一种用于灾害救援的六自由度电驱动机械臂制造技术

本发明专利技术公开了一种用于灾害救援的六自由度电驱动机械臂，包括依次连接的支座、底座回转单元、第一大臂单元、第二大臂单元、连杆单元、侧摆单元、作业属具回转单元和作业属具；底座回转单元用于承载第一大臂单元进行360

【技术实现步骤摘要】
一种用于灾害救援的六自由度电驱动机械臂


[0001]本专利技术属于机械臂
，具体涉及一种用于灾害救援的六自由度电驱动机械臂。

技术介绍

[0002]地震灾害后，建筑坍塌灾害带来的破坏性后果严重，先进的救援专用装备是灾害治理和救援不可缺少的组成部分。
[0003]随着工程机械在建筑坍塌救援工作中的大量应用，其存在的一些问题也凸显出来。在灾难事故发生后幸存者大都被挤压在较小的废墟空间内，因此想要进行有效的施救必须要将表面的钢筋混泥土等建筑材料进行破拆并移除。而传统的救援机械臂多为液压驱动，抗工作液污染能力差，对温度变化敏感，液压油粘度受温度影响大，供油量和执行机构的运动速度不稳定，存在液压油泄漏隐患，同时也会影响运动的平稳性，影响控制精度。所以利用液压驱动的机械臂，存在控制精度低，难以在救援现场进行精确定位作业的问题。
[0004]此外，现有电驱动工业机械臂的电机多设计于关节连接处，此设计的缺点在于各关节连接处承载扭矩较大，电机为克服所承受的扭矩需要设置更大功率的电机；因此，传统的电驱动工业机械臂，往往需要设置功率较大的电机，才能使机械臂正常工作。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于灾害救援的六自由度电驱动机械臂，解决现有技术中液压驱动机械臂存在的控制精度低、难以在救援现场进行精确定位作业的问题；解决现有技术中电驱动工业机械臂需要设置功率较大的电机才能使机械臂正常工作的问题。
[0006]本专利技术提供了如下的技术方案：
[0007]一种用于灾害救援的六自由度电驱动机械臂，包括依次连接的支座、底座回转单元、第一大臂单元、第二大臂单元、连杆单元、侧摆单元、作业属具回转单元和作业属具；底座回转单元用于承载第一大臂单元相对于支座进行360
°
旋转；第一大臂单元包括第一电缸，第一电缸用于驱动第一大臂单元相对底座回转单元转动以实现上下摆动；第二大臂单元包括第二电缸，第二电缸用于驱动第二大臂单元相对第一大臂单元转动以实现上下摆动；连杆单元包括第三电缸，第三电缸用于驱动连杆单元相对第二大臂单元转动以实现上下摆动；侧摆单元用于驱动作业属具回转单元相对于连杆单元进行左右摆动；作业属具回转单元用于控制作业属具相对于侧摆单元进行360
°
旋转。
[0008]进一步的是，第一大臂单元还包括第一大臂，第二大臂单元还包括第二大臂；第一大臂的一端和底座回转单元转动连接，第一大臂的另一端和第二大臂的一端转动连接，第二大臂的另一端和连杆单元转动连接；第一电缸转动安装在底座回转单元上，第一电缸的输出端和第一大臂转动连接；第二电缸转动安装在第一大臂上，第二电缸的输出端和第二大臂转动连接；第三电缸转动安装在第二大臂上，第三电缸的输出端和连杆单元转动连接。
[0009]进一步的是，底座回转单元包括第一底座、第一减速电机和第一轴承；第一轴承的外圈固定在支座上，第一轴承的内圈和第一底座固连；第一轴承的周向外部设有第一齿轮；第一减速电机安装于第一底座上，第一减速电机的输出轴上安装有与第一齿轮啮合的第二齿轮；第一大臂单元转动连接在第一底座上。
[0010]进一步的是，侧摆单元包括第二底座、第二减速电机和第二轴承；第二底座固定在连杆单元上，第二减速电机安装于第二底座上，第二减速电机的输出轴上安装有第三齿轮；第二轴承的周向外部设有与第三齿轮啮合的第四齿轮，第二轴承的内圈固定在第二底座上，第二轴承的外圈和作业属具回转单元固连。
[0011]进一步的是，作业属具回转单元包括第三底座、第三减速电机和第三轴承；第三底座安装在侧摆单元上，第三减速电机安装于第三底座上，第三减速电机的输出轴上安装有第五齿轮；第三轴承的周向外部设有与第五齿轮啮合的第六齿轮，第三轴承的内圈固定在第三底座上，第三轴承的外圈和作业属具固连。
[0012]进一步的是，连杆单元包括第一连杆、第二连杆和第三连杆；第一连杆的一端转动连接在第二大臂单元上，第一连杆的另一端和第二连杆的一端转动连接，第二连杆的另一端和第三连杆的一端转动连接，第三连杆的另一端和第二大臂单元转动连接；第三电缸转动安装在第二大臂单元上，第三电缸的输出端和第一连杆转动连接；侧摆单元固定在第三连杆上。
[0013]通过设置连杆单元，当第三电缸伸长或收缩时，第一连杆、第二连杆和第三连杆组成的连杆机构，可以使作业属具向前或向后移动；由于第三连杆的转动范围较小，所以作业属具的移动范围也比较小；所以在第三电缸的配合下，作业属具可以进行小行程的移动，使作业属具精确的向相应位置移动。
[0014]进一步的是，作业属具为电锤、电剪刀、挖斗和电抓手中的一种。
[0015]在实际救援的过程中作业属具可以根据需要进行更换，如电锤、电剪刀、挖斗和电抓手，所以使用者可以根据自身的需求选择相应的作业属具。
[0016]进一步的是，还包括行走机构，支座安装在行走机构上；行走机构为履带车或六足机器人。
[0017]使用者可以根据救援区域的地形，将本专利技术的机械臂搭载在相应的行走机构上，如比较泥泞的区域可以选择履带车作为行走机构；地形比较复杂的区域可以选择六足机器人作为行走机构。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]1、当机械臂的自由度大于六时会存在冗余自由度，本专利技术机械臂的自由度设置为六个，结构稳固，可以实现空间范围内六自由度运动；本专利技术设置第一大臂单元、第二大臂单元和连杆单元，第一大臂单元和第二大臂单元可以使作业属具移动至作业区域的大致位置，然后通过连杆单元，对作业属具进行精确调整，使作业属具精确的移动至相应位置，所以本专利技术的机械臂具有控制精度高的优点。
[0020]2、通过设置底座回转单元，可以使作业属具向任何方向的作业区域旋转；通过设置侧摆单元，可以使作业属具进行左右摆动；通过设置作业属具回转单元，可以调整作业属具自身的方向，使作业属具可以进行任何方位的作业，所以本专利技术的机械臂具有控制灵活的优点。
[0021]3、通过设置第一电缸、第二电缸和第三电缸，通过电驱动的方式摆动机械臂，不存在液压油泄露隐患，无污染，适于远距离传输且不需要液压能源，对温度变化不敏感，更加安全可靠，制造难度低，成本低，控制精度高。
[0022]4、底座回转单元、侧摆单元、作业属具回转单元中电机的输出轴，并未和主要受力部件直接连接，所以电机的输出轴上所承受的外力有限，不需要设置较大功率的电机，因此克服了现有技术中电驱动工业机械臂在关节连接处需要设置较大功率电机的弊端。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例一中机械臂的主视图。
[0024]图2为本专利技术实施例一中机械臂的俯视图。
[0025]图3为本专利技术机械臂的作业属具移动至最远处时的结构示意图。
[0026]图4为本专利技术机械臂的作业属具移动至最低处时的结构示意图。
[0027]图5为本专利技术机械臂的作业属具旋转90
°
时的结构示意图。
[0028]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于灾害救援的六自由度电驱动机械臂，其特征在于，包括依次连接的支座(1)、底座回转单元(2)、第一大臂单元(3)、第二大臂单元(4)、连杆单元(5)、侧摆单元(6)、作业属具回转单元(7)和作业属具(8)；所述底座回转单元(2)用于承载第一大臂单元(3)相对于支座(1)进行360
°
旋转；所述第一大臂单元(3)包括第一电缸(31)，第一电缸(31)用于驱动第一大臂单元(3)相对底座回转单元(2)转动以实现上下摆动；所述第二大臂单元(4)包括第二电缸(41)，第二电缸(41)用于驱动第二大臂单元(4)相对第一大臂单元(3)转动以实现上下摆动；所述连杆单元(5)包括第三电缸(54)，第三电缸(54)用于驱动连杆单元(5)相对第二大臂单元(4)转动以实现上下摆动；所述侧摆单元(6)用于驱动作业属具回转单元(7)相对于连杆单元(5)进行左右摆动；所述作业属具回转单元(7)用于控制作业属具(8)相对于侧摆单元(6)进行360
°
旋转。2.根据权利要求1所述的一种用于灾害救援的六自由度电驱动机械臂，其特征在于，所述第一大臂单元(3)还包括第一大臂(32)，第二大臂单元(4)还包括第二大臂(42)；第一大臂(32)的一端和底座回转单元(2)转动连接，第一大臂(32)的另一端和第二大臂(42)的一端转动连接，第二大臂(42)的另一端和连杆单元(5)转动连接；第一电缸(31)转动安装在底座回转单元(2)上，第一电缸(31)的输出端和第一大臂(32)转动连接；第二电缸(41)转动安装在第一大臂(32)上，第二电缸(41)的输出端和第二大臂(42)转动连接；第三电缸(54)转动安装在第二大臂(42)上，第三电缸(54)的输出端和连杆单元(5)转动连接。3.根据权利要求1所述的一种用于灾害救援的六自由度电驱动机械臂，其特征在于，所述底座回转单元(2)包括第一底座(21)、第一减速电机(24)和第一轴承(22)；第一轴承(22)的外圈固定在支座(1)上，第一轴承(22)的内圈和第一底座(21)固连；第一轴承(22)的周向外部设有第一齿轮(23)；第一减速电机(24)安装于第一底座(21)上，第一减速电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲军，张文豪，江文俊，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：