[发明专利]一种混联式移动机械手

说明书

本发明公开了一种混联式移动机械手，包括移动平台、并联承载装置、机械手、监测系统、运动控制系统。本发明能够综合并联机构和串联机构的双重优点，提高了系统的刚度、工作空间、结构稳定性和作业灵活性；通过实时检测机械手执行作业任务的过程中移动平台的姿态信息和载荷信息，能够根据作业负载的变化，调整并联承载装置在移动平台的姿态，实现系统对负载变化的匹配。

技术领域

本发明涉及移动机器人领域，尤其涉及一种混联式移动机械手。

背景技术

机械手被广泛应用到生产加工、服务运输等各个领域，具有工作效率高、重复精度好、功能强大等优点。然而，固定在操作台上的机械手，由于其工作空间十分有限，极大地制约了机械手功能的拓展。移动机器人是一种具有高度自规划、自组织、自适应能力，适合在复杂的非结构化环境中工作，集环境感知、动态决策与规划、运动控制与执行等多种功能为一体，相对固定式机器人和机械手，其应用范围和功能都大为拓展和提高，在军事、民用和科学研究中得到广泛应用，包括航天、海洋、军事、建筑、医疗护理、农林、商业服务和灾害救护等，是机器人研究中的重要领域。

移动机械手是将机械手安装在移动机器人上，集成了移动平台和机械手两个子系统，这种结构使其拥有几乎无限大的工作空间和高度的运动冗余性，同时具有移动和操作功能，使其能够在更短的时间内，以更优的位姿完成更大范围内的任务，优于传统的机械手和移动机器人。文章《带有机械臂的全方位移动机器人的研制》采用全方位移动机构设计了一种全方位移动机械臂，但是其刚度和稳定性较低。专利CN201510206946.8公开了一种重载搬运装配移动机器人，采用移动平台和Stewart 并联平台，实现系统的搬运、装配作业，但是其系统的工作空间和作业灵活性明显受到限制。可以看出，现有技术中移动机械手的移动平台多是作为运动载体，其上搭载的机械手臂通常采用串联关节臂，这存在以下问题：单纯的基于串联机构的移动机械手，整体系统的刚度和稳定性较低，难以完成高强度的搬运作业，尤其是在负载变化或执行大负载抓取以及重载搬运作业时极易导致失稳，而此时仅仅具有运动载体功能的移动平台难以进行有效的反馈调节进行匹配，因而容易造成整车倾覆事故，影响移动机械手的高效稳定作业，增加了作业失败的可能性；而单纯的并联机构其系统的工作空间和作业灵活性明显受到限制。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种混联式移动机械手，基于并联机构和串联机构的优点，发明一种刚度高、工作空间大、结构稳定、作业灵活的新型移动机械手，同时能够根据作业负载的变化，通过调整并联承载装置在移动平台的姿态，实现系统对负载变化的匹配。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种混联式移动机械手，包括移动平台1、并联承载装置3和机械手2。所述的并联承载装置3包含上平台31和下平台32。所述上平台31为网状辐射盘面，在网状辐射盘面的中心设置有回转安装座313。在上平台31的底面设置有加强筋板312、球铰安装座311和支撑架37。在上平台31和下平台32之间设置有刚度支撑杆36。

进一步说，在上平台31的底面设置有3个加强筋板312、3个球铰安装座311和1个支撑架37。其中，3个加强筋板312呈品字形分布。3个球铰安装座311呈品字形分布。支撑架37位于上平台31底面的中心。

为了更好地说明本发明的结构特点，现换一角度对本发明的结构特点进行阐述：

一种混联式移动机械手，包括移动平台、并联承载装置、机械手，所述的并联承载装置具有上平台和下平台，并联承载装置的上平台的中部为网状辐射盘面，网状辐射盘面的中心设置有回转安装座，回转安装座上设置有回转支撑和圆柱齿轮，上平台的底面设置有加强筋板、球铰安装座和支撑架，并联承载装置的驱动元件通过球铰安装座安装在并联承载装置的上平台和下平台之间，上平台和下平台之间设置有刚度支撑杆，并联承载装置的下平台与移动平台的上表面通过移动副联接，机械手的底座固定在并联承载装置的上平台的回转安装座上，机械手第一关节的驱动元件安装在并联承载装置的支撑架内部。