一种小型化水下液压机械手手臂关节结构制造技术

本发明专利技术一种小型化水下液压机械手手臂关节结构，包括第一机械臂、第二机械臂、驱动机构，第一机械臂的前端与第二机械臂的后端通过转动轴连接，驱动机构设置在第一机械臂与第二机械臂之间，驱动机构包括液压缸、C型板和直板，液压缸的缸体铰接在第一机械臂上、缸杆与C型板中部铰接，C型板的一端与第一机械臂铰接、另一端与直板的一端铰接，直板的另一端与第二机械臂铰接。本发明专利技术具有结构紧凑、体积小、安装方便、关节驱动灵活、驱动能力强，能够实现机械手关节180°转动，适用于小型化水下液压机械手关节驱动。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术一种小型化水下液压机械手手臂关节结构，包括第一机械臂、第二机械臂、驱动机构，第一机械臂的前端与第二机械臂的后端通过转动轴连接，驱动机构设置在第一机械臂与第二机械臂之间，驱动机构包括液压缸、C型板和直板，液压缸的缸体铰接在第一机械臂上、缸杆与C型板中部铰接，C型板的一端与第一机械臂铰接、另一端与直板的一端铰接，直板的另一端与第二机械臂铰接。本专利技术具有结构紧凑、体积小、安装方便、关节驱动灵活、驱动能力强，能够实现机械手关节180°转动，适用于小型化水下液压机械手关节驱动。【专利说明】一种小型化水下液压机械手手臂关节结构
本专利技术涉及的是一种机械手手臂关节结构，特别是一种搭载于水下机器人的一种小型化水下液压机械手手臂关节结构。
技术介绍
水下机器人是现代海洋环境监测及资源开发的重要工具；随着其工作范围，作业要求的不断提高，对其作业工具也提出了更高的要求。目前自治式水下机器人(AUV)由于其使用环境广泛等优点，成为研究的热点，但由于体积、重量以及能源等限制，适用于AUV的作业机械手很少；特别是搭载于AUV上驱动能力较强的小型化液压机械手尤其少见。目前，国内机械手臂结构大多采用“U型板框架式”和“圆筒式”结构，而且机械手驱动方式大多采用电机驱动和液压驱动；如中国专利申请号为201220635024.9名称为一种机械手手臂结构，采用电机驱动，其结构较为简单，灵活性好，但该机械手手臂结构只适用于陆地机械手，不能满足水下作业的要求，而且不能满足机械手小型化的要求；如中国专利申请号为200620086859.X名称为机械手手臂，该机械手采用几组平行四连杆结构，液压油缸驱动实现机械手近似垂直升降和近似水平伸缩的运动；但无法实现机械手关节转动180°，而且机械手结构不能实现小型化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够实现机械手关节180°转动，且便于实现自动控制、结构紧凑的小型化水下液压机械手手臂关节结构。本专利技术的目的是这样实现的:包括第一机械臂、第二机械臂、驱动机构，第一机械臂的前端与第二机械臂的后端通过转动轴连接，驱动机构设置在第一机械臂与第二机械臂之间，其特征在于:所述驱动机构包括液压缸、C型板和直板，液压缸的缸体铰接在第一机械臂上、缸杆与C型板中部铰接，C型板的一端与第一机械臂铰接、另一端与直板的一端铰接，直板的另一端与第二机械臂铰接。本专利技术还可以包括:1、第一机械臂是由两个侧板A和一个底板A连接组成，所述的第二机械臂是由两个侧板B和一个底板B连接组成，液压缸的缸体铰接在两个侧板A之间，驱动机构包括两个C型板和两个直板，两个C型板的中部通过支撑杆连接，液压缸的缸杆与支撑杆铰接，每个C型板的一端与一个侧板A铰接、另一端与一个直板的一端铰接且该直板的另一端与侧板B铰接。2、转动轴上设置位置检测装置，位置检测装置包括旋转变压器转子、旋转变压器定子、外壳和旋转变压器输出信号线，旋转变压器转子与转动轴过盈配合，旋转变压器定子套于旋转变压器转子的外侧并固定在外壳内侧，外壳安装在第二机械臂的两个侧板B上，旋转变压器输出信号线从外壳中部通孔走线，并密封通孔。3、直板的一端带有Y形叉，C型板的一端插在Y形叉中通过连接销钉实现C型板与直板的铰接。本专利技术的有益效果为:1.通过将机械手手臂关节的小型化设计以及采用液压驱动方式，使机械手手臂关节具有结构紧凑、体积重量小、驱动能力强等优点。2.采用直线油缸与六铰点机构实现关节的转动，使关节转动可达180°，实现了直线油缸驱动关节得到更大的转动角度。3.机械手关节内部集成位置检测装置，利用位置检测装置采集水下机械手关节作业的角度、角加速度信号，并将其传递回机械手控制系统中，有利于实现水下机械手闭环反馈控制。4.采用模块化原理设计机械手手臂关节结构，通过将本专利技术机械手手臂结构的自由组合，可改变机械手自由度形式或可满足机械手多种结构组合方案。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术的结构三维视图。图2为本专利技术的结构主视图。图3为D处转动轴轴向截面图。图4为A处螺栓连接轴向截面图。图5为C处支撑轴连接轴向截面图。图6为B处支撑杆连接轴向截面图。图7为E处支撑轴连接轴向截面图。图8_a为外壳零件结构简图，图8_b为外壳零件截面图。图9为C型板零件结构简图。图ΙΟ-a为Y形板零件截面图，图10_b为Y形板零件结构简图。【具体实施方式】下面将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术水下液压机械手的重要组成部分，为机械手提供水下作业的驱动力，并且通过自身的位置检测装置反馈机械手作业关节的角度、角加速度等作业参数以便于上位机对机械手关节的控制；本专利技术专利采用油液压驱动六绞点机构，使关节转动可达180°，能够为机械手提供较大的、平稳性强的驱动力矩，并且结构紧凑、体积重量小，满足机械手小型化的设计要求。本专利技术采用油液压驱动方式，机械手关节主要由机械臂、机械手关节驱动液压缸、位置检测装置以及六绞点机构四部分组成；其优点在于机械手关节结构紧凑并且内部集成位置信号反馈装置，并且液压驱动能够提高小型化水下机械手的驱动能力。所述的机械臂部分主要由手臂两侧板A、底板A通过两组由螺栓、螺母、垫片组成的螺栓组件连接组成，侧板A与底板A可将不影响刚度、强度部分铣削以减少关节重量。所述的位置检测装置结构特征为转动轴通过两侧的螺钉和螺母分别于两侧板A紧固连接，左侧轴承与转动轴、侧板B分别过盈安装，并通过平垫片配合压紧旋转油封，防止水下环境损坏传感器；右侧轴承与支撑轴、侧板B过盈配合，通过平垫片压紧旋转油封，支撑轴与转动轴的间隙通过O型圈密封，通过旋转油封和O型圈配合实现关节动密封；旋转变压器转子与转动轴过盈配合，定子通过两个半圆形安装卡簧固定在外壳上，外壳通过螺钉与侧板B紧固连接，并用O型圈密封，旋转变压器输出信号线从外壳中部通孔走线，并采用硫化方式密封通孔。所述的六绞点连接机构，主要包括C型板、Y型板及其连接部件、液压缸连接组件、侧板A连接部件以及侧板B连接部件。其中，C型板与Y型板之间通过连接销轴、支撑定位铜套连接，并通过液压缸连接组件、侧板A连接部件、侧板B连接部件分别与液压缸、侧板A、侧板B连接，液压缸通过六绞点连接结构驱动手臂关节转动。上述的液压缸连接组件主要通过连接头与液压缸螺纹连接并与防磨铜套过盈配合，并通过两个长铜套在支撑杆上轴向定位，支撑杆与铜套之间间隙配合，支撑杆两端采用卡簧定位，防止串动。上述的侧板A连接部件主要通过C型板与铜套之间过盈配合并与支撑轴间隙配合安装，支撑轴与侧板A过盈连接，支撑轴台阶限制侧板A与C型板之间存在安装空隙。上述的侧板B连接部件组要通过Y型板与铜套之间过盈配合并与支撑轴间隙配合安装，定位铜套与支撑轴过盈连接与侧板B过盈配合，支撑轴端部采用定位卡簧防止Y型板在支撑轴上串动。机械手工作时，液压缸驱动其连接组件、C型板、Y型板带动机械手侧板B手臂与侧板A手臂部分发生相对运动，其转角为180°，同时通过位置检测装置将机械手关节的角度、角加速度参数反馈回上位机以便于优化机械手关节控制。下面结合【专利附图】【附图说明】:本专利技术包括的部件有:侧板Al、支撑铜套2、液压缸3、C型板4、卡簧5、支撑杆6、防磨铜套A7、液压缸连接头8、侧板B9、底板BlO、Y型板11、定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型化水下液压机械手手臂关节结构，包括第一机械臂、第二机械臂、驱动机构，第一机械臂的前端与第二机械臂的后端通过转动轴连接，驱动机构设置在第一机械臂与第二机械臂之间，其特征在于：所述驱动机构包括液压缸、C型板和直板，液压缸的缸体铰接在第一机械臂上、缸杆与C型板中部铰接，C型板的一端与第一机械臂铰接、另一端与直板的一端铰接，直板的另一端与第二机械臂铰接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张铭钧，杨超，马小委，赵克楠，刘兵，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23