一種數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人制造技術

一種數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人，包含機架、數控舉升機構。所述數控舉升機構是由電機驅動控制的全轉動副連接的新型兩自由度平面連桿機構，通過對安裝在機架上的伺服電機系統進行計算機編程控制，可以實現該種數控舉升機構的工作臺兩自由度高精度柔性可控運動輸出，進而實現該種舉升機器人的高智能化、精確化作業，由于該種舉升機器人采用數控機構取代了液壓傳動機構，有效提高了可靠性和機械效率，降低了能耗和維護成本。該種數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人不僅智能化程度高，而且工作空間大、靈活度高，通過數控編程既能實現工作臺高精度垂直升降，又可實現大距離水平移動，更好滿足精確化、高效化、智能化的現代高空作業要求。

Numerical control mechanism type two freedom crank arm lifting robot

The utility model relates to a CNC mechanism type two freedom crank arm lifting robot, which comprises a frame and a numerical control lifting mechanism. The CNC lifting mechanism is driven by motor full rotation pair connection model of two degree of freedom planar linkage mechanism, through the computer programming of the servo control system is installed on the frame, the worktable can realize the NC lifting mechanism with two degrees of freedom and high precision flexible and controllable output motion, and the realization of this kind of the lifting robot is highly intelligent and precise operation, because the robot adopts CNC lifting mechanism instead of the hydraulic transmission mechanism, effectively improves the reliability and mechanical efficiency, reduce energy consumption and maintenance costs. The NC mechanism type two freedom crank arm type lift robot not only a high degree of intelligence, and large working space, high flexibility, the NC programming can achieve high precision vertical lifting worktable, and can achieve a high level of distance move, to better meet the high precision and high efficiency, intelligent modern aerial work requirements.

【技術實現步驟摘要】
一種數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人
本專利技術涉及曲臂式舉升機領域，特別是一種數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人。
技術介紹
曲臂式舉升機相比剪叉式升降臺,不僅可以實現豎直舉升作業，也可跨越障礙進行高空作業，不僅作業更靈活，而且具有更大的工作空間，廣泛用于市政建設維護、路燈維修、園林修剪、電路檢修、高速公路維護、廠房維護、工業安裝、物業管理、航空器維護以及倉庫、港口、機場、車站、體育場、展覽館等許多行業和場所，是一種通過工作臺往特定高度和位置輸送人或貨物的高空作業設備。現有曲臂式舉升機無論車載式還是固定式，均采用液壓系統驅動，雖然采用液壓系統的曲臂式舉升機已獲得了普遍應用，但在使用過程中也存在諸多問題，首先，液壓驅動曲臂式舉升機可靠性差、維護保養成本高，液壓系統中液壓元件精度高，不僅對維護保養依賴度高，而且對維護技術要求高，保養不徹底易發生液壓油受污染，工作過程中易發生油液過熱現象，油封損壞易混入空氣，液壓缸和管道連接部位容易松動，發生油液泄露，不僅大幅提高了維護保養成本，而且影響了工作效率；其次，現有液壓驅動曲臂式舉升機多采用柴油機作為動力，通過機械操縱裝置或者簡單控制系統進行控制，存在著智能化程度低、動態響應差等問題，特別是液壓系統的采用使很難實現工作臺位姿、移動速度的高精度控制，很難適應航空器維護等現代化高空作業對升降設備高精度、高柔性化的要求；再次，現有液壓驅動曲臂式舉升機的液壓系統能耗高，機械效率低，不利于日益嚴苛的環保要求，同時液壓系統因受液壓油溫的影響，導致操縱時工作臺響應速度差，傳動動作遲緩和回油閥易發生卡死等問題，大幅降低了液壓驅動曲臂式舉升機的作業效率；最后，現有液壓驅動曲臂式舉升機因結構設計問題，很難實現機構的快速組裝和拆卸，不僅影響超大型液壓式車載舉升機快速轉場，而且因為液壓管線等影響很難實現底盤的快速更換，現有液壓驅動曲臂式舉升機基本不具備快速可重構能力。隨著計算機技術、控制技術、機器人技術等發展，為液壓驅動曲臂式舉升機的綠色化、智能化、精密化提供了技術基礎，如何提出一種曲臂式舉升機，使其具有可靠性高、維護保養成本低、智能化程度高、動態響應快、作業精度高等特點，使其舉升機構能實現平面內兩自由度運動，既能實現垂直升降作業，又能實現大距離水平移動作業，具有工作空間大、靈活度高、跨障能力強等優點，能滿足以航空器維護為代表的精確化、高效化、智能化高空作業要求，已成為曲臂式舉升機領域一個亟需解決的工程問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人，具有可靠性高、維護保養成本低、智能化程度高、動態響應快、作業精度高等特點，其舉升機構能實現平面內兩自由度運動，既能實現垂直升降作業，又能實現大距離水平移動作業，具有工作空間大、靈活度高、跨障能力強等優點，能更好滿足以航空器維護為代表的精確化、高效化、智能化高空作業要求。本專利技術通過以下技術方案達到上述目的：一種數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人，包含機架、數控舉升機構。所述數控舉升機構為平面兩自由度連桿機構，包括大臂舉升機構、小臂擺動支鏈、平動維持支鏈、工作臺。所述大臂舉升機構為平面四桿機構，包含第一主動桿、第一連桿、大臂，所述第一主動桿一端通過轉動副與機架連接，另一端通過轉動副與第一連桿一端連接，第一連桿另一端通過轉動副與大臂連接，所述大臂通過轉動副與機架連接。所述小臂擺動支鏈包含第二主動桿、第二連桿、小臂，所述第二主動桿一端通過轉動副與機架連接，另一端通過轉動副與第二連桿一端連接，所述第二連桿另一端通過轉動副與小臂連接，所述小臂通過轉動副與大臂連接。所述平動維持支鏈包含第三連桿、搖臂、第四連桿，所述第三連桿一端通過轉動副與機架連接，另一端通過轉動副與搖臂連接，所述搖臂通過轉動副與大臂連接，所述第四連桿一端通過轉動副與搖臂連接，另一端通過轉動副與工作臺連接。通過平動維持支鏈的引入，可以實現工作臺在隨數控舉升機構運動過程中始終平動。所述工作臺通過轉動副與小臂連接。所述機架安裝在車架上。所述數控舉升機構所含的第一主動桿、第二主動桿均由伺服電機系統驅動控制，通過對伺服電機系統的數控編程控制，即可實現該種數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人兩自由度柔性可控、高精度運動，滿足以航空器維護為代表的精確化、高效化、智能化高空作業要求。與現有技術相比，本專利技術突出優點在于：1.本專利技術所述的數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人，其數控舉升機構采用平面兩自由度連桿機構，具有桿件數量少，造價低，機構耦合度低、運動控制程序設計容易等優勢。數控舉升機構各主要桿件之間均采用轉動副連接，相比現有技術采用的含移動副的液壓傳動連桿機構，具有可靠性高、成本低，不易出現故障等優勢，因為數控舉升機構采用純機械連接，結構簡單、可快速拆裝和裝配，重構能力強，使該種數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人特別適合遠距離長途搬運。2.本專利技術所述的數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人相比液壓驅動的現有曲臂式舉升機器人，具有機械效率高、能耗低、運動精度高等特點。所述數控舉升機構中各構件采用轉動副連接，相比采用液壓缸的連桿機構，具有關節誤差小，運動精度高等特點；因為采用伺服電機系統驅動和連桿傳動系統取代了液壓驅動系統和液壓傳動系統，有效克服了液壓驅動系統可靠性差、能耗高、易產生漏油故障等問題，具有可靠性高、機械效率高、動態響應快、能耗低、使用維護成本低等優點。3.本專利技術所述的數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人通過對伺服電機系統進行編程實現工作臺兩自由度柔性可控、高精度運動，相比采用機械操作裝置和簡易自動化控制的現有曲臂式舉升機器人，智能化程度高、操縱強度低，在較為苛刻的工作環境下，該種數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人可以很輕易通過遠程遙控以及軌跡再現進行操作，避免人工操縱失誤引起的作業事故。附圖說明圖1為本專利技術所述數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人平面示意圖。圖2為本專利技術所述數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人大臂舉升機構示意圖。圖3為本專利技術所述數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人小臂擺動支鏈示意圖。圖4為本專利技術所述數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人平動維持支鏈示意圖。圖5為本專利技術所述數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人工作臺示意圖。圖6為本專利技術所述數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人三維示意圖。圖7為本專利技術所述數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人大距離垂直舉升示意圖。圖8為本專利技術所述數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人大距離水平移動示意圖。圖9為本專利技術所述數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人作業示意圖。圖10為本專利技術所述數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人回轉作業示意圖。具體實施方式以下通過附圖和實施例對本專利技術的技術方案作進一步說明。對照圖1、圖2、圖3、圖4，一種數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人，包含機架1、數控舉升機構。對照圖1、圖2、圖3、圖4、圖5，所述數控舉升機構為平面兩自由度連桿機構，包括大臂舉升機構、小臂擺動支鏈、平動維持支鏈、工作臺21。對照圖1、圖2，所述大臂舉升機構為平面四桿機構，包含第一主動桿3、第一連桿5、大臂7，所述第一主動桿3一端通過轉動副2與機架1連接，另一端通過轉動副4與第一連桿5一端連接，第一連桿5另一端通過轉動副6與大臂7連接，所述大臂7通過本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人，包含機架、數控舉升機構，其特征在于：所述數控舉升機構為平面兩自由度連桿機構，包括大臂舉升機構、小臂擺動支鏈、平動維持支鏈、工作臺，所述大臂舉升機構為平面四桿機構，包含第一主動桿、第一連桿、大臂，所述第一主動桿一端通過轉動副與機架連接，另一端通過轉動副與第一連桿一端連接，第一連桿另一端通過轉動副與大臂連接，所述大臂通過轉動副與機架連接，所述小臂擺動支鏈包含第二主動桿、第二連桿、小臂，所述第二主動桿一端通過轉動副與機架連接，另一端通過轉動副與第二連桿一端連接，所述第二連桿另一端通過轉動副與小臂連接，所述小臂通過轉動副與大臂連接，所述平動維持支鏈包含第三連桿、搖臂、第四連桿，所述第三連桿一端通過轉動副與機架連接，另一端通過轉動副與搖臂連接，所述搖臂通過轉動副與大臂連接，所述第四連桿一端通過轉動副與搖臂連接，另一端通過轉動副與工作臺連接，所述工作臺通過轉動副與小臂連接。

【技術特征摘要】
1.一種數控機構式兩自由度曲臂式舉升機器人，包含機架、數控舉升機構，其特征在于：所述數控舉升機構為平面兩自由度連桿機構，包括大臂舉升機構、小臂擺動支鏈、平動維持支鏈、工作臺，所述大臂舉升機構為平面四桿機構，包含第一主動桿、第一連桿、大臂，所述第一主動桿一端通過轉動副與機架連接，另一端通過轉動副與第一連桿一端連接，第一連桿另一端通過轉動副與大臂連接，所述大臂通過轉動副與機架連接，所述小臂擺動支鏈包含第二主動桿、第二連桿、小臂，所述第二主動桿一端通過轉動副與機架連接，另一端通過轉動副與第二連...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張林，王雷，姚東升，母建鑫，
申請(專利權)人：山東交通學院，
類型：發明
國別省市：山東,37