口、b1口；所述换向阀Ⅲ的Ⅰ口、Ⅱ口、Ⅲ口分别连接至选择多路阀的T2口、P1口、LS1口；所述换向阀Ⅳ的Ⅰ口、Ⅱ口、Ⅲ口分别连接至选择多路阀的A2口、b2口、a2口；所述换向阀Ⅴ的Ⅰ口、Ⅱ口、Ⅲ口分别连接至选择多路阀的B2口、a2口、b2口；所述换向阀Ⅰ、换向阀Ⅱ、换向阀Ⅲ、换向阀Ⅳ以及换向阀Ⅴ控制端互相连接且连接至选择多路阀的PS口。进一步，所述的先导多路阀组包括先导换向阀Ⅰ与先导换向阀Ⅱ，所述先导换向阀Ⅰ的Ⅰ口、Ⅱ口、Ⅲ口、Ⅳ口、a端、b端分别连接至先导多路阀组的T5口、P3口、b3口、a3口、B3口、A3口；所述先导换向阀Ⅱ的Ⅰ口、Ⅱ口、Ⅲ口、Ⅳ口、a端、b端分别连接至先导多路阀组的T5口、P3口、b4口、a4口、B4口、A4口。进一步，所述前左油缸总成包括液控单向阀Ⅰ、平衡阀Ⅰ和前左油缸，所述的液控单向阀Ⅰ的C1口连接至前左油缸的A5端，所述液控单向阀Ⅰ的进油口连接至前左油缸总成的D1口；所述平衡阀Ⅰ的Y1口连接至前左油缸总成的D1口，所述平衡阀Ⅰ的W1口连接至液控单向阀Ⅰ的X1口，所述平衡阀Ⅰ的出油口连接至前左油缸总成的f1口，所述平衡阀Ⅰ的e1口连接至前左油缸的B5端。进一步，所述前右油缸总成包括液控单向阀Ⅱ、平衡阀Ⅱ和前右油缸，所述的液控单向阀Ⅱ的C2口连接至前右油缸的A6端，所述液控单向阀Ⅱ的进油口连接至前右油缸总成的D2口；所述平衡阀Ⅱ的Y2口连接至前右油缸总成的D2口，所述平衡阀Ⅱ的W2口连接至液控单向阀Ⅱ的X2口，所述平衡阀Ⅱ的出油口连接至前右油缸总成的f2口，所述平衡阀Ⅱ的e2口连接至前右油缸的B6端。进一步，所述后左油缸总成主要由液控单向阀Ⅲ、平衡阀Ⅲ和后左油缸组成，所述的液控单向阀Ⅲ的C3口连接至后左油缸的B7端，所述液控单向阀Ⅲ的进油口连接至后左油缸总成的L1口；所述平衡阀Ⅲ的Y3口连接至后左油缸总成的L1口，所述平衡阀Ⅲ的W3口连接至液控单向阀Ⅲ的X3口，所述平衡阀Ⅲ的出油口连接至后左油缸总成的f3口，所述平衡阀Ⅲ的e3口连接至后左油缸的A7端。进一步，所述后右油缸总成主要由液控单向阀Ⅳ、平衡阀Ⅳ和后右油缸组成，所述的液控单向阀Ⅳ的C4口连接至后右油缸的B8端，所述液控单向阀Ⅳ的进油口连接至后右油缸总成的L2口；所述平衡阀Ⅳ的Y4口连接至后右油缸总成的L2口，所述平衡阀Ⅳ的W4口连接至液控单向阀Ⅳ的X4口，所述平衡阀Ⅳ的出油口连接至后右油缸总成的f4口，所述平衡阀Ⅳ的e4口连接至后右油缸的A87端。本专利技术的有益效果是：采用此多自由度工作装置可以有效地实现工作装置的空间直接移位功能，大大缩短变幅移位时间，结构紧凑、运行平稳、空间定位无盲区。附图说明图1为本专利技术液压系统示意图；图2为本专利技术结构俯视图；图3为本专利技术结构侧视图。图中：1、十字换向阀，2、选择多路阀组，3、节流阀，4、先导多路阀组，5、前左油缸总成，6、液控单向阀Ⅰ，7、平衡阀Ⅰ，8、 前左油缸，9、前右油缸总成，10、液控单向阀Ⅱ，11、平衡阀Ⅱ，12、前右油缸，13、后左油缸总成，14、 液控单向阀Ⅲ，15、 平衡阀Ⅲ，16、后左油缸，17、后右油缸总成，18、液控单向阀Ⅳ，19、平衡阀Ⅳ，20、后右油缸，21、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多自由度工作装置，其特征在于，包括机座（36），所述机座（36）的顶部中央通过铰接头Ⅰ（37）连接有主臂（38），所述主臂（38）另一端通过铰接头Ⅱ（39）连接有工作平台连接部（45），所述工作平台连接部（45）的上部固定连接有工作平台（40），所述机座（36）的两端下部分别通过铰接头Ⅲ（41）以及铰接头Ⅵ（44）分别连接有后左油缸（16）的尾端以及后右油缸（20）的尾端，所述后左油缸（16）的头端以及后右油缸（20）的头端分别铰接至主臂（38）的中部；所述工作平台连接部（45）的两端上部分别通过铰接头Ⅳ（42）以及铰接头Ⅴ（43）分别连接有前左油缸（8）的尾端以及前右油缸（12）的尾端，所述前左油缸（8）的头端以及前右油缸（12）的头端分别铰接至主臂（38）的中部，所述前左油缸（8）、前右油缸（12）、后左油缸（16）以及后右油缸（20）还连接至一种多自由度工作装置综合控制系统。

【技术特征摘要】
1.一种多自由度工作装置，其特征在于，包括机座（36），所述机座（36）的顶部中央通过铰接头Ⅰ（37）连接有主臂（38），所述主臂（38）另一端通过铰接头Ⅱ（39）连接有工作平台连接部（45），所述工作平台连接部（45）的上部固定连接有工作平台（40），所述机座（36）的两端下部分别通过铰接头Ⅲ（41）以及铰接头Ⅵ（44）分别连接有后左油缸（16）的尾端以及后右油缸（20）的尾端，所述后左油缸（16）的头端以及后右油缸（20）的头端分别铰接至主臂（38）的中部；所述工作平台连接部（45）的两端上部分别通过铰接头Ⅳ（42）以及铰接头Ⅴ（43）分别连接有前左油缸（8）的尾端以及前右油缸（12）的尾端，所述前左油缸（8）的头端以及前右油缸（12）的头端分别铰接至主臂（38）的中部，所述前左油缸（8）、前右油缸（12）、后左油缸（16）以及后右油缸（20）还连接至一种多自由度工作装置综合控制系统。2.根据权利要求1所述的一种多自由度工作装置，其特征在于，所述主臂（38）中部固定有协助臂Ⅰ（47）以及协助臂Ⅱ（46），所述前左油缸（8）以及前右油缸（12）的头端分别铰接至协助臂Ⅰ（47）的两端，后左油缸（16）以及后右油缸（20）的头端分别铰接至协助臂Ⅱ（46）的两端。3.一种多自由度工作装置综合控制系统，其特征在于，使用权利要求1或2中所述的多自由度工作装置，并包括十字换向阀（1），所述十字换向阀（1）的Z1口、Z2口、Z3口、Z4口分别连接有选择多路阀组（2）的A1口、B2口、A2口、B1口，所述选择多路阀组（2）的a1口、a2口、b1口、b2口分别连接有先导多路阀组（4）的A4口、A3口、B4口、B3口，所述先导多路阀组（4）的P3口连接有节流阀（3）的n1口，所述先导多路阀组（4）的a3口、b3口还分别连接有双向液压锁Ⅱ（25）的U1口、V1口，所述先导多路阀组（4）的a4口、b4口还分别连接有双向液压锁Ⅰ（21）的U2口、V2口，所述先导多路阀组（4）的b3口以及a4口还分别连接有外控双液压锁（23）的4口以及3口；所述双向液压锁Ⅱ（25）的n2口连接有外控溢流阀Ⅱ（24）的R1口以及后左油缸总成（13）的f3口，所述双向液压锁Ⅱ（25）的m2口连接有前右油缸总成（9）的D2口；所述双向液压锁Ⅰ（21）的m3口连接有外控溢流阀Ⅰ（22）的R2口以及后右油缸总成（17）的f4口，所述双向液压锁Ⅰ（21）的n3口连接有前左油缸总成（5）的D1口；所述外控双液压锁（23）的1口连接有前右油缸总成（9）的f2口以及后左油缸总成（13）的L1口，所述外控双液压锁（23）的2口连接至前左油缸总成（5）的f1口以及后右油缸总成（17）的L2口，所述外控双液压锁（23）的K口连接至选择多路阀组（2）的LS1口；所述外控溢流阀Ⅰ（22）的P6口连接至后右油缸总成（17）的D4口，所述外控溢流阀Ⅱ（24）的P5口连接至后左油缸总成（13）的D3口；所述十字换向阀（1）的P口连接有手动换向阀（27）的P5口以及外控减压阀（26）的R口；所述手动换向阀（27）的N口连接至选择多路阀组（2）的PS口；所述外控减压阀（26）的P4口连接至选择多路阀组（2）的P1口以及先导多路阀组（4）的P3口；所述十字换向阀（1）的T1口、选择多路阀组（2）的T2口、先导多路阀组（4）的T5口、外控减压阀（26）的T4口以及手动换向阀（27）的T3口还连接有液压油缸（35）。4.根据权利要求3所述的一种多自由度工作装置综合控制系统，其特征在于，所述的选择多路阀组（2）包括换向阀Ⅰ（28）、换向阀Ⅱ（29）、换向阀Ⅲ（30）、换向阀Ⅳ（31）以及换向阀Ⅴ（32），所述换向阀Ⅰ（28）的Ⅰ口、Ⅱ口、Ⅲ口分...

【专利技术属性】
技术研发人员：石国华，刘海东，程红威，宋新星，
申请(专利权)人：徐州徐工铁路装备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32