一种液压驱动多关节工业机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种液压伺服驱动的多关节机器人，属于工业机器人技术领域。
【背景技术】
[0002]随着工业技术的迅速发展，工业机器人在装配、焊接、搬运等行业得到广泛应用，极大地提高了工业生产的自动化水平，把人类从重复性劳动或极端恶劣的工作环境中解放出来。现有工业机器人几乎全部采用伺服电机和RV或谐波减速机驱动，具有较高的位置精度且技术成熟，但其负载/自重比小，且不适用于水下或存在强电磁干扰的作业环境。目前，国外已有液压伺服驱动多关节机器人，而国内尚无成熟产品。
[0003]中国专利文献CN1035380701A公开了一种5自由度液压伺服机械手，该机械手在关节驱动中使用了双缸电液伺服同步驱动、双马达电液伺服同步驱动以及平行四边形闭环结构。中国专利文献CN20346081U公开了一种具有5个活动关节和一个抓手的多关节液压机械臂结构。
[0004]上述文献公开的机械臂虽然具有一定数目的自由度，但是拓扑结构复杂，负载/自重比小，灵活工作空间仍有待提高。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有工业机器人存在的不足，提供一种采用液压驱动、负载/自重比大且具有较大灵活工作空间的液压驱动多关节工业机器人。
[0006]本发明的液压驱动多关节工业机器人，采用以下技术方案:
[0007]该多关节工业机器人，包括六个依次连接的连杆部件1、连杆部件I1、连杆部件II1、连杆部件IV、连杆部件V和连杆部件VI以及液压控制部件VII，各个连杆部件之间均通过旋转关节连接，每个旋转关节均与一个液压油缸连接(由液压油缸驱动)，每个旋转关节上均安装有编码器；连杆部件VI上设置有双手指抓手，抓手的手指通过连杆机构与一直线液压油缸连接(由一直线液压油缸驱动手指的开合)；各个液压油缸的油路均与液压控制部件VII连通，液压控制部件中设置有电液伺服阀(由电液伺服阀控制各个液压油缸)。
[0008]所述连杆部件I，包括底座、摆动油缸1、编码器1、连杆1、编码器I1、轴I和轴II ；摆动油缸I的内轴固定在底座上，编码器I与摆动油缸I的内轴连接；摆动油缸I的油路与液压控制部件中的电液伺服阀I通过油管连通；摆动油缸I的外圈上固定有连杆I，连杆I上安装有轴I，轴I上连接有编码器II，连杆I通过轴II与连杆部件II中的直线油缸I连接。
[0009]所述连杆部件II，包括连杆I1、轴II1、编码器II1、轴IV、直线油缸II和直线油缸I ;连杆II的一端与连杆部件I中的轴I连接，连杆II的另一端通过轴IV连接有编码器III ;直线油缸I和直线油缸II的无杆腔端通过轴III分别连接在连杆II上；直线油缸I和直线油缸II的油路分别与液压控制部件中的电液伺服阀II和电液伺服阀III连通。
[0010]所述连杆部件III，包括连杆III和轴V，连杆III的一端与连杆部件II中的轴IV相连接，连杆III通过轴V与连杆部件II中的直线油缸II的缸杆连接。
[0011]所述连杆部件IV，包括摆动油缸I1、编码器轴止动杆1、编码器IV和连杆IV ;摆动油缸II的外圈连接在连杆部件III中连杆III的一端；摆动油缸II的油路与液压控制部件中的电液伺服阀IV连通；连杆IV与摆动油缸II的内轴连接，连杆IV上连接有编码器IV，编码器IV的输出轴上连接有编码器轴止动杆I，编码器轴止动杆I 一端固定在摆动油缸II的外圈上。
[0012]所述连杆部件V，包括摆动油缸II1、连杆V-1、夹手固定座套、编码器轴止动杆I1、编码器V、连杆V-2、直线油缸II1、液压马达I和编码器VI ;摆动油缸III的外圈连接在连杆IV上，摆动油缸III的油路与液压控制部件中的电液伺服阀V连通；连杆V-1上连接有编码器V，编码器V的输出轴上连接有编码器轴止动杆II，编码器轴止动杆II的一端固定在摆动油缸III的外圈上；连杆V-2与连杆V-1连接在一起，连杆v-2内为一空心腔体；连杆V-2上安装有一轴承，该轴承的内孔中固定安装有夹手固定座套，连杆v-2的端部安装有编码器VI，连杆V-2腔体内安装有液压马达，液压马达的输出轴、夹手固定座套以及编码器VI的轴端通过传动机构连接；直线油缸III安装在连杆V-2的腔体内且其轴线与所述轴承的轴线同轴，直线油缸III的缸杆安装在夹手固定座套中，直线油缸III的油路与液压控制部件中的电液伺服阀VII连通；液压马达的油路与液压控制部件中的电液伺服阀VI连通。
[0013]所述连杆部件V中的传动机构，包括蜗轮和蜗杆，蜗轮固定在所述轴承上，蜗轮上连接有齿轮I，蜗杆安装在连杆v-2的腔体内，该蜗杆与液压马达的输出轴通过带传动连接，连杆v-2的腔体内还安装有与蜗轮上的齿轮I相啮合的齿轮II，该齿轮II与编码器VI的轴端通过带传动连接。
[0014]所述连杆部件VI，包括基板、方块轴、弯杆、手爪和直杆；基板固定在连杆部件V中的夹手固定座套上，手爪通过直杆和弯杆成对安装在基板上，且手爪、直杆、弯杆和基板组成平行四杆机构；方块轴连接在连杆部件V中直线油缸III缸杆的端部，方块轴I两侧分别与一对弯杆I中的的滑动槽相配合。
[0015]所述液压控制部件安装在连杆部件II中的连杆II的腔体内，包括阀块、压力传感器、电液伺服阀和液压接头体，阀块内部设置有油路，各个电液伺服阀设置在阀块上表面，阀块的两侧面设置有各个电液伺服阀的输出油路孔及压力传感器和液压接头体。
[0016]本发明的工作原理如下:
[0017]上述液压驱动多关节工业机器人具有六个旋转自由度和I个夹手开合的局部自由度，均由(旋转或直线)液压油缸驱动，分别通过七个伺服阀进行控制，并且六个旋转关节轴线处分别安装有编码器，用来检测各关节的角位移，通过将各关节编码器的检测值反馈给控制器，可对各关节角位移实现闭环伺服控制。
[0018]本发明采用全串联的结构形式，具有六个旋转关节，且每个旋转关节上均安装了编码器，并在末端安装了一只抓手，具有以下特点:
[0019]1.负载/自重比大，尤其适用于搬运、码垛或其它大负载工作场合，或安装移动载体上作为移动作业机械臂。
[0020]2.仅有伺服阀和编码器为电子元器件，通过将伺服阀和编码器进行水密封，则可将本发明应用于水下、室外或其它潮湿工业环境。
【附图说明】
[0021]图1是本发明液压驱动多关节工业机器人的整体结构示意图。
[0022]图2是本发明中连杆部件I的结构示意图。
[0023]图3是本发明中连杆I和连杆II连接轴处的结构示意图。
[0024]图4是本发明中连杆I和直线油缸I连接轴处的结构示意图。
[0025]图5是本发明中连杆部件II的结构示意图。
[0026]图6是本发明中连杆部件III的结构示意图。
[0027]图7是本发明中直线油缸II和连杆III连接轴处的结构示意图。
[0028]图8是本发明中连杆部件IV的结构示意图。
[0029]图9是本发明中连杆部件V的结构示意图。
[0030]图10是本发明中连杆部件V在纵向对称面上的剖面示意图。
[0031]图11是本发明中连杆部件V在液压马达和蜗杆轴线所定平面上的剖面示意图。
[0032]图12是本发明中连杆部件VI的结构示意图。
[0033]图13是本发明中液压控制部件VII的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]本发明的液压驱动多关节工业机器人，如图1所示，包括依次连接的六个连杆部件以及一个液压控制部件VII。六个连杆部件分别为连杆部件1、连杆部件I1、连杆部件II1、连杆部件IV、连杆部件V和连杆部件VI。
[0035]连杆部件I的结构如图2、图3和图4所示，包括底座101、摆动油缸102、编码器107、连杆109、编码器111、轴115和轴118。底座101用于将机器人固定在地面或其它移动载体上。摆动油缸102的内轴下端用螺钉固定在底座101上，摆动油缸102的外圈上端用螺钉固定有油缸端盖104。编码器107固定在编码器壳体106内，编码器壳体106用螺钉固定在油缸端盖104上，编码器107通过编码器连接套105与摆动油缸102的内轴连接。编码器壳体盖108将编码器107封闭在编码器壳体106内。摆动油缸102上的液压接头体103与液压控制部件VII中的电液伺服阀714相对应液压板708上的液压接头体706之间通过高压软管连通。连杆109用螺钉固定在摆动油缸102的外圈上，轴115通过一对轴承114、两个隔套116、轴承闷盖117和轴承透盖113固定在连杆109上(参见图3)。编码器壳体112固定在轴承透盖113上。编码器111固定在编码器壳体112内，其轴用紧定螺钉与轴115—端的内孔连接，编码器壳体盖110将编码器111封闭在编码器