本發明涉及機械領域，特別是一種含有轉動副鎖緊裝置的變自由度連桿機構。

背景技術：

這幾年來，由于勞動力市場的人員緊缺，人力成本逐年攀升，促進了抓蔗機在甘蔗收割加工作業中的廣泛應用。抓蔗機有機械式和液壓式兩種類型，目前抓蔗機的機械臂大多數是液壓驅動，由于液壓傳動采用液壓油作為傳遞動力的介質，存在以下問題：其起動性較差，容易因為內部元件磨損后產生泄漏，而且泄漏的液壓油會污染環境，影響甘蔗原料的質量；液壓油受溫度影響較大，總效率較低，有時有噪音和振動。有時會出現過熱，工作無力等現象；液壓元件加工精度要求高，裝配要求嚴格，制造較為困難，使用中維修保養要求技術較高，難度較大。隨著抓蔗機功能的增加，其液壓系統越來越復雜，出現故障更具有突然性、隱蔽性。機械式抓蔗機是利用機械傳動件實現抓蔗動作，具有堅固耐用等優點，但是傳統的單自由度機械式抓蔗機不能完成復雜的動作，應用范圍十分有限，機械式可控機構電動抓蔗機，用連桿機構取代了液壓傳動，當主動桿由伺服電機驅動時，容易實現自動化、數控化控制，解決了液壓系統存在的一些不足，但存在需要配備與連桿機構自由度同等數量的控制電機來進行控制結構復雜帶來的機構重量、運動慣量大和成本高的問題。

變自由度機構通過組合出新的拓撲結構來適應不同階段的功能要求。目前能應用于 實際的變自由度機構還很少，未見到過應用于抓蔗機的變自由度機構。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種應用于抓蔗機的含有轉動副鎖緊裝置的變自由度連桿機構，克服液壓式抓蔗機液壓系統元件精度要求高、結構復雜、易漏油等缺點，克服開鏈結構的驅動電機都需要安裝在關節位置的缺點，并使得可控驅動電機的數量小于抓蔗機連桿機構的自由度，克服現有機械式電動抓蔗機構需要配備與連桿機構自由度同等數量的控制電機來進行控制的缺點，簡化結構的復雜程度，降低機構的重量、運動慣量、體積和成本。為實現上述目的，本發明提供了一種含有轉動副鎖緊裝置的變自由度連桿機構，包括底座1、大臂伸縮機構、下臂升降機構、手腕連桿保持機構、伺服驅動裝置、第一鎖緊裝置25以及第二鎖緊裝置26；所述大臂伸縮機構由第四連桿5、第一主動桿3、第二主動桿20和第一連桿22組成，所述第一主動桿3通過第一轉動副2與底座1相連，第一主動桿3另一端通過第二轉動副4與第四連桿5連接，第二主動桿20通過第三轉動副19與底座1連接，第二主動桿20另一端通過第四轉動副21與第一連桿22連接，第一連桿22另一端通過第五轉動副6與第四連桿5連接，第四連桿5通過第十四轉動副24與大臂8連接；所述下臂升降機構由下臂12、第二連桿17和第六連桿14組成，所述第六連桿14通過第六轉動副15與第二主動桿20連接，第六連桿14另一端通過第七轉動副16與第二連桿17連接，第三連桿17另一端通過第十三轉動副23與下臂12連接，下臂12另一端通過第八轉動副11與手腕連桿10連接；所述手腕連桿保持機構由手腕連桿10和保持機構組成，所述保持機構由第二連桿17、保持連桿18和大臂8組成，第二連桿17通過第七轉動副16與第六連桿14連接，第二連桿17另一端通過第十轉動副13與保持連桿18連接，保持連桿18另一端通過第十一轉動副7與大臂8連接，大臂8另一端通過第十二轉動副9與手腕連桿10連接；所述第一鎖緊裝置25安裝在第一主動桿3末端與第四連桿5連接處的第二轉動副4，第二鎖緊裝置26安裝在第二連桿17末端與第六連桿14的連接處的第十轉動副16，按照機構不同的工況進行適時鎖緊；伺服驅動裝置包括第一伺服電機、第二伺服電機，與第一主動桿3、第二主動桿20連接以驅動其轉動；第一鎖緊裝置25和第二鎖緊裝置26采用電磁方式進行鎖緊，根據不同的作業工況，分別選擇緊鎖或打開。

將本發明所述的一種含有轉動副鎖緊裝置的變自由度連桿機構應用于抓蔗作業時，只需要將底座1與輪胎式或履帶式行走機構連接起來，手腕連桿10與手腕27、手爪28連接起來即可。

本發明采用可控多桿閉鏈機構，克服了開鏈結構的驅動電機都需要安裝在關節位置的缺點，提高了手臂運行的平穩性和可靠性，無累積誤差，精度較高；結構緊湊，剛度高，承載能力大、慣量低、動態性能好、手臂運動軌跡靈活多樣化。在連桿機構上加裝鎖緊裝置，并讓其根據機構的不同工況鎖緊和放松特定的轉動副，適時降低了機構的自由度，實現了在完成預期要求的情況下，使用的可控驅動電機的數量小于抓蔗機連桿機構的自由度，利用一主動桿即可實現二自由度抓蔗作業，克服現有抓蔗機需要配備與連桿機構自由度同等數量的控制電機來進行控制的缺點,簡化結構的復雜程度，降低機構的重量、運動慣量、體積和成本，增加了機構的可控性和穩定性，提高了工作效率。同時也克服了液壓式抓蔗機液壓系統元件精度要求高、結構復雜、易漏油、可靠性差、傳動效率低等缺點。

附圖說明

圖1為本發明所述的一種含有轉動副鎖緊裝置的變自由度連桿機構的結構示意圖。

具體實施方式

一種含有轉動副鎖緊裝置的變自由度連桿機構，包括底座1、大臂伸縮機構、下臂升降機構、手腕連桿保持機構、伺服驅動裝置、第一鎖緊裝置25以及第二鎖緊裝置26； 所述底座1安裝在可移動回轉平臺上；所述大臂伸縮機構由第四連桿5、第一主動桿3、第二主動桿20和第一連桿22組成，所述第一主動桿3通過第一轉動副2與底座1相連，第一主動桿3另一端通過第二轉動副4與第四連桿5連接，第二主動桿20通過第三轉動副19與底座1連接，第二主動桿20另一端通過第四轉動副21與第一連桿22連接，第一連桿22另一端通過第五轉動副6與第四連桿5連接，第四連桿5通過第十四轉動副24與大臂8連接；所述下臂升降機構由下臂12、第二連桿17和第六連桿14組成，所述第六連桿14通過第六轉動副15與第二主動桿20連接，第六連桿14另一端通過第七轉動副16與第二連桿17連接，第三連桿17另一端通過第十三轉動副23與下臂12連接，下臂12另一端通過第八轉動副11與手腕連桿10連接；所述手腕連桿保持機構由手腕連桿10和保持機構組成，所述保持機構由第二連桿17、保持連桿18和大臂8組成，第二連桿17通過第七轉動副16與第六連桿14連接，第二連桿17另一端通過第十轉動副13與保持連桿18連接，保持連桿18另一端通過第十一轉動副7與大臂8連接，大臂8另一端通過第十二轉動副9與手腕連桿10連接；所述第一鎖緊裝置25安裝在第一主動桿3末端與第四連桿5連接處的第二轉動副4，第二鎖緊裝置26安裝在第二連桿17末端與第六連桿14的連接處的第十轉動副16，按照機構不同的工況進行適時鎖緊；伺服驅動裝置包括第一伺服電機、第二伺服電機，與第一主動桿3、第二主動桿20連接以驅動其轉動；第一鎖緊裝置25和第二鎖緊裝置26采用電磁方式進行鎖緊，根據不同的作業工況，分別選擇緊鎖或打開。

將本發明所述的一種含有轉動副鎖緊裝置的變自由度連桿機構應用于抓蔗作業時，只需要將底座1與輪胎式或履帶式行走機構連接起來，手腕連桿10與手腕27、手爪28連接起來即可。