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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410769077.5 (22)申请日 2014.12.12 B25J 9/00(2006.01) B25J 5/00(2006.01) (71)申请人 广西大学 地址 530004 广西壮族自治区南宁市西乡塘 区大学路 100 号广西大学机械工程学 院 (72)发明人 蔡敢为 李智杰 王麾 张永文 李荣康 朱凯君 王龙 王小纯 李岩舟 杨旭鹃 (74)专利代理机构 北京海虹嘉诚知识产权代理 有限公司 11129 代理人 张涛 (54) 发明名称 一种具有十连杆五自由度可控机构式移动机 械臂 (57) 摘要 本发明提供了一种具有十连。
2、杆五自由度可控 机构式移动机械臂，包括移动操作平台、旋转机 架、主动杆、拉杆、支撑架、连杆、电动机以及机械 手。主动杆均与旋转机架连接，第一主动杆与第三 连杆连接，第二主动杆与第三拉杆连接，第三主动 杆与第一拉杆连接，第四主动杆与第二拉杆连接， 第三连杆与第三拉杆连接，支撑架分别与第一、第 二连杆、第二拉杆连接，机械手分别与第一、第二 连杆连接。本发明采用电动机安装于旋转机架上 的多自由度可控机构代替原来电动机安装于机械 臂上的串联机构，解决了原有机构手臂重量大，动 态性能差等特点，并且将移动操作机械臂技术应 用到本发明，适用于制造各类机械手臂及其他工 程机械。 (51)Int.Cl. (19。
3、)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 104476538 A (43)申请公布日 2015.04.01 CN 104476538 A 1/1 页 2 1.一种具有十连杆五自由度可控机构式移动机械臂，其特征在于 ：包括移动操作平 台、旋转机架、第一主动杆、第二主动杆、第三主动杆、第四主动杆、第一拉杆、第二拉杆、第 三拉杆、支撑架、第一连杆、第二连杆、第三连杆、电动机以及机械手 ； 第一连杆沿其长度方向依次设有第一连接部、第二连接部及第三连接部 ； 旋转机架上安装上电动机，旋转机架通过第一转动副连接在移动操作平台上，且。
4、旋转 机架表面分别安装有第二转动副、第三转动副、第四转动副及第五转动副，第二转动副连接 第一主动杆下端，第三转动副连接第二主动杆下端，第四转动副连接第三主动杆下端，第五 转动副连接第四主动杆下端 ； 第一主动杆上端通过第六转动副连接第三连杆下端，第三连杆上端通过第七转动副与 第一连杆的第二连接部相连，第二主动杆上端通过第八转动副与第三拉杆一端相连接 三拉杆另一端通过第九转动副连接在第三连杆上，第三主动杆通过第十转动副与第一拉杆 下端相连，第一拉杆上端通过第十一转动副与第一连杆的第一连接部相连，第四主动杆通 过第十二转动副与第二拉杆的下端相连，第二拉杆的上端通过第十三转动副与支撑架第一 连接端相。
5、连 ； 支撑架第二连接端通过第七转动副连接在第一连杆的第二连接部上，支撑架的第三连 接端通过第十四转动副与第二连杆的一端相连，第二连杆的另一端通过第十五转动副与机 械手相连，机械手另通过第十六转动副与第一连杆的第三连接相连接。 2.如权利要求 1 所述的一种具有十连杆五自由度可控机构式移动机械臂，其特征在 于 ：所述第一主动杆、第二主动杆、第三主动杆、第四主动杆、旋转机架均由电动机驱动。 3.如权利要求 1 所述的一种具有十连杆五自由度可控机构式移动机械臂，其特征在 于 ：移动操作平台通过安装在其底部的车轮移动。 权 利 要 求 书CN 104476538 A 1/4 页 3 一种具有十连杆五。
6、自由度可控机构式移动机械臂 【技术领域】 0001 本发明涉及工程机械领域，尤指一种具有十连杆五自由度可控机构式移动机械 臂。 【背景技术】 0002 随着机器人技术的不断发展，为了能更好地与环境进行交互、操纵物体、完成任 务，跟上智能化的步伐，机器人的操作终端，如机械臂、手爪的作用越来越重要。这对机械臂 的结构设计也提出了更高的指标，要求高的负载自重比，操作更加灵活，强稳定性和安全性 等。一般机械臂是模拟人的上臂而构成的，全部关节皆为转动型关节，而且其前三个关节一 般都集中在手腕部。关节型机械臂的特点是结构紧凑，所占空间体积小，相对的工作空间最 大，是机械臂中使用最多的一种结构形式，然而由于。
7、其驱动电机一般安装在手关节上，大大 增加了其自身的载重，使其转动惯量变大，加速度变小，残余震动变大，降低了其动态性能， 并且一般机械臂常常固定在不可移动的机架上，大大限制了其工作范围。 0003 本技术方案的一一种具有十连杆五自由度可控机构式移动机械臂，其设计的可控 机构为工程机构提供了广阔的发展空间，由控制电机驱动的可控机构不仅具有工作空间 大、动作灵活、可完成复杂和可变的运动轨迹输出，同时还具有制造成本低，维护保养简单 等优点。多自由度可控移动式机械臂不仅能将原来安装在手臂关节处的电机安装于机架 上，解决传统机械臂转动惯量大，动态性能差等缺点，还通过应用移动操作机械臂的技术， 扩大了传统机。
8、械手的工作空间，提高了其工作速度，增加了其工作精度。 【发明内容】 0004 针对背景技术所述面临的种种问题，本发明的目的在于提供一种具有十连杆五自 由度可控机构式移动机械臂。 0005 为达到上述目的，本发明一种具有十连杆五自由度可控机构式移动机械臂所采用 的技术方案是 ：一种具有十连杆五自由度可控机构式移动机械臂，包括移动操作平台、旋转 机架、第一主动杆、第二主动杆、第三主动杆、第四主动杆、第一拉杆、第二拉杆、第三拉杆、 支撑架、第一连杆、第二连杆、第三连杆、电动机以及机械手 ；第一连杆沿其长度方向依次设 有第一连接部、第二连接部及第三连接部 ；旋转机架上安装上电动机，旋转机架通过第一 转。
9、动副连接在移动操作平台上，且旋转机架表面分别安装有第二转动副、第三转动副、第四 转动副及第五转动副，第二转动副连接第一主动杆下端，第三转动副连接第二主动杆下端， 第四转动副连接第三主动杆下端，第五转动副连接第四主动杆下端 ；第一主动杆上端通过 第六转动副连接第三连杆下端，第三连杆上端通过第七转动副与第一连杆的第二连接部相 连，第二主动杆上端通过第八转动副与第三拉杆一端相连接第三拉杆另一端通过第九转 动副连接在第三连杆上，第三主动杆通过第十转动副与第一拉杆下端相连，第一拉杆上端 通过第十一转动副与第一连杆的第一连接部相连，第四主动杆通过第十二转动副与第二拉 杆的下端相连，第二拉杆的上端通过第十三。
10、转动副与支撑架第一连接端相连 ；支撑架第二 说 明 书CN 104476538 A 2/4 页 4 连接端通过第七转动副连接在第一连杆的第二连接部上，支撑架的第三连接端通过第十四 转动副与第二连杆的一端相连，第二连杆的另一端通过第十五转动副与机械手相连，机械 手另通过第十六转动副与第一连杆的第三连接相连接。 0006 进一步地，所述第一主动杆、第二主动杆、第三主动杆、第四主动杆、旋转机架均由 电动机驱动。 0007 进一步地，移动操作平台通过安装在其底部的车轮移动。 0008 本发明具有以下有益效果 ： 0009 1. 利用多自由度可控机构代替原有单一串联机构，使得原来安装于手臂上的电动 机能。
11、够安装在机架上，减轻了手臂自身重量，降低了其转动惯量，提高了其动态性能，减少 了原有手臂重量所带来的关节累计误差，提高了机械手精度和速度。 0010 2. 通过应用可移动式操作平台，使得原来只能在固定位置工作的机械臂能够移 动，大大增加了机械臂的活动范围，提高了生产效率，降低了成本。 0011 3. 通过加入支撑架连接的构造使得机械手能够独立旋转成一定角度，增加了机械 手的自由度，使得机械手能够在更多工况下工作。 0012 为便于贵审查委员能对本发明的目的、形状、构造、特征及其功效皆能有进一步的 认识与了解，并结合实施例作详细说明。 【附图说明】 0013 图 1 为本发明整体立体图 ； 00。
12、14 图 2 为本发明举降机构图 ； 0015 图 3 为本发明机械手旋转机构图 ； 0016 图 4 为本发明机械手旋转图 ； 0017 图 5 为本发明车体旋转图。 0018 具体实施方式的附图标号说明 ： 0019 移动操作平台 13 旋转机架 14 第一主动杆 3 0020 第二主动杆 1 第三主动杆 10 第四主动杆 8 0021 第一拉杆 11 第一拉杆 9 第一拉杆 2 0022 支撑架 7 第一连杆 5 第一连杆 6 0023 第一连杆 4 第一转动副 30 第二转动副 15 0024 第三转动副 17 第四转动副 22 第五转动副 20 0025 第六转动副 16 第七转动副。
13、 25 第八转动副 18 0026 第九转动副 19 第十转动副 23 第十一转动副 24 0027 第十二转动副 21 第十三转动副 27 第十四转动副 26 0028 第十五转动副 29 第十六转动副 28 机械手 12 【具体实施方式】 0029 下面结合附图和具体实施例对本发明一种具有十连杆五自由度可控机构式移动 机械臂作进一步说明。 0030 请参阅图 1 至图 5，为本发明一种具有十连杆五自由度可控机构式移动机械臂，其 说 明 书CN 104476538 A 3/4 页 5 包括移动操作平台 13、旋转机架 14、第一主动杆 3、第二主动杆 1、第三主动杆 10、第四主动 杆 8、。
14、第一拉杆 11、第二拉杆 9、第三拉杆 2、支撑架 7、第一连杆 5、第二连杆 6、第三连杆 4、 电动机以及机械手 12 ； 0031 移动操作平台 13 通过安装在其底部的车轮移动 ； 0032 第一连杆 5 沿其长度方向依次设有第一连接部、第二连接部及第三连接部 ； 0033 旋转机架 14 上安装上电动机，旋转机架 14 通过第一转动副 30 连接在移动操作平 台 13 上，且旋转机架 14 表面分别安装有第二转动副 15、第三转动副 17、第四转动副 22 及 第五转动副20，第二转动副15连接第一主动杆3下端，第三转动副17连接第二主动杆1下 端，第四转动副 22 连接第三主动杆 。
15、10 下端，第五转动副 20 连接第四主动杆 8 下端 ； 0034 第一主动杆 3 上端通过第六转动副 16 连接第三连杆 4 下端，第三连杆 4 上端通过 第七转动副 25 与第一连杆 5 的第二连接部相连，第二主动杆 1 上端通过第八转动副 18 与 第三拉杆 2 一端相连接，第三拉杆 2 另一端通过第九转动副 19 连接在第三连杆 4 上，第三 主动杆 10 通过第十转动副 23 与第一拉杆 11 下端相连，第一拉杆 11 上端通过第十一转动 副 24 与第一连杆 5 的第一连接部相连，第四主动杆 8 通过第十二转动副 21 与第二拉杆 9 的下端相连，第二拉杆 9 的上端通过第十三转。
16、动副 27 与支撑架 7 第一连接端相连 ； 0035 支撑架 7 第二连接端通过第七转动副 25 连接在第一连杆 5 的第二连接部上，支撑 架 7 的第三连接端通过第十四转动副 26 与第二连杆 6 的一端相连，第二连杆 6 的另一端通 过第十五转动副 29 与机械手 12 相连，机械手 12 另通过第十六转动副 28 与第一连杆 5 的 第三连接相连接。 0036 所述第一主动杆 3、第二主动杆 1、第三主动杆 10、第四主动杆 8、旋转机架 14 均由 电动机驱动。 0037 工作时，在机械手 12 旋转工况中，第四主动杆 8 绕第五转动副 20 转动，并通过第 十二转动副 21 带动第。
17、二拉杆 9，第二拉杆 9 通过第十三转动副 27 带动支撑架 7，使得支撑 架 7 绕第七转动副 25 转动，支撑架 7 通过第十四转动副 26 带动第二连杆 6，第二连杆 6 通 过第十五转动副 29 带动机械手 12，使其绕第十六转动副 28 转动，从而使得机械手 12 能够 进行一定角度的旋转 ；举降工况中，在第一主动杆 3、第二主动杆 1、第三主动杆 10、第一连 杆 5、第三连杆 4、第一拉杆 11、第三拉杆 2 的共同作用下使得机械手 12 举降 ；旋转工况中， 通过第一转动副30驱动旋转机架14使其在水平面内旋转 ；移动工况中，通过移动操作平台 13 的移动使得机械手 12 可在。
18、一定平面和空间内任意移动。 0038 综上所述，本发明具有以下有益效果 ： 0039 1. 利用多自由度可控机构代替原有单一串联机构，使得原来安装于手臂上的电动 机能够安装在机架上，减轻了手臂自身重量，降低了其转动惯量，提高了其动态性能，减少 了原有手臂重量所带来的关节累计误差，提高了机械手精度和速度。 0040 2. 通过应用可移动式操作平台，使得原来只能在固定位置工作的机械臂能够移 动，大大增加了机械臂的活动范围，提高了生产效率，降低了成本。 0041 3. 通过加入支撑架连接的构造使得机械手能够独立旋转成一定角度，增加了机械 手的自由度，使得机械手能够在更多工况下工作。 0042 上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发 明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属 说 明 书CN 104476538 A 4/4 页 6 于本发明所涵盖专利范围。 说 明 书CN 104476538 A 1/3 页 7 图1 图2 说 明 书 附 图CN 104476538 A 2/3 页 8 图3 图4 说 明 书 附 图CN 104476538 A 3/3 页 9 图5 说 明 书 附 图CN 104476538 A 。