本發明涉及機械領域，特別是一種采用伺服電機驅動的連桿式可變自由度飼料碼垛機械手。

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，促進了飼料碼垛機械手在飼料 碼垛作業中的廣泛應用。飼料碼垛機械手有機械式和液壓式兩種類型，目前飼料碼垛機械手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，影響飼料的質量；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。隨著飼料碼垛機械手功能的增加，其液壓系統越來越復雜，出現故障更具有突然性、隱蔽性。機械式飼料碼垛機械手是利用機械傳動件實現飼料碼垛動作，具有堅固耐用等優點，但是傳統的單自由度機械式飼料碼垛機械手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飼料碼垛機械手，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，未見到過應用于飼料碼垛機械手的變自由度機構。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種采用伺服電機驅動的連桿式可變自由度飼料碼垛機械手，克服液壓式飼料碼垛機械手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飼料碼垛機械手連桿機構的自由度，克服現有機械式電動飼料碼垛機械手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，本發明提供了一種采用伺服電機驅動的連桿式可變自由度飼料碼垛機械手，包括底座1、大臂升降機構、手腕連桿俯仰機構、手腕31、手爪32、伺服驅動裝置以及第一鎖緊裝置9和第二鎖緊裝置19：所述大臂升降機構由大臂14和升降機構組成，所述大臂14通過第七轉動副13連接在底座1上，所述升降機構的第四連桿16通過第八轉動副15連接在底座1上，另一端通過第九轉動副18與第五連桿20連接，第五連桿20另一端通過第十轉動副21與大臂14連接；所述手腕連桿俯仰機構由手腕連桿12和俯仰機構組成，所述手腕連桿12通過第十一轉動副22連接到大臂14上，所述俯仰機構由主動桿3、第一連桿5、第二連桿7、第三連桿8組成，主動桿3一端通過第一轉動副2連接到底座1上，另一端通過第二轉動副4與第一連桿5連接，第一連桿5另兩端通過第三轉動副6和第四轉動副17連接到第二連桿7和第三連桿8上，第二連桿7通過第五轉動副11連接到手腕連桿12上，第三連桿8另一端通過第六轉動副10與手腕連桿12連接，手腕連桿的另一連接端通過第十一轉動副22與大臂14連接；所述第一鎖緊裝置9和第二鎖緊裝置19分別安裝在第六轉動副10和第九轉動副18上，按照飼料碼垛機械手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，與主動桿3連接以驅動其轉動； 第一鎖緊裝置9和第二鎖緊裝置19采用電磁方式進行鎖緊。

本發明一種伺服電機驅動連桿式可變自由度飼料碼垛機械手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飼料碼垛機械手連桿機構的自由度，利用一個主動桿即可實現二自由度飼料碼垛作業，克服現有飼料碼垛機械手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飼料碼垛機械手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采用伺服電機驅動的連桿式可變自由度飼料碼垛機械手的結構示意圖。

具體實施方式

一種采用伺服電機驅動的連桿式可變自由度飼料碼垛機械手，包括底座1、大臂升降機構、手腕連桿俯仰機構、手腕31、手爪32、伺服驅動裝置以及第一鎖緊裝置9和第二鎖緊裝置19； 所述底座1安裝在可移動回轉平臺上；所述大臂升降機構由大臂14和升降機構組成，所述大臂14通過第七轉動副13連接在底座1上，所述升降機構的第四連桿16通過第八轉動副15連接在底座1上，另一端通過第九轉動副18與第五連桿20連接，第五連桿20另一端通過第十轉動副21與大臂14連接；所述手腕連桿俯仰機構由手腕連桿12和俯仰機構組成，所述手腕連桿12通過第十一轉動副22連接到大臂14上，所述俯仰機構由主動桿3、第一連桿5、第二連桿7、第三連桿8組成，主動桿3一端通過第一轉動副2連接到底座1上，另一端通過第二轉動副4與第一連桿5連接，第一連桿5另兩端通過第三轉動副6和第四轉動副17連接到第二連桿7和第三連桿8上，第二連桿7通過第五轉動副11連接到手腕連桿12上，第三連桿8另一端通過第六轉動副10與手腕連桿12連接，手腕連桿的另一連接端通過第十一轉動副22與大臂14連接；所述第一鎖緊裝置9和第二鎖緊裝置19分別安裝在第六轉動副10和第九轉動副18上，按照飼料碼垛機械手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，與主動桿3連接以驅動其轉動； 第一鎖緊裝置9和第二鎖緊裝置19采用電磁方式進行鎖緊。

在工況作業中，大臂14升降時，第二鎖緊裝置19打開，第九轉動副18恢復自由度，鎖緊裝置9鎖緊，即第六運動副10鎖緊，失去自由度。此時，大臂在主動件作用下繞第七轉動副13轉動升降。手腕連桿俯仰時，鎖緊裝置9打開,第六運動副10恢復自由度,鎖緊裝置19鎖緊，第九運動副18鎖緊失去自由度，大臂14相對底座1失去自由度，此時在主動件3驅動下動力與運動經過第一連桿5、第二連桿7和第三連桿8傳到手腕連桿12實現手腕連桿俯仰。在整個飼料碼垛作業過程中，第一鎖緊裝置9和第二鎖緊裝置19根據不同的作業工況，適時的鎖緊、打開，完成飼料碼垛作業。