CN106826891B - 一种水下机械手结构及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下机械手结构及机器人，涉及机器人技术领域，为提高防水密封性而设计。水下机械手结构包括防水舵机和执行机构，防水舵机驱动执行机构抓取物品，执行机构包括两个对称设置的第一机械手以及传动机构，传动机构包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮与防水舵机的输出轴连接，第一齿轮和第二齿轮分别连接一个第一机械手；执行机构还包括与第二齿轮连接的蜗杆或丝杠以及与蜗杆或丝杠连接的第二机械手，第二机械手的端部套设于蜗杆或丝杠外。防水舵机驱动第一齿轮和第二齿轮啮合传动，带动两个第一机械手和第二机械手运动，从三个方向夹紧物体，防止物体脱落，结构简单，传动可靠。

Description

一种水下机械手结构及机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种水下机械手结构及机器人。

背景技术

机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。

随着科技的发展，人们对机器人技术智能化本质认识的加深，机器人技术已经逐步走进人们的生活，不断向人类活动的各个领域渗透，应用越来越普遍。结合这些领域的应用特点，人们发展了各式各样的具有感知、决策、行动和交互能力的特种机器人和各种智能机器，如水下机器人、水下仿生机器人等。

机械手结构是机器人实现水中作业的功能部件之一，主要有舵机驱动，由于舵机的工作需要电源，因此普通的舵机是无法在水中工作的，必须使用具有防水结构的舵机进行水下作业。

现有的机械手结构和防水舵机结构比较复杂、成本高，不适合广泛应用；防水舵机在水下工作时，需要承受一定的水压，现有的防水舵机在较高的水压下密封效果较差，不能很好的适应水下工作条件；此外，防水舵机在工作的过程中会产生振动，在振动时防水结构的密封效果较差。

发明内容

本发明的第一目的在于提出一种结构简单、适合水下作业的水下机械手结构。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种水下机械手结构，包括防水舵机和执行机构，所述防水舵机驱动所述执行机构抓取物品。

其中，所述执行机构包括两个对称设置的第一机械手以及传动机构，所述传动机构包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与所述防水舵机的输出轴连接，所述第一齿轮和所述第二齿轮分别连接一个所述第一机械手。

其中，所述执行机构还包括与所述第二齿轮连接的蜗杆或丝杠以及与所述蜗杆或所述丝杠连接的第二机械手，所述第二机械手的端部套设于所述蜗杆或所述丝杠外并与所述蜗杆或所述丝杠配合。

其中，还包括底板和两个连杆，所述第一齿轮和所述第二齿轮转动连接于所述底板，两个所述第一机械手分别与所述第一齿轮和所述第二齿轮铰接，两个所述连杆的一端均与所述底板铰接，另一端分别与一个所述第一机械手滑动连接。

其中，所述防水舵机包括防水壳体、舵机本体及密封组件，所述舵机本体及密封组件容置于所述防水壳体内，所述密封组件包括沿轴向依次套设在所述舵机本体的输出轴上的碟簧组件、密封轴承以及第一密封圈，所述碟簧组件抵接所述密封轴承，并将所述密封轴承及所述第一密封圈压紧于所述防水壳体。

其中，所述防水壳体包括上端开口的壳本体以及与所述壳本体配合并固定的端盖，所述舵机本体的输出轴由所述端盖上的通孔伸出所述防水壳体外。

其中，所述密封组件还包括第二密封圈，所述第二密封圈设置于所述端盖与所述壳本体之间。

其中，所述壳本体与所述端盖之间的缝隙涂覆密封胶。

其中，所述密封胶为环氧胶。

本发明的第二目的在于提出一种结构简单、适合水下作业的机器人。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种机器人，包括上述的水下机械手结构。

有益效果：本发明提供了一种水下机械手结构及机器人。水下机械手结构包括防水舵机和执行机构，所述防水舵机驱动所述执行机构抓取物品，所述执行机构包括两个对称设置的第一机械手以及传动机构，所述传动机构包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与所述防水舵机的输出轴连接，所述第一齿轮和所述第二齿轮分别连接一个所述第一机械手；所述执行机构还包括与所述第二齿轮连接的蜗杆或丝杠以及与所述蜗杆或所述丝杠连接的第二机械手，所述第二机械手的端部套设于所述蜗杆或所述丝杠外并与所述蜗杆或所述丝杠配合。防水舵机驱动第一齿轮和第二齿轮啮合传动的同时，带动两个第一机械手和第二机械手运动，从三个方向夹紧物体，使水下机械手结构能够牢固地抓取物体，防止物体脱落，结构简单，传动可靠。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的水下机械手结构的结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的水下机械手结构的俯视图；

图3是本发明实施例1提供的防水舵机的结构示意图；

图4是本发明实施例1提供的防水舵机的侧视图；

图5是本发明实施例1提供的密封组件与舵机本体的输出轴的结构示意图；

图6是本发明实施例1提供的密封组件与舵机本体的输出轴的侧视图；

图7是本发明实施例1提供的密封组件的结构示意图；

图8是本发明实施例1提供的端盖的结构示意图。

其中：

1、防水壳体；11、壳本体；12、端盖；121、通孔；2、输出轴；3、密封组件；31、第一密封圈；32、密封轴承；33、碟簧组件；34、第二密封圈；4、防水舵机；51、第一齿轮；52、第二齿轮；53、第一机械手；54、连杆；55、第二机械手；56、蜗杆；57、支撑杆；6、底板；7、舵机固定架。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

如图1-图2所示，本实施例提供了一种水下机械手结构，包括防水舵机4和执行机构，防水舵机4驱动执行机构抓取物品。防水舵机4具有良好的密封性，在水下作业时可以承受较高强度的压强并始终保持良好的密封性，保证水下机械手结构可以正常工作。

具体而言，执行机构包括两个对称设置的第一机械手53以及传动机构，传动机构包括相互啮合的第一齿轮51和第二齿轮52，第一齿轮51与防水舵机4的输出轴2连接，第一齿轮51和第二齿轮52分别连接一个第一机械手53。防水舵机4驱动第一齿轮51转动，第一齿轮51通过啮合传动带动第二齿轮52转动，从而实现两个第一机械手53收缩或打开，实现第一机械手53抓取物体的目的。其中，底板6上还设置有舵机固定架7，防水舵机4固定于舵机固定架7上，防水舵机4的输出轴2与第一齿轮51连接，驱动第一齿轮51转动，第一齿轮51和第二齿轮52可以通过销钉固定在底板6上，并与底板6转动连接，两个第一机械手53分别与第一齿轮51和第二齿轮52铰接，两个连杆54的一端均与底板6铰接，另一端分别与一个第一机械手53滑动连接。本实施例中的水下机械手结构通过齿轮啮合传动，结构简单，传动可靠，可完成抓取动作。

为使水下机械手结构能够更牢固的抓取物体，执行机构还包括蜗杆56以及与蜗杆56连接的第二机械手55，蜗杆56与第二齿轮52的中心固定，并随第二齿轮52转动，第二机械手55的一端套设在蜗杆56外，并与蜗杆56配合传动，当防水舵机4驱动第一齿轮51和第二齿轮52啮合传动时，第二齿轮52带动蜗杆56转动，从而使第二机械手55沿蜗杆56的长度方向移动，第一机械手53和第二机械手55配合运动，从三个方向夹紧抓取的物体，更牢固的夹紧物体，防止物体脱落。

底板6上还设置有支撑杆57，第二机械手55穿过支撑杆57并可沿支撑杆57滑动，支撑杆57与蜗杆56沿第二机械手55的长度方向分布，支撑杆57对第二机械手55起到一定的定位和支撑作用，防止第二机械手55在运动过程中晃动，加强第二机械手55运动的平稳性。此外，为避免第二机械手55脱离蜗杆56或支撑杆57，蜗杆56和支撑杆57的端部还可以设置有限位块，限位块限定第二机械手55在蜗杆56和支撑杆57上的移动区域。其中，蜗杆56也可以用丝杠代替，第二机械手55与丝杠配合，也可以实现第二机械手55与第一机械手53的配合。

为使第一机械手53和第二机械手55能够更牢固的抓住物品，第一机械手53和第二机械手55与物体接触的侧壁上设置有防滑纹路，可以增加第一机械手53和第二机械手55与物品之间的摩擦力，防止物品脱落。

如图3-图8所示，防水舵机4包括防水壳体1、舵机本体及密封组件3，舵机本体及密封组件3容置于防水壳体1内，密封组件3用于保持防水壳体1的密封状态。通过设置密封组件3使舵机本体密封于防水壳体1内，以便进行水下作业。

具体而言，如图3和图8所示，防水壳体1包括上端开口的壳本体11以及与壳本体11配合并固定的端盖12，舵机本体的输出轴2由端盖12上的通孔121伸出防水壳体1外，壳本体11与端盖12可以通过螺钉固定，固定方式简单，便于装卸；防水壳体1可以有铝合金材料制成，铝合金材料重量轻，且耐腐蚀，可以提高防水壳体1的使用寿命。密封组件3包括依次套设在舵机本体的输出轴2上的碟簧组件33、密封轴承32以及第一密封圈31，碟簧组件33抵接密封轴承32，并将密封轴承32及第一密封圈31压紧于防水壳体1，即碟簧组件33、密封轴承32与第一密封圈31相互抵接，第一密封圈31设置于端盖12的通孔121内，用于防止端盖12外的水进入防水壳体1内。其中，碟簧组件33具有强力的缓冲和压紧性能，可以在水下高压强的情况下顶紧密封轴承32和第一密封圈31，密封效果好；同时，碟簧组件33具有优越的减震性能，能够有效防止由于舵机本体的输出轴2振动导致的泄水等问题。

碟簧组件33可以由多个碟簧组成，碟簧的数量可以由舵机本体的输出轴2的尺寸以及碟簧组件33需要抵抗的水下压强等情况具体选择，综合考虑上述因素，本实施例中的碟簧组件33由12个碟簧组成。

此外，密封组件3还可以包括第二密封圈34，第二密封圈34设置于端盖12与壳本体11之间，可以进一步提高防水舵机4的密封性能，提高防水效果。

为防止工作时，水由壳本体11和端盖12之间的缝隙流入防水壳体1内，本实施例中壳本体11与端盖12之间的缝隙涂覆密封胶，将防水壳体1完全密封，提高防水效果。其中，密封胶可以为环氧胶，环氧胶具有较强的粘附力，固化方便，化学性能稳定，具有优良的耐碱性和耐酸性，适合水下工作环境；此外，环氧胶还具有较好的散热性能，可以弥补由于密封性而带来的散热效果差的缺陷。

实施例2

本实施例提供了一种机器人，包括实施例1中的水下机械手结构。水下机械手结构包括防水舵机4和执行机构，防水舵机4驱动执行机构抓取物品。防水舵机4具有良好的密封性，在水下作业时可以承受较高强度的压强并始终保持良好的密封性，保证水下机械手结构可以正常工作。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种水下机械手结构，其特征在于，包括防水舵机(4)和执行机构，所述防水舵机(4)驱动所述执行机构抓取物品；

所述执行机构包括两个对称设置的第一机械手(53)以及传动机构，所述传动机构包括相互啮合的第一齿轮(51)和第二齿轮(52)，所述第一齿轮(51)与所述防水舵机(4)的输出轴(2)连接，所述第一齿轮(51)和所述第二齿轮(52)分别连接一个所述第一机械手(53)；

所述执行机构还包括与所述第二齿轮(52)连接的蜗杆(56)或丝杠以及与所述蜗杆(56)或所述丝杠连接的第二机械手(55)，所述第二机械手(55)的端部套设于所述蜗杆(56)或所述丝杠外并与所述蜗杆(56)或所述丝杠配合；

所述防水舵机(4)包括防水壳体(1)、舵机本体及密封组件(3)，所述舵机本体及密封组件(3)容置于所述防水壳体(1)内，所述密封组件(3)包括沿轴向依次套设在所述舵机本体的输出轴(2)上的碟簧组件(33)、密封轴承(32)以及第一密封圈(31)，所述碟簧组件(33)抵接所述密封轴承(32)，并将所述密封轴承(32)及所述第一密封圈(31)压紧于所述防水壳体(1)；

所述防水壳体(1)包括上端开口的壳本体(11)以及与所述壳本体(11)配合并固定的端盖(12)，所述舵机本体的输出轴(2)由所述端盖(12)上的通孔(121)伸出所述防水壳体(1)外。

2.如权利要求1所述的水下机械手结构，其特征在于，还包括底板(6)和两个连杆(54)，所述第一齿轮(51)和所述第二齿轮(52)转动连接于所述底板(6)，两个所述第一机械手(53)分别与所述第一齿轮(51)和所述第二齿轮(52)铰接，两个所述连杆(54)的一端均与所述底板(6)铰接，另一端分别与一个所述第一机械手(53)滑动连接。

3.如权利要求1所述的水下机械手结构，其特征在于，所述密封组件(3)还包括第二密封圈(34)，所述第二密封圈(34)设置于所述端盖(12)与所述壳本体(11)之间。

4.如权利要求1所述的水下机械手结构，其特征在于，所述壳本体(11)与所述端盖(12)之间的缝隙涂覆密封胶。

5.如权利要求4所述的水下机械手结构，其特征在于，所述密封胶为环氧胶。

6.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的水下机械手结构。