CN106695777A - 一种液压机械手 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液压机械手，包括：手爪，能够夹取，含有相对应的手爪板(1)和手爪板(2)；手爪油缸(7)，用于驱动手爪板(1)和手爪板(2)的开合；螺旋摆动缸(9)，用于驱动该手爪的回转运动；驱动组件，用于驱动该手爪、手爪油缸(7)和螺旋摆动缸(9)实现俯仰和回转运动；该液压机械手可以实现肩部回转、臂部俯仰、肘部俯仰、腕部回转和手爪开合五个功能。该液压机械手可以供水下机器人使用，具有结构简单、重量轻、运动灵活等特点。

Description

一种液压机械手

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体的是一种液压机械手。

背景技术

水下机器人(ROV,Remote Operated Vehicle)，是一种能够在海底进行探测，作业的机器人，主要用于对江河湖海水资源的开发和利用，以及近海资源的探测、利用。目前，世界上的水下机器人种类已达几十种甚至上百种，功能多样，其中大型主要用于近海油气田的开发、矿产资源调查取样、打捞和军事等方面；中小型主要用于江河湖泊捕鱼业以及水质观测等民用领域。面对如此多的应用领域，水下机器人所配备的作业机构也必须满足多样化的设计需要，成为水下机器人设计中最重要的内容之一。虽然目前世界上水下机器人的形式多种多样，但只有很少一部分用于相对特殊的极端环境下，且在特殊环境下，由于人工操作的危险性，设备自动化的需求更为迫切，因此，对于极端环境下专业型水下机器人(尤其是其携带的作业结构如水下机械手)的研制也更为重要。水下机器人所配置的水下机械手的设计要满足模块化和多功能化等功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种运动灵活的液压机械手，该液压机械手可以供水下机器人使用，具有结构简单、重量轻、运动灵活等特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种液压机械手，包括：

手爪，能够夹取，包括相对应的手爪板和手爪板；

手爪油缸，用于驱动手爪板和手爪板的开合；

螺旋摆动缸，用于驱动该手爪的回转运动；

驱动组件，用于驱动该手爪、手爪油缸和螺旋摆动缸实现俯仰和回转运动；

该手爪、手爪油缸、螺旋摆动缸和该驱动组件依次连接。

该手爪设置于手爪油缸的一端，手爪油缸包括手爪油缸活塞杆和手爪油缸筒，手爪油缸能够通过手爪油缸活塞杆的伸缩使手爪板和手爪板开合。

手爪油缸的一端还设有手爪固定板和手爪活塞杆端盖，手爪活塞杆端盖与该手爪油缸筒固定连接，手爪活塞杆端盖套设于手爪油缸活塞杆外，手爪固定板与手爪活塞杆端盖固定连接，手爪固定板上设有安装孔，手爪板和手爪板层叠设置，手爪板的底部的一侧与手爪固定板铰接，手爪板的底部的另一侧设有条形通孔，手爪板的底部的一侧也与手爪固定板铰接，手爪板的底部的另一侧也设有条形通孔，手爪油缸活塞杆上固定有手爪推拉轴，手爪推拉轴的一端依次穿过手爪板底部的条形通孔、手爪板底部的条形通孔和手爪固定板上的安装孔。

该手爪还包括手爪板、手爪板和手爪固定板，手爪板、手爪板和手爪固定板依次与手爪板、手爪板和手爪固定板对称的设置于手爪活塞杆端盖的两侧，手爪推拉轴的另一端依次穿过手爪板底部的条形通孔、手爪板底部的条形通孔和手爪固定板上的安装孔。

螺旋摆动缸包括螺旋摆动缸缸筒和螺旋摆动缸输出轴，该螺旋摆动缸输出轴与该手爪油缸筒固定连接，该螺旋摆动缸缸筒与该驱动组件固定连接。

该驱动组件包括依次铰接的腕连接块、主臂板和肩部连接块，腕连接块和主臂板之间设有用于驱动腕连接块相对于主臂板转动的肩液压缸，肩部连接块和主臂板之间设有用于驱动主臂板相对于肩部连接块转动的臂液压缸，腕连接块与螺旋摆动缸固定连接。

手爪油缸的轴线和螺旋摆动缸的轴线位于同一平面，主臂板平行于螺旋摆动缸的轴线，主臂板呈中空的四边形结构。

肩液压缸包括液压缸活塞杆和液压缸筒，液压缸活塞杆与腕连接块铰接，液压缸筒与主臂板铰接，液压缸活塞杆的轴线与主臂板平行。

臂液压缸包括液压缸活塞杆和液压缸筒，液压缸活塞杆与主臂板铰接，液压缸筒与肩部连接块铰接，液压缸活塞杆的轴线与主臂板平行。

该驱动组件还包括螺旋摆动缸，螺旋摆动缸包括螺旋摆动缸缸筒和螺旋摆动缸输出轴，该螺旋摆动缸输出轴与肩部连接块固定连接。

该螺旋摆动缸输出轴的轴线与主臂板平行，该螺旋摆动缸输出轴外依次套设有轴承和轴承套，轴承套与螺旋摆动缸的螺旋摆动缸缸筒固定连接。

本发明的有益效果是，

1、可供水下机器人使用，具有结构简单、重量轻、运动灵活等特点。

2、机械手的手爪依靠液压驱动，可以实现手爪的开合，并具有夹持较大的能力。

3、机械手的腕部和肩部可以通过螺旋摆动缸实现回转运动。

4、机械手两块主臂板间的液压缸可以实现肩关节的俯仰运动和肘关节的俯仰运动，可以有效的减小水下机械手作业范围的死区。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。

图1为液压机械手的主视图。

图2为图1中沿A-A方向的剖视图。

图3为图2中上部放大示意图。

图4为图2中下部放大示意图。

图5为液压机械手的右视图。

其中1.手爪板，2.手爪板，3.手爪板，4.手爪板，5.手爪固定板，6.手爪固定板，7.手爪油缸，8.手爪转动固定套，9.螺旋摆动缸，10.支撑轴，11.支撑轴螺栓，12.支撑轴，13.支撑轴螺栓，14.支撑轴，15.支撑轴螺栓，16.支撑轴，17.支撑轴螺栓，18.支撑轴，19.支撑轴螺栓，20.内六角螺栓，21.肩部连接块，22.轴承套盖，23.轴承套，24.螺旋摆动缸，25.手爪中心轴帽，26.手爪活塞杆端盖，27.手爪油缸活塞杆，28.内六角螺栓，29.轴承，30.轴承，31.安装孔，32.腕连接块，33.液压缸活塞杆，34.液压缸筒，35.液压缸活塞杆，36.主臂板，37.液压缸筒，38.沉头螺栓，39.轴承，40.肩液压缸，41.轴承，42.臂液压缸，43.手爪推拉轴，44.手爪推拉轴套，45.手爪螺栓杆。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种液压机械手，包括：

手爪，该手爪能够夹取物品，该手爪包括相对设置的手爪板1和手爪板2；

手爪油缸7，用于驱动手爪板1和手爪板2的开合，从而实现夹取物品；

螺旋摆动缸9，用于驱动该手爪的回转运动；

驱动组件，用于驱动该手爪、手爪油缸7和螺旋摆动缸9实现俯仰和回转运动；该手爪、手爪油缸7、螺旋摆动缸9和该驱动组件依次连接，如图1和图2所示。

在本实施例中，如图1所示，该手爪设置于手爪油缸7的上端，手爪油缸7包括手爪油缸活塞杆27和手爪油缸筒，手爪油缸7能够通过手爪油缸活塞杆27的伸缩使手爪板1和手爪板2开合。具体的，手爪油缸7的上端还设有手爪固定板5和手爪活塞杆端盖26，手爪活塞杆端盖26与该手爪油缸筒的上端固定连接，手爪活塞杆端盖26套设于手爪油缸活塞杆27外，手爪固定板5与手爪活塞杆端盖26固定连接，手爪固定板5大致呈五边形结构，手爪固定板5的上端含有U形缺口，手爪固定板5的中部设有条形的安装孔31。手爪板1和手爪板2层叠设置，如图1所示，手爪板1的底部的一侧与手爪固定板5通过手爪螺栓杆45铰接，手爪板1的底部的另一侧设有条形通孔，手爪板2的底部的一侧也与手爪固定板5通过手爪螺栓杆45铰接，手爪板2的底部的另一侧也设有条形通孔，手爪油缸活塞杆27上固定有手爪推拉轴43，手爪推拉轴43与手爪油缸活塞杆27垂直，手爪推拉轴43的左端依次穿过手爪板2底部的条形通孔、手爪板1底部的条形通孔和手爪固定板5上的安装孔31。这样手爪油缸活塞杆27沿轴线移动时，手爪油缸活塞杆27能够带动手爪推拉轴43同步移动，手爪推拉轴43的端部可以手爪板1底部的条形通孔和手爪板2底部的条形通孔中滑动，使手爪板1以手爪螺栓杆45为轴转动，手爪板2以手爪螺栓杆45为轴转动，从而实现了手爪板1和手爪板2上端的灵活开合，如图1、图2、图3和图5所示。

为了提高该手爪的稳定性，该手爪还包括手爪板3、手爪板4和手爪固定板6，手爪板3、手爪板4和手爪固定板6依次与手爪板1、手爪板2和手爪固定板5对称的设置于手爪活塞杆端盖26的两侧，即图1中，手爪板1与手爪板3互为镜像，手爪板2与手爪板4互为镜像，手爪固定板5和手爪固定板6互为镜像。手爪推拉轴43的右端依次穿过手爪板3底部的条形通孔、手爪板4底部的条形通孔和手爪固定板6上的安装孔31。具体的，手爪油缸活塞杆27外的端部固定有手爪中心轴帽25，手爪推拉轴43插接于手爪中心轴帽25，手爪推拉轴43的两端均设有手爪推拉轴套44，如图3所示，手爪油缸活塞杆27沿轴向往复移动可以实现手爪板1和手爪板2与手爪板3和手爪板4的同步开合，从而实现了液压机械手手爪部的灵活稳定运动。手爪板1、手爪板2、手爪板3和手爪板4大致呈L形。

在本实施例中，螺旋摆动缸9包括螺旋摆动缸缸筒和螺旋摆动缸输出轴，该螺旋摆动缸输出轴与该手爪油缸筒固定连接，该螺旋摆动缸缸筒与该驱动组件固定连接。具体的，该螺旋摆动缸输出轴与该手爪油缸筒通过内六角螺栓28固定连接。该螺旋摆动缸输出轴外依次套设有轴承和手爪转动固定套8，手爪转动固定套8与螺旋摆动缸9的螺旋摆动缸缸筒固定连接，该螺旋摆动缸输出轴和手爪转动固定套8之间套设有两个轴承，分别为轴承29和轴承30，如图3所示。该螺旋摆动缸输出轴相对于该螺旋摆动缸缸筒转动后可以带动手爪部和手爪油缸7回转运动，即实现该液压机械手腕部的回转运动。

在本实施例中，该驱动组件包括依次铰接的一个腕连接块32、两块相互平行的主臂板36和一个肩部连接块21，具体的，腕连接块32与主臂板36通过支撑轴12和支撑轴螺栓13铰接(即转动连接，腕连接块32能够相对于主臂板36转动)，肩部连接块21与主臂板36通过支撑轴18和支撑轴螺栓18铰接。腕连接块32和主臂板36之间设有用于驱动腕连接块32相对于主臂板36转动的肩液压缸40，肩部连接块21和主臂板36之间设有用于驱动主臂板36相对于肩部连接块21转动的臂液压缸42，腕连接块32与螺旋摆动缸9的缸筒固定连接，如图2和图4所示。

具体的，手爪油缸7的轴线和螺旋摆动缸9的轴线位于同一平面，主臂板36平行于螺旋摆动缸9的轴线，主臂板36呈中空的四边形结构，如图4和图5所示，肩液压缸40和臂液压缸42设置在两块相互平行的主臂板36之间。

肩液压缸40包括液压缸活塞杆33和液压缸筒34，液压缸活塞杆33与腕连接块32通过支撑轴10和支撑轴螺栓11铰接(即转动连接，液压缸活塞杆33能够相对于腕连接块32转动)，液压缸筒34与主臂板36通过支撑轴16和支撑轴螺栓17铰接，液压缸活塞杆33的轴线与主臂板36平行，腕连接块32呈圆柱状，这样液压缸活塞杆33沿轴向的伸缩运动使腕连接块32相对于主臂板36转动，从而实现了该液压机械手的肘部的俯仰运动。

臂液压缸42包括液压缸活塞杆35和液压缸筒37，液压缸活塞杆35与主臂板36通过支撑轴14和支撑轴螺栓15铰接，液压缸筒37与肩部连接块21也通过支撑轴和支撑轴螺栓铰接，液压缸活塞杆35的轴线与主臂板36平行，肩部连接块21呈圆柱状，这样液压缸活塞杆35沿轴向的伸缩运动使主臂板36相对于肩部连接块21转动，实现了该液压机械手的臂部的俯仰运动。

在本实施例中，该驱动组件还包括螺旋摆动缸24，螺旋摆动缸24包括螺旋摆动缸缸筒和螺旋摆动缸输出轴，该螺旋摆动缸输出轴与肩部连接块21固定连接。该螺旋摆动缸输出轴的轴线与主臂板36平行，该螺旋摆动缸输出轴外依次套设有轴承和轴承套23，轴承套23与螺旋摆动缸24的螺旋摆动缸缸筒固定连接，该螺旋摆动缸输出轴和轴承套23之间套设有两个轴承，分别为轴承39和轴承41，如图4所示。该螺旋摆动缸输出轴相对于该螺旋摆动缸缸筒转动后可以带动肩部连接块21回转运动，即实现该液压机械手的肩部的回转运动。

从上述内容可以看出，该液压机械手可以实现肩部回转、臂部俯仰、肘部俯仰、腕部回转和手爪开合五个功能。该液压机械手的手爪依靠液压驱动，可以实现手爪的开合。该液压机械手的腕部和肩部可以通过螺旋摆动缸实现回转运动。该液压机械手的两块主臂板间的液压缸可以实现肩关节的俯仰运动和肘关节的俯仰运动。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (11)

1.一种液压机械手，其特征在于，所述液压机械手包括：

手爪，能够夹取，包括相对应的手爪板(1)和手爪板(2)；

手爪油缸(7)，用于驱动手爪板(1)和手爪板(2)的开合；

螺旋摆动缸(9)，用于驱动该手爪的回转运动；

驱动组件，用于驱动该手爪、手爪油缸(7)和螺旋摆动缸(9)实现俯仰和回转运动；

该手爪、手爪油缸(7)、螺旋摆动缸(9)和该驱动组件依次连接。

2.根据权利要求1所述的液压机械手，其特征在于，该手爪设置于手爪油缸(7)的一端，手爪油缸(7)包括手爪油缸活塞杆(27)和手爪油缸筒，手爪油缸(7)能够通过手爪油缸活塞杆(27)的伸缩使手爪板(1)和手爪板(2)开合。

3.根据权利要求2所述的液压机械手，其特征在于，手爪油缸(7)的一端还设有手爪固定板(5)和手爪活塞杆端盖(26)，手爪活塞杆端盖(26)与该手爪油缸筒固定连接，手爪活塞杆端盖(26)套设于手爪油缸活塞杆(27)外，手爪固定板(5)与手爪活塞杆端盖(26)固定连接，手爪固定板(5)上设有安装孔(31)，手爪板(1)和手爪板(2)层叠设置，手爪板(1)的底部的一侧与手爪固定板(5)铰接，手爪板(1)的底部的另一侧设有条形通孔，手爪板(2)的底部的一侧也与手爪固定板(5)铰接，手爪板(2)的底部的另一侧也设有条形通孔，手爪油缸活塞杆(27)上固定有手爪推拉轴(43)，手爪推拉轴(43)的一端依次穿过手爪板(2)底部的条形通孔、手爪板(1)底部的条形通孔和手爪固定板(5)上的安装孔(31)。

4.根据权利要求3所述的液压机械手，其特征在于，该手爪还包括手爪板(3)、手爪板(4)和手爪固定板(6)，手爪板(3)、手爪板(4)和手爪固定板(6)依次与手爪板(1)、手爪板(2)和手爪固定板(5)对称的设置于手爪活塞杆端盖(26)的两侧，手爪推拉轴(43)的另一端依次穿过手爪板(3)底部的条形通孔、手爪板(4)底部的条形通孔和手爪固定板(6)上的安装孔(31)。

5.根据权利要求2所述的液压机械手，其特征在于，螺旋摆动缸(9)包括螺旋摆动缸缸筒和螺旋摆动缸输出轴，该螺旋摆动缸输出轴与该手爪油缸筒固定连接，该螺旋摆动缸缸筒与该驱动组件固定连接。

6.根据权利要求1所述的液压机械手，其特征在于，该驱动组件包括依次铰接的腕连接块(32)、主臂板(36)和肩部连接块(21)，腕连接块(32)和主臂板(36)之间设有用于驱动腕连接块(32)相对于主臂板(36)转动的肩液压缸(40)，肩部连接块(21)和主臂板(36)之间设有用于驱动主臂板(36)相对于肩部连接块(21)转动的臂液压缸(42)，腕连接块(32)与螺旋摆动缸(9)固定连接。

7.根据权利要求6所述的液压机械手，其特征在于，手爪油缸(7)的轴线和螺旋摆动缸(9)的轴线位于同一平面，主臂板(36)平行于螺旋摆动缸(9)的轴线，主臂板(36)呈中空的四边形结构。

8.根据权利要求6所述的液压机械手，其特征在于，肩液压缸(40)包括液压缸活塞杆(33)和液压缸筒(34)，液压缸活塞杆(33)与腕连接块(32)铰接，液压缸筒(34)与主臂板(36)铰接，液压缸活塞杆(33)的轴线与主臂板(36)平行。

9.根据权利要求6所述的液压机械手，其特征在于，臂液压缸(42)包括液压缸活塞杆(35)和液压缸筒(37)，液压缸活塞杆(35)与主臂板(36)铰接，液压缸筒(37)与肩部连接块(21)铰接，液压缸活塞杆(35)的轴线与主臂板(36)平行。

10.根据权利要求6所述的液压机械手，其特征在于，该驱动组件还包括螺旋摆动缸(24)，螺旋摆动缸(24)包括螺旋摆动缸缸筒和螺旋摆动缸输出轴，该螺旋摆动缸输出轴与肩部连接块(21)固定连接。

11.根据权利要求10所述的液压机械手，其特征在于，该螺旋摆动缸输出轴的轴线与主臂板(36)平行，该螺旋摆动缸输出轴外依次套设有轴承和轴承套(23)，轴承套(23)与螺旋摆动缸(24)的螺旋摆动缸缸筒固定连接。