一種小型化水下液壓機械手手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的制作方法
一種小型化水下液壓機械手手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種小型化水下液壓機械手手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，包括第一機械臂、第二機械臂、驅(qū)動機構(gòu)，第一機械臂的前端與第二機械臂的后端通過轉(zhuǎn)動軸連接，驅(qū)動機構(gòu)設(shè)置在第一機械臂與第二機械臂之間，驅(qū)動機構(gòu)包括液壓缸、C型板和直板，液壓缸的缸體鉸接在第一機械臂上、缸桿與C型板中部鉸接，C型板的一端與第一機械臂鉸接、另一端與直板的一端鉸接，直板的另一端與第二機械臂鉸接。本實用新型具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、安裝方便、關(guān)節(jié)驅(qū)動靈活、驅(qū)動能力強，能夠?qū)崿F(xiàn)機械手關(guān)節(jié)180°轉(zhuǎn)動，適用于小型化水下液壓機械手關(guān)節(jié)驅(qū)動。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及的是一種機械手手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，特別是一種搭載于水下機器人的 一種小型化水下液壓機械手手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)。 一種小型化水下液壓機械手手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)
【背景技術(shù)】
[0002] 水下機器人是現(xiàn)代海洋環(huán)境監(jiān)測及資源開發(fā)的重要工具；隨著其工作范圍，作業(yè) 要求的不斷提高，對其作業(yè)工具也提出了更高的要求。目前自治式水下機器人（AUV)由于 其使用環(huán)境廣泛等優(yōu)點，成為研究的熱點，但由于體積、重量以及能源等限制，適用于AUV 的作業(yè)機械手很少；特別是搭載于AUV上驅(qū)動能力較強的小型化液壓機械手尤其少見。
[0003] 目前，國內(nèi)機械手臂結(jié)構(gòu)大多采用"U型板框架式"和"圓筒式"結(jié)構(gòu)，而且機械手 驅(qū)動方式大多采用電機驅(qū)動和液壓驅(qū)動；如中國專利申請?zhí)枮?01220635024. 9名稱為一 種機械手手臂結(jié)構(gòu)，采用電機驅(qū)動，其結(jié)構(gòu)較為簡單，靈活性好，但該機械手手臂結(jié)構(gòu)只適 用于陸地機械手，不能滿足水下作業(yè)的要求，而且不能滿足機械手小型化的要求；如中國專 利申請?zhí)枮?00620086859. X名稱為機械手手臂，該機械手采用幾組平行四連桿結(jié)構(gòu)，液壓 油缸驅(qū)動實現(xiàn)機械手近似垂直升降和近似水平伸縮的運動；但無法實現(xiàn)機械手關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動 180°，而且機械手結(jié)構(gòu)不能實現(xiàn)小型化。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本實用新型的目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)機械手關(guān)節(jié)180°轉(zhuǎn)動，且便于實現(xiàn)自動 控制、結(jié)構(gòu)緊湊的小型化水下液壓機械手手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)。
[0005] 本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：包括第一機械臂、第二機械臂、驅(qū)動機構(gòu)，第一 機械臂的前端與第二機械臂的后端通過轉(zhuǎn)動軸連接，驅(qū)動機構(gòu)設(shè)置在第一機械臂與第二機 械臂之間，其特征在于：所述驅(qū)動機構(gòu)包括液壓缸、C型板和直板，液壓缸的缸體鉸接在第 一機械臂上、缸桿與C型板中部鉸接，C型板的一端與第一機械臂鉸接、另一端與直板的一 端鉸接，直板的另一端與第二機械臂鉸接。
[0006] 本實用新型還可以包括：
[0007] 1、第一機械臂是由兩個側(cè)板A和一個底板A連接組成，所述的第二機械臂是由兩 個側(cè)板B和一個底板B連接組成，液壓缸的缸體鉸接在兩個側(cè)板A之間，驅(qū)動機構(gòu)包括兩個 C型板和兩個直板，兩個C型板的中部通過支撐桿連接，液壓缸的缸桿與支撐桿鉸接，每個C 型板的一端與一個側(cè)板A鉸接、另一端與一個直板的一端鉸接且該直板的另一端與側(cè)板B 鉸接。
[0008] 2、轉(zhuǎn)動軸上設(shè)置位置檢測裝置，位置檢測裝置包括旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子、旋轉(zhuǎn)變壓器 定子、外殼和旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號線，旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)動軸過盈配合，旋轉(zhuǎn)變壓器定子 套于旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子的外側(cè)并固定在外殼內(nèi)側(cè)，外殼安裝在第二機械臂的兩個側(cè)板B上， 旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號線從外殼中部通孔走線，并密封通孔。
[0009] 3、直板的一端帶有Y形叉，C型板的一端插在Y形叉中通過連接銷釘實現(xiàn)C型板 與直板的鉸接。
[0010] 本實用新型的有益效果為：
[0011] 1.通過將機械手手臂關(guān)節(jié)的小型化設(shè)計以及采用液壓驅(qū)動方式，使機械手手臂關(guān) 節(jié)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積重量小、驅(qū)動能力強等優(yōu)點。
[0012] 2.采用直線油缸與六鉸點機構(gòu)實現(xiàn)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動，使關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動可達(dá)180°，實現(xiàn)了 直線油缸驅(qū)動關(guān)節(jié)得到更大的轉(zhuǎn)動角度。
[0013] 3.機械手關(guān)節(jié)內(nèi)部集成位置檢測裝置，利用位置檢測裝置采集水下機械手關(guān)節(jié)作 業(yè)的角度、角加速度信號，并將其傳遞回機械手控制系統(tǒng)中，有利于實現(xiàn)水下機械手閉環(huán)反 饋控制。
[0014] 4.采用模塊化原理設(shè)計機械手手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，通過將本發(fā)明機械手手臂結(jié)構(gòu)的自 由組合，可改變機械手自由度形式或可滿足機械手多種結(jié)構(gòu)組合方案。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)三維視圖。
[0016] 圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)主視圖。
[0017] 圖3為D處轉(zhuǎn)動軸軸向截面圖。
[0018] 圖4為A處螺栓連接軸向截面圖。
[0019] 圖5為C處支撐軸連接軸向截面圖。
[0020] 圖6為B處支撐桿連接軸向截面圖。
[0021] 圖7為E處支撐軸連接軸向截面圖。
[0022] 圖8-a為外殼零件結(jié)構(gòu)簡圖，圖8-b為外殼零件截面圖。
[0023] 圖9為C型板零件結(jié)構(gòu)簡圖。
[0024] 圖ΙΟ-a為Y形板零件截面圖，圖ΙΟ-b為Y形板零件結(jié)構(gòu)簡圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面將結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0026] 本實用新型水下液壓機械手的重要組成部分，為機械手提供水下作業(yè)的驅(qū)動力， 并且通過自身的位置檢測裝置反饋機械手作業(yè)關(guān)節(jié)的角度、角加速度等作業(yè)參數(shù)以便于 上位機對機械手關(guān)節(jié)的控制；本發(fā)明專利采用油液壓驅(qū)動六絞點機構(gòu)，使關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動可達(dá) 180°，能夠為機械手提供較大的、平穩(wěn)性強的驅(qū)動力矩，并且結(jié)構(gòu)緊湊、體積重量小，滿足 機械手小型化的設(shè)計要求。
[0027] 本實用新型采用油液壓驅(qū)動方式，機械手關(guān)節(jié)主要由機械臂、機械手關(guān)節(jié)驅(qū)動液 壓缸、位置檢測裝置以及六絞點機構(gòu)四部分組成；其優(yōu)點在于機械手關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)緊湊并且內(nèi) 部集成位置信號反饋裝置，并且液壓驅(qū)動能夠提高小型化水下機械手的驅(qū)動能力。所述的 機械臂部分主要由手臂兩側(cè)板A、底板A通過兩組由螺栓、螺母、墊片組成的螺栓組件連接 組成，側(cè)板A與底板A可將不影響剛度、強度部分銑削以減少關(guān)節(jié)重量。所述的位置檢測 裝置結(jié)構(gòu)特征為轉(zhuǎn)動軸通過兩側(cè)的螺釘和螺母分別于兩側(cè)板A緊固連接，左側(cè)軸承與轉(zhuǎn)動 軸、側(cè)板B分別過盈安裝，并通過平墊片配合壓緊旋轉(zhuǎn)油封，防止水下環(huán)境損壞傳感器；右 側(cè)軸承與支撐軸、側(cè)板B過盈配合，通過平墊片壓緊旋轉(zhuǎn)油封，支撐軸與轉(zhuǎn)動軸的間隙通過 0型圈密封，通過旋轉(zhuǎn)油封和0型圈配合實現(xiàn)關(guān)節(jié)動密封；旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)動軸過盈配 合，定子通過兩個半圓形安裝卡簧固定在外殼上，外殼通過螺釘與側(cè)板Β緊固連接，并用0 型圈密封，旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號線從外殼中部通孔走線，并采用硫化方式密封通孔。
[0028] 所述的六絞點連接機構(gòu)，主要包括C型板、Υ型板及其連接部件、液壓缸連接組件、 側(cè)板Α連接部件以及側(cè)板Β連接部件。其中，C型板與Υ型板之間通過連接銷軸、支撐定位 銅套連接，并通過液壓缸連接組件、側(cè)板A連接部件、側(cè)板B連接部件分別與液壓缸、側(cè)板A、 側(cè)板B連接，液壓缸通過六絞點連接結(jié)構(gòu)驅(qū)動手臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動。上述的液壓缸連接組件主要 通過連接頭與液壓缸螺紋連接并與防磨銅套過盈配合，并通過兩個長銅套在支撐桿上軸向 定位，支撐桿與銅套之間間隙配合，支撐桿兩端采用卡簧定位，防止串動。上述的側(cè)板A連 接部件主要通過C型板與銅套之間過盈配合并與支撐軸間隙配合安裝，支撐軸與側(cè)板A過 盈連接，支撐軸臺階限制側(cè)板A與C型板之間存在安裝空隙。上述的側(cè)板B連接部件組要 通過Y型板與銅套之間過盈配合并與支撐軸間隙配合安裝，定位銅套與支撐軸過盈連接與 側(cè)板B過盈配合，支撐軸端部采用定位卡簧防止Y型板在支撐軸上串動。機械手工作時，液 壓缸驅(qū)動其連接組件、C型板、Y型板帶動機械手側(cè)板B手臂與側(cè)板A手臂部分發(fā)生相對運 動，其轉(zhuǎn)角為180°，同時通過位置檢測裝置將機械手關(guān)節(jié)的角度、角加速度參數(shù)反饋回上 位機以便于優(yōu)化機械手關(guān)節(jié)控制。
[0029] 下面結(jié)合【專利附圖】
【附圖說明】：
[0030] 本實用新型包括的部件有：側(cè)板A1、支撐銅套2、液壓缸3、C型板4、卡簧5、支撐桿 6、防磨銅套A7、液壓缸連接頭8、側(cè)板B9、底板B10、Y型板11、定位銅套12、定位卡簧13、支 撐軸A14、防磨銅套B15、墊片A16、防磨銅套C17、支撐軸B18、連接銷軸19、墊片B20、螺栓 A21、螺母A22、墊片C23、螺栓B24、螺母B25、墊片D26、螺母C27、轉(zhuǎn)動軸28、長銅套29、外殼 0型圈30、安裝卡簧31、深溝球軸承32、平墊片33、轉(zhuǎn)軸0型圈34、旋轉(zhuǎn)油封35、支撐軸C36、 旋轉(zhuǎn)變壓器定子37、旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子38、螺釘39、外殼40、底板A41、防磨銅套D42、支撐定 位銅套43。
[0031] 如圖1和圖2所示，本發(fā)明闡述的是一種小型化水下液壓機械手手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，主 要由機械臂、機械手關(guān)節(jié)驅(qū)動液壓缸、位置檢測裝置以及六絞點連接機構(gòu)組成。機械手手臂 兩側(cè)板A1、底板A41通過由螺栓21、螺母22、墊片20組成的螺栓組件連接成機械手框架式 手臂，在側(cè)板1與底板41上可將不影響其剛度、強度部分銑掉以減少關(guān)節(jié)重量。同理，兩側(cè) 板B9、底板B10通過兩組螺釘組件連接組成機械手下一部手臂框架式結(jié)構(gòu)。
[0032] 如圖3、圖8-a、圖8-b所示，轉(zhuǎn)動軸28通過螺釘39、墊片A16以及螺母C27、墊片 D26分別于兩側(cè)板A1緊固連接；圖示左側(cè)深溝球軸承32過盈安裝在側(cè)板B9并同時與轉(zhuǎn)動 軸28過盈配合安裝，并通過左側(cè)平墊片33壓緊定位左側(cè)旋轉(zhuǎn)油封35 ;同理，右側(cè)深溝球軸 承32與支撐軸C36、側(cè)板B9過盈配合通過右側(cè)平墊片33壓緊定位旋轉(zhuǎn)油封35,支撐軸C36 與轉(zhuǎn)動軸28之間間隙配合安裝，并通過轉(zhuǎn)軸0型圈34密封間隙；旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子38與轉(zhuǎn) 動軸28過盈配合，轉(zhuǎn)子38與兩側(cè)板B9之間存在間隙，用以防止轉(zhuǎn)子38與兩側(cè)板B9相對 運動時產(chǎn)生磨損，定子37通過兩個半圓形安裝卡簧31固定在外殼40上，外殼40通過螺釘 與側(cè)板B9緊固連接，并用0型圈30密封；旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號線從外殼40中部通孔走線， 并采用硫化方式密封通孔。
[0033] 如圖1和圖4所示，液壓缸3尾部通過墊片C23、螺栓B24、螺母B25組成的螺栓組 件與兩側(cè)板A1連接，并通過支撐銅套2將液壓缸3尾部軸向定位于機械手手臂"U型框架" 中間；液壓缸3頭部與液壓缸連接頭8螺紋連接。
[0034] 如圖1、圖5、圖6、圖7、圖9、圖ΙΟ-a和圖ΙΟ-b所示，六絞點機構(gòu)主要包括由C型 板4、Y型板11及其連接部件、液壓缸3連接組件、側(cè)板A1連接部件以及側(cè)板B9連接部件 組成。C型板4與Y型板11之間通過連接銷軸19、支撐定位銅套43連接；并通過液壓缸連 接組件、側(cè)板A連接部件、側(cè)板B連接部件分別與液壓缸3、側(cè)板A1、側(cè)板B9連接。液壓缸 連接頭8與液壓缸3螺紋連接并與防磨銅套D42過盈配合，并通過兩個長銅套29在支撐桿 6上軸向定位，支撐桿6與長銅套29、防磨銅套D42、防磨銅套A7之間間隙配合，防磨銅套 A7與C型板4過盈配合連接，支撐桿6兩端采用卡簧5定位，防止支撐桿6軸向串動。側(cè)板 A連接部件：C型板4與防磨銅套C17之間過盈配合后與支撐軸B18間隙配合安裝，支撐軸 B18與側(cè)板A1過盈連接，支撐軸B18臺階限制側(cè)板A1與C型板4之間存在安裝空隙。側(cè)板 B連接部件：Y型板11與防磨銅套B15之間過盈配合并與支撐軸A14間隙配合安裝，定位銅 套12分別于支撐軸A14和側(cè)板B9過盈配合，支撐軸A14端部采用定位卡簧13卡緊，防止 與Y型板11之間串動。
[0035] 這種實施方式的工作原理為：
[0036] 機械手兩側(cè)板A1、轉(zhuǎn)動軸28與螺釘39、螺母27緊固連接，并與旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子 38過盈配合組成手臂1 ;旋轉(zhuǎn)變壓器定子37、外殼40、兩側(cè)板B9等組成手臂2。機械手工 作時，液壓缸3驅(qū)動其連接組件、C型板4、Y型板11帶動機械手側(cè)板B手臂2部分與側(cè)板 A手臂1部分發(fā)生相對運動，其轉(zhuǎn)角為180°，同時通過位置檢測裝置將機械手關(guān)節(jié)的角度、 角加速度參數(shù)反饋回上位機以便于優(yōu)化機械手關(guān)節(jié)控制。旋轉(zhuǎn)變壓器內(nèi)部通過旋轉(zhuǎn)油封35 和轉(zhuǎn)軸0型圈34配合實現(xiàn)關(guān)節(jié)動密封，外殼40與外殼0型圈30靜密封，旋轉(zhuǎn)變壓器輸出 信號線從外殼40中部通孔走線，并采用硫化方式密封通孔。
【權(quán)利要求】
1. 一種小型化水下液壓機械手手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，包括第一機械臂、第二機械臂、驅(qū)動機 構(gòu)，第一機械臂的前端與第二機械臂的后端通過轉(zhuǎn)動軸連接，驅(qū)動機構(gòu)設(shè)置在第一機械臂 與第二機械臂之間，其特征在于：所述驅(qū)動機構(gòu)包括液壓缸、C型板和直板，液壓缸的缸體 鉸接在第一機械臂上、缸桿與C型板中部鉸接，C型板的一端與第一機械臂鉸接、另一端與 直板的一端鉸接，直板的另一端與第二機械臂鉸接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型化水下液壓機械手手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所 述的第一機械臂是由兩個側(cè)板A和一個底板A連接組成，所述的第二機械臂是由兩個側(cè)板 B和一個底板B連接組成，液壓缸的缸體鉸接在兩個側(cè)板A之間，驅(qū)動機構(gòu)包括兩個C型板 和兩個直板，兩個C型板的中部通過支撐桿連接，液壓缸的缸桿與支撐桿鉸接，每個C型板 的一端與一個側(cè)板A鉸接、另一端與一個直板的一端鉸接且該直板的另一端與側(cè)板B鉸接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種小型化水下液壓機械手手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所 述的轉(zhuǎn)動軸上設(shè)置位置檢測裝置，位置檢測裝置包括旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子、旋轉(zhuǎn)變壓器定子、夕卜 殼和旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號線，旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)動軸過盈配合，旋轉(zhuǎn)變壓器定子套于旋 轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子的外側(cè)并固定在外殼內(nèi)側(cè)，外殼安裝在第二機械臂的兩個側(cè)板B上，旋轉(zhuǎn)變 壓器輸出信號線從外殼中部通孔走線，并密封通孔。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種小型化水下液壓機械手手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，其特征在 于：所述的直板的一端帶有Y形叉，C型板的一端插在Y形叉中通過連接銷釘實現(xiàn)C型板與 直板的鉸接。
【文檔編號】B25J17/02GK203887862SQ201420296656
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】張銘鈞, 楊超, 馬小委 申請人:哈爾濱工程大學(xué)
【專利摘要】本實用新型公開了一種小型化水下液壓機械手手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，包括第一機械臂、第二機械臂、驅(qū)動機構(gòu)，第一機械臂的前端與第二機械臂的后端通過轉(zhuǎn)動軸連接，驅(qū)動機構(gòu)設(shè)置在第一機械臂與第二機械臂之間，驅(qū)動機構(gòu)包括液壓缸、C型板和直板，液壓缸的缸體鉸接在第一機械臂上、缸桿與C型板中部鉸接，C型板的一端與第一機械臂鉸接、另一端與直板的一端鉸接，直板的另一端與第二機械臂鉸接。本實用新型具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、安裝方便、關(guān)節(jié)驅(qū)動靈活、驅(qū)動能力強，能夠?qū)崿F(xiàn)機械手關(guān)節(jié)180°轉(zhuǎn)動，適用于小型化水下液壓機械手關(guān)節(jié)驅(qū)動。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及的是一種機械手手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，特別是一種搭載于水下機器人的 一種小型化水下液壓機械手手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)。 一種小型化水下液壓機械手手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)
【背景技術(shù)】
[0002] 水下機器人是現(xiàn)代海洋環(huán)境監(jiān)測及資源開發(fā)的重要工具；隨著其工作范圍，作業(yè) 要求的不斷提高，對其作業(yè)工具也提出了更高的要求。目前自治式水下機器人（AUV)由于 其使用環(huán)境廣泛等優(yōu)點，成為研究的熱點，但由于體積、重量以及能源等限制，適用于AUV 的作業(yè)機械手很少；特別是搭載于AUV上驅(qū)動能力較強的小型化液壓機械手尤其少見。
[0003] 目前，國內(nèi)機械手臂結(jié)構(gòu)大多采用"U型板框架式"和"圓筒式"結(jié)構(gòu)，而且機械手 驅(qū)動方式大多采用電機驅(qū)動和液壓驅(qū)動；如中國專利申請?zhí)枮?01220635024. 9名稱為一 種機械手手臂結(jié)構(gòu)，采用電機驅(qū)動，其結(jié)構(gòu)較為簡單，靈活性好，但該機械手手臂結(jié)構(gòu)只適 用于陸地機械手，不能滿足水下作業(yè)的要求，而且不能滿足機械手小型化的要求；如中國專 利申請?zhí)枮?00620086859. X名稱為機械手手臂，該機械手采用幾組平行四連桿結(jié)構(gòu)，液壓 油缸驅(qū)動實現(xiàn)機械手近似垂直升降和近似水平伸縮的運動；但無法實現(xiàn)機械手關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動 180°，而且機械手結(jié)構(gòu)不能實現(xiàn)小型化。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本實用新型的目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)機械手關(guān)節(jié)180°轉(zhuǎn)動，且便于實現(xiàn)自動 控制、結(jié)構(gòu)緊湊的小型化水下液壓機械手手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)。
[0005] 本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：包括第一機械臂、第二機械臂、驅(qū)動機構(gòu)，第一 機械臂的前端與第二機械臂的后端通過轉(zhuǎn)動軸連接，驅(qū)動機構(gòu)設(shè)置在第一機械臂與第二機 械臂之間，其特征在于：所述驅(qū)動機構(gòu)包括液壓缸、C型板和直板，液壓缸的缸體鉸接在第 一機械臂上、缸桿與C型板中部鉸接，C型板的一端與第一機械臂鉸接、另一端與直板的一 端鉸接，直板的另一端與第二機械臂鉸接。
[0006] 本實用新型還可以包括：
[0007] 1、第一機械臂是由兩個側(cè)板A和一個底板A連接組成，所述的第二機械臂是由兩 個側(cè)板B和一個底板B連接組成，液壓缸的缸體鉸接在兩個側(cè)板A之間，驅(qū)動機構(gòu)包括兩個 C型板和兩個直板，兩個C型板的中部通過支撐桿連接，液壓缸的缸桿與支撐桿鉸接，每個C 型板的一端與一個側(cè)板A鉸接、另一端與一個直板的一端鉸接且該直板的另一端與側(cè)板B 鉸接。
[0008] 2、轉(zhuǎn)動軸上設(shè)置位置檢測裝置，位置檢測裝置包括旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子、旋轉(zhuǎn)變壓器 定子、外殼和旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號線，旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)動軸過盈配合，旋轉(zhuǎn)變壓器定子 套于旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子的外側(cè)并固定在外殼內(nèi)側(cè)，外殼安裝在第二機械臂的兩個側(cè)板B上， 旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號線從外殼中部通孔走線，并密封通孔。
[0009] 3、直板的一端帶有Y形叉，C型板的一端插在Y形叉中通過連接銷釘實現(xiàn)C型板 與直板的鉸接。
[0010] 本實用新型的有益效果為：
[0011] 1.通過將機械手手臂關(guān)節(jié)的小型化設(shè)計以及采用液壓驅(qū)動方式，使機械手手臂關(guān) 節(jié)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積重量小、驅(qū)動能力強等優(yōu)點。
[0012] 2.采用直線油缸與六鉸點機構(gòu)實現(xiàn)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動，使關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動可達(dá)180°，實現(xiàn)了 直線油缸驅(qū)動關(guān)節(jié)得到更大的轉(zhuǎn)動角度。
[0013] 3.機械手關(guān)節(jié)內(nèi)部集成位置檢測裝置，利用位置檢測裝置采集水下機械手關(guān)節(jié)作 業(yè)的角度、角加速度信號，并將其傳遞回機械手控制系統(tǒng)中，有利于實現(xiàn)水下機械手閉環(huán)反 饋控制。
[0014] 4.采用模塊化原理設(shè)計機械手手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，通過將本發(fā)明機械手手臂結(jié)構(gòu)的自 由組合，可改變機械手自由度形式或可滿足機械手多種結(jié)構(gòu)組合方案。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)三維視圖。
[0016] 圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)主視圖。
[0017] 圖3為D處轉(zhuǎn)動軸軸向截面圖。
[0018] 圖4為A處螺栓連接軸向截面圖。
[0019] 圖5為C處支撐軸連接軸向截面圖。
[0020] 圖6為B處支撐桿連接軸向截面圖。
[0021] 圖7為E處支撐軸連接軸向截面圖。
[0022] 圖8-a為外殼零件結(jié)構(gòu)簡圖，圖8-b為外殼零件截面圖。
[0023] 圖9為C型板零件結(jié)構(gòu)簡圖。
[0024] 圖ΙΟ-a為Y形板零件截面圖，圖ΙΟ-b為Y形板零件結(jié)構(gòu)簡圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面將結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0026] 本實用新型水下液壓機械手的重要組成部分，為機械手提供水下作業(yè)的驅(qū)動力， 并且通過自身的位置檢測裝置反饋機械手作業(yè)關(guān)節(jié)的角度、角加速度等作業(yè)參數(shù)以便于 上位機對機械手關(guān)節(jié)的控制；本發(fā)明專利采用油液壓驅(qū)動六絞點機構(gòu)，使關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動可達(dá) 180°，能夠為機械手提供較大的、平穩(wěn)性強的驅(qū)動力矩，并且結(jié)構(gòu)緊湊、體積重量小，滿足 機械手小型化的設(shè)計要求。
[0027] 本實用新型采用油液壓驅(qū)動方式，機械手關(guān)節(jié)主要由機械臂、機械手關(guān)節(jié)驅(qū)動液 壓缸、位置檢測裝置以及六絞點機構(gòu)四部分組成；其優(yōu)點在于機械手關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)緊湊并且內(nèi) 部集成位置信號反饋裝置，并且液壓驅(qū)動能夠提高小型化水下機械手的驅(qū)動能力。所述的 機械臂部分主要由手臂兩側(cè)板A、底板A通過兩組由螺栓、螺母、墊片組成的螺栓組件連接 組成，側(cè)板A與底板A可將不影響剛度、強度部分銑削以減少關(guān)節(jié)重量。所述的位置檢測 裝置結(jié)構(gòu)特征為轉(zhuǎn)動軸通過兩側(cè)的螺釘和螺母分別于兩側(cè)板A緊固連接，左側(cè)軸承與轉(zhuǎn)動 軸、側(cè)板B分別過盈安裝，并通過平墊片配合壓緊旋轉(zhuǎn)油封，防止水下環(huán)境損壞傳感器；右 側(cè)軸承與支撐軸、側(cè)板B過盈配合，通過平墊片壓緊旋轉(zhuǎn)油封，支撐軸與轉(zhuǎn)動軸的間隙通過 0型圈密封，通過旋轉(zhuǎn)油封和0型圈配合實現(xiàn)關(guān)節(jié)動密封；旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)動軸過盈配 合，定子通過兩個半圓形安裝卡簧固定在外殼上，外殼通過螺釘與側(cè)板Β緊固連接，并用0 型圈密封，旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號線從外殼中部通孔走線，并采用硫化方式密封通孔。
[0028] 所述的六絞點連接機構(gòu)，主要包括C型板、Υ型板及其連接部件、液壓缸連接組件、 側(cè)板Α連接部件以及側(cè)板Β連接部件。其中，C型板與Υ型板之間通過連接銷軸、支撐定位 銅套連接，并通過液壓缸連接組件、側(cè)板A連接部件、側(cè)板B連接部件分別與液壓缸、側(cè)板A、 側(cè)板B連接，液壓缸通過六絞點連接結(jié)構(gòu)驅(qū)動手臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動。上述的液壓缸連接組件主要 通過連接頭與液壓缸螺紋連接并與防磨銅套過盈配合，并通過兩個長銅套在支撐桿上軸向 定位，支撐桿與銅套之間間隙配合，支撐桿兩端采用卡簧定位，防止串動。上述的側(cè)板A連 接部件主要通過C型板與銅套之間過盈配合并與支撐軸間隙配合安裝，支撐軸與側(cè)板A過 盈連接，支撐軸臺階限制側(cè)板A與C型板之間存在安裝空隙。上述的側(cè)板B連接部件組要 通過Y型板與銅套之間過盈配合并與支撐軸間隙配合安裝，定位銅套與支撐軸過盈連接與 側(cè)板B過盈配合，支撐軸端部采用定位卡簧防止Y型板在支撐軸上串動。機械手工作時，液 壓缸驅(qū)動其連接組件、C型板、Y型板帶動機械手側(cè)板B手臂與側(cè)板A手臂部分發(fā)生相對運 動，其轉(zhuǎn)角為180°，同時通過位置檢測裝置將機械手關(guān)節(jié)的角度、角加速度參數(shù)反饋回上 位機以便于優(yōu)化機械手關(guān)節(jié)控制。
[0029] 下面結(jié)合【專利附圖】
【附圖說明】：
[0030] 本實用新型包括的部件有：側(cè)板A1、支撐銅套2、液壓缸3、C型板4、卡簧5、支撐桿 6、防磨銅套A7、液壓缸連接頭8、側(cè)板B9、底板B10、Y型板11、定位銅套12、定位卡簧13、支 撐軸A14、防磨銅套B15、墊片A16、防磨銅套C17、支撐軸B18、連接銷軸19、墊片B20、螺栓 A21、螺母A22、墊片C23、螺栓B24、螺母B25、墊片D26、螺母C27、轉(zhuǎn)動軸28、長銅套29、外殼 0型圈30、安裝卡簧31、深溝球軸承32、平墊片33、轉(zhuǎn)軸0型圈34、旋轉(zhuǎn)油封35、支撐軸C36、 旋轉(zhuǎn)變壓器定子37、旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子38、螺釘39、外殼40、底板A41、防磨銅套D42、支撐定 位銅套43。
[0031] 如圖1和圖2所示，本發(fā)明闡述的是一種小型化水下液壓機械手手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，主 要由機械臂、機械手關(guān)節(jié)驅(qū)動液壓缸、位置檢測裝置以及六絞點連接機構(gòu)組成。機械手手臂 兩側(cè)板A1、底板A41通過由螺栓21、螺母22、墊片20組成的螺栓組件連接成機械手框架式 手臂，在側(cè)板1與底板41上可將不影響其剛度、強度部分銑掉以減少關(guān)節(jié)重量。同理，兩側(cè) 板B9、底板B10通過兩組螺釘組件連接組成機械手下一部手臂框架式結(jié)構(gòu)。
[0032] 如圖3、圖8-a、圖8-b所示，轉(zhuǎn)動軸28通過螺釘39、墊片A16以及螺母C27、墊片 D26分別于兩側(cè)板A1緊固連接；圖示左側(cè)深溝球軸承32過盈安裝在側(cè)板B9并同時與轉(zhuǎn)動 軸28過盈配合安裝，并通過左側(cè)平墊片33壓緊定位左側(cè)旋轉(zhuǎn)油封35 ;同理，右側(cè)深溝球軸 承32與支撐軸C36、側(cè)板B9過盈配合通過右側(cè)平墊片33壓緊定位旋轉(zhuǎn)油封35,支撐軸C36 與轉(zhuǎn)動軸28之間間隙配合安裝，并通過轉(zhuǎn)軸0型圈34密封間隙；旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子38與轉(zhuǎn) 動軸28過盈配合，轉(zhuǎn)子38與兩側(cè)板B9之間存在間隙，用以防止轉(zhuǎn)子38與兩側(cè)板B9相對 運動時產(chǎn)生磨損，定子37通過兩個半圓形安裝卡簧31固定在外殼40上，外殼40通過螺釘 與側(cè)板B9緊固連接，并用0型圈30密封；旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號線從外殼40中部通孔走線， 并采用硫化方式密封通孔。
[0033] 如圖1和圖4所示，液壓缸3尾部通過墊片C23、螺栓B24、螺母B25組成的螺栓組 件與兩側(cè)板A1連接，并通過支撐銅套2將液壓缸3尾部軸向定位于機械手手臂"U型框架" 中間；液壓缸3頭部與液壓缸連接頭8螺紋連接。
[0034] 如圖1、圖5、圖6、圖7、圖9、圖ΙΟ-a和圖ΙΟ-b所示，六絞點機構(gòu)主要包括由C型 板4、Y型板11及其連接部件、液壓缸3連接組件、側(cè)板A1連接部件以及側(cè)板B9連接部件 組成。C型板4與Y型板11之間通過連接銷軸19、支撐定位銅套43連接；并通過液壓缸連 接組件、側(cè)板A連接部件、側(cè)板B連接部件分別與液壓缸3、側(cè)板A1、側(cè)板B9連接。液壓缸 連接頭8與液壓缸3螺紋連接并與防磨銅套D42過盈配合，并通過兩個長銅套29在支撐桿 6上軸向定位，支撐桿6與長銅套29、防磨銅套D42、防磨銅套A7之間間隙配合，防磨銅套 A7與C型板4過盈配合連接，支撐桿6兩端采用卡簧5定位，防止支撐桿6軸向串動。側(cè)板 A連接部件：C型板4與防磨銅套C17之間過盈配合后與支撐軸B18間隙配合安裝，支撐軸 B18與側(cè)板A1過盈連接，支撐軸B18臺階限制側(cè)板A1與C型板4之間存在安裝空隙。側(cè)板 B連接部件：Y型板11與防磨銅套B15之間過盈配合并與支撐軸A14間隙配合安裝，定位銅 套12分別于支撐軸A14和側(cè)板B9過盈配合，支撐軸A14端部采用定位卡簧13卡緊，防止 與Y型板11之間串動。
[0035] 這種實施方式的工作原理為：
[0036] 機械手兩側(cè)板A1、轉(zhuǎn)動軸28與螺釘39、螺母27緊固連接，并與旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子 38過盈配合組成手臂1 ;旋轉(zhuǎn)變壓器定子37、外殼40、兩側(cè)板B9等組成手臂2。機械手工 作時，液壓缸3驅(qū)動其連接組件、C型板4、Y型板11帶動機械手側(cè)板B手臂2部分與側(cè)板 A手臂1部分發(fā)生相對運動，其轉(zhuǎn)角為180°，同時通過位置檢測裝置將機械手關(guān)節(jié)的角度、 角加速度參數(shù)反饋回上位機以便于優(yōu)化機械手關(guān)節(jié)控制。旋轉(zhuǎn)變壓器內(nèi)部通過旋轉(zhuǎn)油封35 和轉(zhuǎn)軸0型圈34配合實現(xiàn)關(guān)節(jié)動密封，外殼40與外殼0型圈30靜密封，旋轉(zhuǎn)變壓器輸出 信號線從外殼40中部通孔走線，并采用硫化方式密封通孔。
【權(quán)利要求】
1. 一種小型化水下液壓機械手手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，包括第一機械臂、第二機械臂、驅(qū)動機 構(gòu)，第一機械臂的前端與第二機械臂的后端通過轉(zhuǎn)動軸連接，驅(qū)動機構(gòu)設(shè)置在第一機械臂 與第二機械臂之間，其特征在于：所述驅(qū)動機構(gòu)包括液壓缸、C型板和直板，液壓缸的缸體 鉸接在第一機械臂上、缸桿與C型板中部鉸接，C型板的一端與第一機械臂鉸接、另一端與 直板的一端鉸接，直板的另一端與第二機械臂鉸接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型化水下液壓機械手手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所 述的第一機械臂是由兩個側(cè)板A和一個底板A連接組成，所述的第二機械臂是由兩個側(cè)板 B和一個底板B連接組成，液壓缸的缸體鉸接在兩個側(cè)板A之間，驅(qū)動機構(gòu)包括兩個C型板 和兩個直板，兩個C型板的中部通過支撐桿連接，液壓缸的缸桿與支撐桿鉸接，每個C型板 的一端與一個側(cè)板A鉸接、另一端與一個直板的一端鉸接且該直板的另一端與側(cè)板B鉸接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種小型化水下液壓機械手手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所 述的轉(zhuǎn)動軸上設(shè)置位置檢測裝置，位置檢測裝置包括旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子、旋轉(zhuǎn)變壓器定子、夕卜 殼和旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號線，旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)動軸過盈配合，旋轉(zhuǎn)變壓器定子套于旋 轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子的外側(cè)并固定在外殼內(nèi)側(cè)，外殼安裝在第二機械臂的兩個側(cè)板B上，旋轉(zhuǎn)變 壓器輸出信號線從外殼中部通孔走線，并密封通孔。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種小型化水下液壓機械手手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，其特征在 于：所述的直板的一端帶有Y形叉，C型板的一端插在Y形叉中通過連接銷釘實現(xiàn)C型板與 直板的鉸接。
【文檔編號】B25J17/02GK203887862SQ201420296656
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】張銘鈞, 楊超, 馬小委 申請人:哈爾濱工程大學(xué)
相關(guān)技術(shù)
網(wǎng)友詢問留言
已有0條留言
- 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊！
1