机械臂末端执行器制造技术

本实用新型专利技术属于航天自动化工程领域，具体地说是一种可以应用于空间、地面多种环境的机械臂末端执行器，包括外筒支撑部分、手指夹紧部分、内部升降台部分和旋转输出部分，旋转输出部分安装在内部升降台部分上、通过内部升降台部分升降，手指夹紧部分包括两个独立控制的手指，每个手指均通过电机的驱动往复移动；旋转输出部分的输出端由外筒支撑部分的上端穿出，位于两个手指之间；两个手指的电机及内部升降台部分的和旋转输出部分的驱动电机分别与安装在外筒支撑部分内部的电机驱动器电连接。本实用新型专利技术适应性强，能够在真空、高温、低温、辐射、振荡等极端恶劣的环境条件下进行工作，同时能够输出夹取、支撑、旋转等多种作业形式。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于航天自动化工程领域，具体地说是ー种可以应用于空间、地面多种环境的机械臂末端执行器
技术介绍
随着航天飞机、宇宙飞船和空间站的建立，空间科学技术的研究越来越受到各国的重视。未来的空间活动将包括大量的空间生产、装配、维护和修理等作业，由于空间环境是ー个条件恶劣的动态非结构化环境，需要进行大量的科学实验和空间探索，这些工作不可能全部依靠航天员完成，必须充分利用空间机器人技术和与之相适应的遥操作技术，完成部分的工作。充分利用遥操作空间机器人，进行舱内外的科学实验以及维护和照料是十分必要的。国外ー些研究机构已经对空间站暴露平台模块工具进行了相关研究，如美国马里兰大学空间系统实验室对空间机器人末端工具的夹具形态进行了研究，Ranger DexterousManipulator对末端工具和不同的夹具进行了比较深入的研究并制造了原理样机；日本科学家分别为工程实验卫星ETS-VII和国际空间站的JEMRMS机械臂末端设计了一套类似的末端执行器；加拿大科学家为国际空间站研制了机械臂末端夹持器SPDM OTCM (ORU ToolChangeout Mechanism)和工具 Socket Extension Tool、载荷端接ロ等。空间站暴露平台机械臂末端工具是载人空间站的ー个重要部分，暴露平台上仪器调整、螺栓松紫、线缆夹持、抓取和释放舱外实验有效载荷等操作和任务都最終都要由末端工具来完成。所以未来在航天领域中末端执行工具具有广阔的应用空间。
技术实现思路
本技术的目的在于提供ー种可以应用于空间、地面多种环境的机械臂末端执行器。该末端执行器具有夹取、支撑、旋转等多种运动输出，并且本身结构简单、可靠。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的本技术包括外筒支撑部分、安装在外筒支撑部分上端的手指夹紧部分及安装在外筒支撑部分内部的内部升降台部分和旋转输出部分，其中旋转输出部分安装在内部升降台部分上、通过内部升降台部分升降，所述手指夹紧部分包括两个独立控制的手指，两个手指以外筒支撑部分的轴线对称设置，每个手指均通过电机的驱动往复移动；所述旋转输出部分的输出端由外筒支撑部分的上端穿出，位于所述两个手指之间；所述两个手指的电机及内部升降台部分的驱动电机和旋转输出部分的驱动电机分别与安装在外筒支撑部分内部的电机驱动器电连接。其中所述手指夹紧部分包括左手指及右手指，每个手指均带有ー组驱动部分；所述每个手指的驱动部分包括T型丝杠、安装座、电机及传动机构，其中安装座安装在外筒支撑部分的上端，所述电机设置在安装座上，所述T型丝杠的一端与安装在外筒支撑部分上端的滑动导轨相连，另一端通过传动机构与所述电机的输出轴相连，每个手指均通过电机的驱动由T型丝杠推动、沿所述滑动导轨往复移动；所述电机位于外筒支撑部分的内部，传动机构包括输出齿轮、减速齿轮副及电机齿轮，所述T型丝杠的另一端连接有输出齿轮，电机齿轮连接在电机的输出轴上，所述输出齿轮与电机齿轮之间通过安装在安装座上的减速齿轮副啮合传动；所述每个手指的端面上均加工有两个呈“十”字的V型槽；所述内部升降台部分包括升降台组件、运动导向杆、升降台电机及T型丝杠传动轴，其中升降台电机安装在升降台组件上，所述T型丝杠传动轴安装在升降台组件上、一端与升降台电机的输出轴相连，在T型丝杠传动轴的两侧分别设有安装在升降台组件上的运动导向杆，所述升降台组件上设有与T型丝杠传动轴连接的丝杠螺母，通过升降台电机的驱动、T型丝杠传动轴推动所述丝杠螺母沿运动导向杆的轴向往复移动、实现升降台组件的升降；所述升降台组件为多个铰接连杆组成的具有自锁功能的剪式升降台；所述旋转输出部分包括内六角套筒、直线轴承、旋转输出轴及旋转输出电机，其中旋转输出电机安装在内部升降台部分上，旋转输出电机的旋转输出轴由所述外筒支撑部分的上端穿出、设有内六角套筒；所述旋转输出轴与外筒支撑部分的上端之间通过安装在外筒支撑部分上端的直线轴承连接；所述旋转输出电机通过旋转输出电机座安装在内部升降台部分上，所述内六角套筒位于手指夹紧部分中两个手指之间；所述直线轴承与旋转输出轴同轴；所述外筒支撑部分包括滑动导 轨、外筒、上端盖及下端盖，其中上端盖及下端盖分别密封安装在外筒的上下两端，所述滑动导轨位于上端盖上，在下端盖上设置有所述电机驱动器；所述上端盖的厚度大于下端盖的厚度，在上端盖上设有加强筋及安装所述滑动导轨的止动槽；在外筒内部加设有加强框。本技术的优点与积极效果为I.本技术适应性强，能够在真空、高温、低温、辐射、振荡等极端恶劣的环境条件下进行工作，同时能够输出夹取、支撑、旋转等多种作业形式，可应用于航空、航天等领域。2.本技术安装在机械臂末端，能够灵巧地实现多种作业形式；本技术具有旋转输出形式，通过与其它エ件相连接能够组合成如电动螺丝刀、电钻、电动套筒等多种工具。附图说明图I为本技术的外形结构示意图；图2为本技术去除外筒后的结构示意图；图3为本技术手指夹紧部分的结构示意图；图4为本技术旋转输出部分的结构示意图；图5为本技术内部升降台部分的结构示意图；图6为本技术运动示意图；其中I为左手指,2为T型丝杠,3为滑动导轨,4为外筒,5为安装座,6为上端盖，7为下端盖,8为电机,9为加强框，10为旋转输出电机座，11为升降台组件，12为运动导向杆，13为电机驱动器，14为旋转输出轴，15为升降台电机，16为T型丝杠传动轴，17为右手指，18为减速齿轮副，19为电机齿轮,20为内六角套筒,21为直线轴承,22为升降电机安装座，23为旋转输出电机。具体实施方式以下结合附图对本技术作进ー步详述。如图I、图2所示，本技术包括外筒支撑部分、安装在外筒支撑部分上端的手指夹紧部分及安装在外筒支撑部分内部的内部升降台部分和旋转输出部分，其中旋转输出部分安装在内部升降台部分上、通过内部升降台部分升降，手指夹紧部分、内部升降台部分及旋转输出部分的各驱动电机分别与安装在外筒支撑部分内部的电机驱动器13电连接。外筒支撑部分包括滑动导轨3、外筒4、上端盖6、下端盖7及加强框9，其中上端盖6及下端盖7分别密封安装在外筒4的上下两端，下端盖7用来封闭末端执行器的下端、同时作为末端执行器内部各驱动电机的电机驱动器13的安装座使用，下端盖7作为末端执行器与机械臂的安装端面，在下端端7的面板上加工有内部各驱动电机的出线孔和安装零件用的螺纹孔，螺纹孔用来固定末端执行器中四个驱动电机的电机驱动器13。上端盖6用来封闭末端执行器的上端、同时用来承载滑动导轨3及手指夹紧部分，上端盖6的厚度大于下 端盖7的厚度，在上端盖6上设有加强筋及止动槽，所述滑动导轨3采用合金钢为原料进行加工，并在表面进行了发黑处理，滑动导轨3安装在止动槽内、并通过M3螺钉固定；外筒4为筒状薄壁件，外筒4的胎体采用铝合金浇铸后进行精加工，在外筒4的内部安装有两层铝合金内部加强框9，可防止外筒4在外力作用下产生变形。如图2、图3所示，手指夹紧部分包括两个独立控制的手指，即左手指I及右手指17，两个手指以外筒支撑部分的轴线对称设置，每个手指均带有ー组驱动部分，驱动部分包括T型丝杠2、安装座5、电机8及传动机构，其中安装座5是使用刚性好的不锈钢板材加工而成的长方形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，李志绳，王明辉，龚海里，郑怀兵，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：实用新型
国别省市：