CN101745918A - 一种水下电动机械手关节机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水下机器人作业领域，具体地说是一种可覆盖全海深、用于海洋作业和取样的水下电动机械手关节机构，包括关节固定法兰、齿轮箱、齿轮输出轴承法兰及旋转输出套筒，关节固定法兰与齿轮箱密封连接，齿轮输出轴承法兰密封安装在齿轮箱的上方，在齿轮输出轴承法兰的外部设有可相对转动的旋转输出套筒；齿轮箱内分别设有带锥齿轮的齿轮输入轴及齿轮输出轴，两锥齿轮啮合传动，齿轮输入轴与安装于关节固定法兰内的驱动装置相连接，旋转输出套筒与齿轮输出轴连动。本发明具有结构紧凑、故障率低、功能齐全、应用范围广、成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及水下机器人作业领域，具体地说是一种可覆盖全海深、用于海洋作业和取样的水下电动机械手关节机构。
背景技术
目前，在海洋开发领域，用于水下作业的商用水下机械手均为液压驱动。其优点是负载/自重比高、负载能力强，通过压力补偿，容易实现深海密封。但液压驱动的水下机械手系统体积庞大，能量转换率低，由于元器件限制及支持系统复杂，难以实现小型化。为实现高自主性的海洋作业，海底作业系统将逐渐由目前的由人遥控操作方式向自主/半自主作业方式发展，即由自治水下机器人载体携带机械手进行取样和作业。对于自治水下机器人系统，自身携带能源，从动力和系统支持等方面考虑，无法配置液压系统，要装备机械手，只能是电动机械手。
水下电动机械手与陆地上使用的电动机械手有较大区别，除了大深度的密封难以实现以外，常规的外部走线将增加水下系统出现故障的可能性，况且机械手的重量、尺寸等机械方面还要受到其安装载体的限制。为实现可接受的负载/自重量比、降低作业故障率，并可实现大深度作业，需设计一种可覆盖全海深、内部走线的紧凑型机械手关节机构已成为亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种可覆盖全海深、结构紧凑、内部走线的水下电动机械手关节机构。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明包括关节固定法兰、齿轮箱、齿轮输出轴承法兰及旋转输出套筒，关节固定法兰与齿轮箱密封连接，齿轮输出轴承法兰密封安装在齿轮箱的上方，在齿轮输出轴承法兰的外部设有可相对转动的旋转输出套筒；齿轮箱内分别设有带锥齿轮的齿轮输入轴及齿轮输出轴，两锥齿轮啮合传动，齿轮输入轴与安装于关节固定法兰内的驱动装置相连接，旋转输出套筒与齿轮输出轴连动。
其中：所述齿轮输出轴承法兰上设有关节限位块，旋转输出套筒上设有与关节限位块相对应的突起，旋转输出套筒可相对齿轮输出轴承法兰在360°内转动；齿轮输出轴承法兰的圆周外表面上设有沉孔，关节限位块设置于沉孔内；所述齿轮输入轴的一端通过轴承安装在齿轮箱的齿轮箱盖上，另一端由齿轮箱穿出与关节固定法兰内的驱动装置相连接；齿轮输入轴上安装有第一锥齿轮及旋转电位计；旋转电位计由电位计本体止动杆及电位计中空轴组成，电位计中空轴固接在齿轮输出轴上，电位计本体止动杆套设于电位计中空轴的外部，电位计本体止动杆插入齿轮箱盖上的限位孔中，电位计中空轴可相对电位计本体止动杆随齿轮输入轴旋转；所述齿轮输出轴的一端通过轴承与齿轮输出轴承法兰连接、并插入齿轮箱内固接有与第一锥齿轮啮合传动的第二锥齿轮，另一端固接于旋转输出套筒上的后端盖；齿轮输出轴承法兰与旋转输出套筒之间设有滑动轴承；齿轮输出轴承法兰与旋转输出套筒之间、滑动轴承下方设有旋转密封圈；机构的外层固连处均为静密封；该关节机构在关节固定法兰、齿轮箱、齿轮输出轴承法兰及旋转输出套筒内走线。
本发明的优点与积极效果为：
1.结构紧凑。本发明的电机、减速机组件为一体结构，设置于关节固定法兰内；第一锥齿轮和旋转电位计共用一个齿轮输入轴，避免了使用联轴器带来的轴向尺寸加大；采用滑动轴承，大大减小了整个关节的径向尺寸；以上均使得设计结构紧凑。
2.故障率低。本发明采用内部走线，极大地降低了水下未知环境中工作出现故障的可能性。
3.功能齐全。本发明的电机、减速机采用行星齿轮传动，可以大扭矩驱动；通过旋转电位计进行位置检测；电机、减速机、旋转电位计均可浸油使用，可以实现大深度水下作业。
4.应用范围广。本发明尺寸、作业深度和强度易扩展，便于在水下电动机械手及其它作业工具上推广安装使用。
5.成本低。本发明不需要特殊加工和特殊零部件，磨损零部件易于更换。
附图说明
图1为本发明的外形结构示意图；
图2为本发明的内部结构示意图；
图3为图2中齿轮输出轴承法兰的结构示意图；
其中：1为关节固定法兰，2为电机，3为齿轮输入轴，4为第一锥齿轮，5为第二锥齿轮，6为齿轮箱，7为电位计本体止动杆，8为电位计中空轴，9为齿轮箱盖，10为齿轮输出轴，11为齿轮输出轴承法兰，12为旋转密封圈，13为旋转输出套筒，14为滑动轴承，15为后端盖，16为关节限位块，17为突起，18为沉孔，19为减速机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1、图2所示，本发明外层包括腔体结构件和盖板结构件，其中腔体结构件包括关节固定法兰1、齿轮箱6、齿轮输出轴承法兰11及旋转输出套筒13，盖板结构件包括齿轮箱盖9和后端盖15，齿轮箱盖密封固接于齿轮箱6上，后端盖15固接于旋转输出套筒13的顶部。关节固定法兰1与齿轮箱6密封连接，齿轮输出轴承法兰11密封安装在齿轮箱6的上方，在齿轮输出轴承法兰11的外部设有可相对转动的旋转输出套筒13。齿轮箱6内分别设有齿轮输入轴3及齿轮输出轴10，齿轮输入轴3的一端通过镶嵌在齿轮箱盖9内的深沟球轴承安装在齿轮箱6的齿轮箱盖9上，另一端由齿轮箱6穿出与关节固定法兰1内的驱动装置相连接；驱动装置由电机2及减速机19组成，分别固设在关节固定法兰1的腔内，齿轮输入轴3与减速机19输出轴键连接。齿轮输入轴3上安装有第一锥齿轮4及旋转电位计，第一锥齿轮4与齿轮输入轴3键连接；旋转电位计用于检测关节机构的旋转角度，由电位计本体止动杆7及电位计中空轴8组成，电位计中空轴8固接在齿轮输出轴3上，电位计本体止动杆7套设于电位计中空轴8的外部，电位计本体止动杆7插入齿轮箱盖9上的限位孔中，电位计中空轴8可相对电位计本体止动杆7随齿轮输入轴3旋转。齿轮输出轴10与齿轮输入轴3垂直，齿轮输出轴10的一端通过轴承与齿轮输出轴承法兰11连接，由齿轮输出轴承法兰11穿过后插入齿轮箱6内，该端键连接有与第一锥齿轮4啮合传动的第二锥齿轮5，另一端通过平键连接于旋转输出套筒13顶部的后端盖15，旋转输出套筒13通过后端盖15与齿轮输出轴10连动。
如图3所示，齿轮输出轴承法兰11的圆周外表面上设有沉孔18，沉孔18内固设有关节限位块16，关节限位块16外露于沉孔18的部分起到限位作用，用于限制关节机构的旋转范围；旋转输出套筒13上设有与关节限位块16相对应的突起17，关节限位块16可阻挡旋转输出套筒13上的突起17，限制旋转输出套筒13进行360°旋转。
齿轮输出轴承法兰11与旋转输出套筒13之间设有滑动轴承14，滑动轴承14外侧与旋转输出套筒13内侧形成过盈配合；齿轮输出轴承法兰11由滑动轴承14内侧穿过，两者重合部分为间隙配合。
齿轮输出轴承法兰11与旋转输出套筒13之间、滑动轴承14下方还设有旋转密封圈12，整个关节机构中只有此外为旋转动密封，其余的机构外层固连处均为静密封，即O形密封圈。如图2中的A所示，关节机构在关节固定法兰1、齿轮箱6、齿轮输出轴承法兰11及旋转输出套筒13内走线。无论关节机构工作与否，固接在关节固定法兰1上的各部件均保持不动。
本发明的工作原理为：
本发明的电机、减速机采用行星齿轮传动，工作时，电机2上电，电机2的输出轴驱动减速机19，减速机19输出轴驱动齿轮输入轴3旋转，齿轮输入轴3带动第一锥齿轮4和电位计中空轴8旋转；第一锥齿轮4通过与第二锥齿轮5的啮合，驱动第二锥齿轮5旋转，齿轮输出轴10、后端盖15、旋转输出套筒13及滑动轴承14与第二锥齿轮5共同旋转，使得旋转输出套筒13与齿轮输出轴承法兰11形成相对转动，旋转关节驱动效果形成。
关节机构在旋转时，电位计中空轴8随齿轮输入轴3转动，电位计本体止动杆7保持不动，用于检测关节转动的角度；齿轮输出轴承法兰11上的关节限位块16阻挡旋转输出套筒13的突起17，限制旋转输出套筒13进行360°旋转，保护内部走线。
本发明的旋转电位计为市购产品，可购置于美国Novotechnik公司生产的型号为WAL300的电位计；滑动轴承也为市购产品，可购置于德国igus公司生产的型号为GFM-5055-10的滑动轴承。
Claims (10)
1.一种水下电动机械手关节机构，其特征在于：包括关节固定法兰(1)、齿轮箱(6)、齿轮输出轴承法兰(11)及旋转输出套筒(13)，关节固定法兰(1)与齿轮箱(6)密封连接，齿轮输出轴承法兰(11)密封安装在齿轮箱(6)的上方，在齿轮输出轴承法兰(11)的外部设有可相对转动的旋转输出套筒(13)；齿轮箱(6)内分别设有带锥齿轮的齿轮输入轴(3)及齿轮输出轴(10)，两锥齿轮啮合传动，齿轮输入轴(3)与安装于关节固定法兰(1)内的驱动装置相连接，旋转输出套筒(13)与齿轮输出轴(10)连动。
2.按权利要求1所述的水下电动机械手关节机构，其特征在于：所述齿轮输出轴承法兰(11)上设有关节限位块(16)，旋转输出套筒(13)上设有与关节限位块(16)相对应的突起(17)，旋转输出套筒(13)可相对齿轮输出轴承法兰(11)在360°内转动。
3.按权利要求2所述的水下电动机械手关节机构，其特征在于：所述齿轮输出轴承法兰(11)的圆周外表面上设有沉孔(18)，关节限位块(16)设置于沉孔(18)内。
4.按权利要求1所述的水下电动机械手关节机构，其特征在于：所述齿轮输入轴(3)的一端通过轴承安装在齿轮箱(6)的齿轮箱盖(9)上，另一端由齿轮箱(6)穿出与关节固定法兰(1)内的驱动装置相连接；齿轮输入轴(3)上安装有第一锥齿轮(4)及旋转电位计。
5.按权利要求4所述的水下电动机械手关节机构，其特征在于：所述旋转电位计由电位计本体止动杆(7)及电位计中空轴(8)组成，电位计中空轴(8)固接在齿轮输出轴(3)上，电位计本体止动杆(7)套设于电位计中空轴(8)的外部，电位计本体止动杆(7)插入齿轮箱盖(9)上的限位孔中，电位计中空轴(8)可相对电位计本体止动杆(7)随齿轮输入轴(3)旋转。
6.按权利要求1或4所述的水下电动机械手关节机构，其特征在于：所述齿轮输出轴(10)的一端通过轴承与齿轮输出轴承法兰(11)连接、并插入齿轮箱(6)内固接有与第一锥齿轮(4)啮合传动的第二锥齿轮(5)，另一端固接于旋转输出套筒(13)上的后端盖(15)。
7.按权利要求1所述的水下电动机械手关节机构，其特征在于：所述齿轮输出轴承法兰(11)与旋转输出套筒(13)之间设有滑动轴承(14)。
8.按权利要求7所述的水下电动机械手关节机构，其特征在于：所述齿轮输出轴承法兰(11)与旋转输出套筒(13)之间、滑动轴承(14)下方设有旋转密封圈(12)。
9.按权利要求1所述的水下电动机械手关节机构，其特征在于：所述机构的外层固连处均为静密封。
10.按权利要求1所述的水下电动机械手关节机构，其特征在于：该关节机构在关节固定法兰(1)、齿轮箱(6)、齿轮输出轴承法兰(11)及旋转输出套筒(13)内走线。
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102225547A (zh) * | 2011-05-17 | 2011-10-26 | 哈尔滨工程大学 | 小型电动机械手二级回转机构 |
| CN102343592A (zh) * | 2010-08-05 | 2012-02-08 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 机器人臂部件 |
| CN103303449A (zh) * | 2013-05-30 | 2013-09-18 | 河北工业大学 | 一种水下作业机器人 |
| CN104669262A (zh) * | 2013-11-30 | 2015-06-03 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种水下电动机械手腕转夹钳驱动结构 |
| CN105077545A (zh) * | 2015-08-27 | 2015-11-25 | 安徽宏锦包装设备有限公司 | 一种半球形锅巴成型机的压料装置 |
| CN109277740A (zh) * | 2017-07-21 | 2019-01-29 | 中广核研究院有限公司 | 水下驱动机构 |
| CN109531590A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-03-29 | 台州学院 | 一种助餐机器人 |
| CN111993459A (zh) * | 2020-09-25 | 2020-11-27 | 珠海格力智能装备有限公司 | 机械手臂 |
| CN112109110A (zh) * | 2019-06-21 | 2020-12-22 | 上海岭先机器人科技股份有限公司 | 输出端使用滑动轴承的机器人一体化关节 |
| CN113910290A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-01-11 | 江苏科技大学 | 一种欠驱动水下机械手的关节模块及机械手 |
-
2008
- 2008-12-19 CN CN200810229973A patent/CN101745918A/zh active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102343592A (zh) * | 2010-08-05 | 2012-02-08 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 机器人臂部件 |
| US8590415B2 (en) | 2010-08-05 | 2013-11-26 | Hong Fu Jin Precision Industry (Shenzhen) Co., Ltd. | Robotic arm assembly |
| CN102225547A (zh) * | 2011-05-17 | 2011-10-26 | 哈尔滨工程大学 | 小型电动机械手二级回转机构 |
| CN103303449A (zh) * | 2013-05-30 | 2013-09-18 | 河北工业大学 | 一种水下作业机器人 |
| CN103303449B (zh) * | 2013-05-30 | 2015-11-11 | 河北工业大学 | 一种水下作业机器人 |
| CN104669262B (zh) * | 2013-11-30 | 2016-04-13 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种水下电动机械手腕转夹钳驱动结构 |
| CN104669262A (zh) * | 2013-11-30 | 2015-06-03 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种水下电动机械手腕转夹钳驱动结构 |
| CN105077545A (zh) * | 2015-08-27 | 2015-11-25 | 安徽宏锦包装设备有限公司 | 一种半球形锅巴成型机的压料装置 |
| CN109277740A (zh) * | 2017-07-21 | 2019-01-29 | 中广核研究院有限公司 | 水下驱动机构 |
| CN109531590A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-03-29 | 台州学院 | 一种助餐机器人 |
| CN112109110A (zh) * | 2019-06-21 | 2020-12-22 | 上海岭先机器人科技股份有限公司 | 输出端使用滑动轴承的机器人一体化关节 |
| CN111993459A (zh) * | 2020-09-25 | 2020-11-27 | 珠海格力智能装备有限公司 | 机械手臂 |
| CN111993459B (zh) * | 2020-09-25 | 2022-04-08 | 珠海格力智能装备有限公司 | 机械手臂 |
| CN113910290A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-01-11 | 江苏科技大学 | 一种欠驱动水下机械手的关节模块及机械手 |
| CN113910290B (zh) * | 2021-11-19 | 2024-04-19 | 江苏科技大学 | 一种欠驱动水下机械手的关节模块及机械手 |
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