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申请/专利权人：中国地质大学(武汉)

摘要：本发明提出一种面向基础设施检测的轻型可完全折展的超长机械臂，末端执行器拥有三移一转四自由度，属于机器人技术领域；包括机架、动平台、末端执行器、若干个驱动电机以及串联连接在机架与动平台之间的多个机械臂模块，每个机械臂模块结构相同；本发明采用五节机械臂串联机构构型，每一节机械臂均采用斜置平行四边形机构和电动推杆举升机构实现机器人的高刚度和大工作空间，安装重力补偿机构和阻尼伸缩杆机构减小驱动器所需质量，同时能够提高运动稳定性；所提出的机器人结构紧凑、维护简单、工作空间大、刚度高，可在高约束、多障碍的非结构化环境工作，在管道检测、航天器、飞机以及核设施等设备的日常监测及维护维修方面具有良好应用前景。

主权项：1.一种面向基础设施检测的轻型可完全折展的超长机械臂，包括机架、动平台、末端执行器、驱动电机以及串联连接在机架与动平台之间的多个机械臂模块，在此以五节机械臂结构为例，其特征在于：第一节机械臂、第二节机械臂、第三节机械臂、第四节机械臂、第五节机械臂结构相同；驱动电机一固定在基座上，法兰盘一通过转动副一与驱动电机一连接，法兰盘一与第一节机械臂下底座固定；第一节机械臂从机架到第二节机械臂顺序连接有驱动电机一、法兰盘一、并联的平行四边形机构一与平行四边形机构二、电动推杆一、驱动电机二、法兰盘二、安装在两平行四边形机构上的重力补偿机构以及减震机构；所述基座上安装电机一来驱动法兰盘一的转动；第一节机械臂下底座安装电动推杆驱动平行四边形长杆一和平行四边形长杆三的俯仰运动，第一节机械臂上底座安装电机二驱动法兰盘二的转动，法兰盘二与第二节机械臂下底座固定连接；所述平行四边形机构一由第一节机械臂下底座、平行四边形长杆一、第一节机械臂上底座和平行四边形长杆二构成，所述平行四边形长杆一通过转动副二与第一节机械臂下底座连接，所述第一节机械臂上底座通过转动副五与平行四边形长杆一连接，所述平行四边形长杆二分别通过转动副四和转动副三与第一节机械臂上底座和第一节机械臂下底座连接；所述平行四边形机构二由第一节机械臂下底座、平行四边形长杆三、第一节机械臂上底座和平行四边形长杆四构成，所述平行四边形长杆三通过转动副六与第一节机械臂下底座连接，通过转动副九与第一节机械臂上底座连接，所述平行四边形长杆四通过转动副七与第一节机械臂下底座连接，通过转动副八与第一节机械臂上底座连接，平行四边形机构一和平行四边形机构二共用第一节机械臂下底座和第一节机械臂上底座；所述重力补偿机构由弹簧固定连接件、弹簧、钢丝绳、滑轮固定连接件、滑轮、钢丝绳固定连接件构成，所述弹簧固定连接件分别与平行四边形机构长杆一、平行四边形长杆三固定于B、D两点，滑轮固定连接件分别与上述两杆固定于A、C两点，钢丝绳固定连接件与第一节机械臂上底座两侧结构固定于E、F两点，所述弹簧的一端固定于弹簧固定连接件的中点，另一端连接钢丝绳的起点，钢丝绳绕过滑轮，终点固定于钢丝绳固定连接件中点上，所述滑轮固定于滑轮固定连接件的中点；所述减震机构由平行四边形连接件三、阻尼伸缩杆固定件以及安装在两连杆之间的两个阻尼伸缩机构组成，所述两个阻尼伸缩机构完全相同且对称分布在两平行四边形机构内侧，其中阻尼伸缩机构由阻尼伸缩缸和阻尼伸缩杆构成，所述阻尼伸缩缸通过转动副十与平行四边形连接件三连接，所述阻尼伸缩缸通过移动副与阻尼伸缩杆连接，所述阻尼伸缩杆通过转动副十一与阻尼伸缩杆固定件连接；所述转动副一轴线垂直于机架上平面，平行四边形机构一所在的平面平行于平行四边形机构二所在的平面，转动副二和转动副六轴线重合，转动副三和转动副七轴线重合，转动副五和转动副九轴线重合，转动副四和转动副八轴线重合；所述平行四边形机构一和平行四边形机构二中间由平行四边形连接件一、平行四边形连接件二、平行四边形连接件三、平行四边形连接件四连接且分别与转动副二、转动副三、转动副四、转动副五轴线重合；所述弹簧拉伸方向与两平行四边形机构上杆的轴线方向平行，滑轮固定于滑轮固定连接件中间，滑轮转动轴线与转动副二平行，钢丝绳固定于钢丝绳固定连接件的中点；所述转动副十轴线与转动副四轴线重合，转动副十一轴线与转动副十的轴线平行，移动副轴线方向与转动副十和转动副十一公垂线方向平行；所述电动推杆底部固定端通过转动副十二与第一节机械臂下底座连接，电动推杆的推杆顶端与平行四边形支撑件固定连接，所述平行四边形支撑件分别通过转动副十三和转动副十四与平行四边形长杆一和平行四边形长杆三连接，所述转动副十二轴线、转动副十三轴线、转动副十四轴线均与转动副三轴线平行，电动推杆通过控制推动平行四边形支撑件的升降来控制机该节械臂的俯仰；所述第二节机械臂、第三节机械臂、第四节机械臂、第五节机械臂与第一节机械臂结构完全相同，第二节机械臂安装电动推杆二和电机三，第三节机械臂安装电动推杆三和电机四，第四节机械臂安装电动推杆四和电机五，第五节机械臂安装电动推杆五和电机六，末端第五节机械臂上的电机六驱动末端执行器在动平台上实现整周回转，根据工作要求可安装视觉检测系统、装配加工执行器等。

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