CN107825464B - 一种水下机械臂的模拟测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下机械臂的模拟测试装置，包括回转测试工作台和机械臂机构组件，所述机械臂机构组件设置在回转测试工作台上；回转测试工作台包括底座、支撑座、摆动支架、云台和机械臂固定架，两个支撑座平行间距设置在底座上，摆动支架转动设置在两个支撑座之间，摆动支架上方设置有云台，机械臂机构组件包括固定座、旋转台、机械臂和舵机，固定座设置在机械臂固定架上，旋转台转动设置在固定座上，且机械臂活动设置在旋转台上，若干舵机分别设置在所述机械臂的各关节处，本发明提供一种水下机械臂的模拟测试装置，可有效地对机械臂的运动进行模拟测试，及时发现机械臂制造时存在的缺陷。

Description

一种水下机械臂的模拟测试装置

技术领域

本发明属于机械臂的测试领域，特别涉及一种水下机械臂的模拟测试装置。

背景技术

机械臂是智能化生产和作业的必要机械机构，运动灵活、活动范围大的机械臂可提高生产效率，减少生产作业中的故障，因此，在机械臂装机前，通常需要对机械臂进行回转测试，及时发现其中的缺陷及故障，并进行及时调整。为测试机械臂的工作状态，通常是采用导轨滑轨和旋转台等设备，且多为二自由度测试，产生一定局限性。但机械臂也越来越广泛地应用到水下作业，但是一般的机械臂均是通过电机驱动和齿轮传动，即使在机械臂上增加防水装置，但长时间的水下作业后，也容易产生渗水或者浸水现象，从而导致内部结构的损坏，造成较大的损失，因此，适应于水下的机械臂需要较好的防水密封性能，才能进行稳定地的水下作业。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种水下机械臂的模拟测试装置，可有效地对机械臂的运动进行模拟测试，及时发现机械臂制造时存在的缺陷。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种水下机械臂的模拟测试装置，包括回转测试工作台和机械臂机构组件，至少一个所述机械臂机构组件设置在回转测试工作台上；

所述回转测试工作台包括底座、支撑座、摆动支架、云台和机械臂固定架，两个所述支撑座平行间距设置在底座上，所述摆动支架转动设置在两个支撑座之间，且所述摆动支架的转动轴线垂直于两支撑座，所述摆动支架上方设置有云台，所述云台底部转动设置在摆动支架上，且所述云台顶部摆动设置有机械臂固定架，所述机械臂固定架摆动的轴线方向垂直于云台的旋转轴；

所述机械臂机构组件包括固定座、旋转台、机械臂和舵机，所述固定座设置在机械臂固定架上，所述旋转台转动设置在固定座上，所述机械臂包含多节，且所述机械臂活动设置在旋转台上，若干所述舵机分别设置在所述机械臂的各关节处，且所述舵机驱动各关节转动，还包括防水装置，所述防水装置包括内部为空腔结构的防水舱和防水密封结构，所述舵机设置在所述空腔结构内，所述防水舱一侧壁上开设有供舵机的动力输出端通过的通孔，所述防水密封结构设置在舵机的动力输出端。

进一步的，所述防水密封结构包括防水套、法兰盘和连接盘，所述法兰盘套设在舵机驱动轴的外侧，所述法兰盘内壁上设置有与舵机驱动轴相啮合的内齿结构，且所述法兰盘与舵机驱动轴同步转动，所述法兰盘上固定设置有连接盘，所述连接盘连接机械臂关节设置；所述法兰盘的外圈设置有防水套，所述防水套密封设置在法兰盘与舵机驱动轴的连接处。

进一步的，所述舵机上设置有轴承支撑座，所述轴承支撑座设置在连接盘与舵机之间，所述连接盘与防水舱之间设置有轴承，且所述轴承设置在所述轴承支撑座上。

进一步的，所述法兰盘与防水套相对的圆周壁上开设有至少一个环槽结构，所述环槽结构沿法兰盘的轴向设置，所述环槽结构内设置有O型密封圈。

进一步的，所述法兰盘远离舵机驱动轴的一端开设有安装槽结构，所述安装槽结构内设置有密封垫片和固定螺栓，通过所述密封垫片、固定螺栓将法兰盘与舵机驱动轴固定连接。

进一步的，所述防水套与密封垫片、密封垫片与固定螺栓、防水套与舵机的各静连接接触面均通过环氧树脂胶密封粘接。

进一步的，所述摆动支架包括两个平行设置的支撑板和连接两个所述支撑板的连接板，所述连接板通过调节螺栓螺纹连接设置在两个支撑板的底部，且所述调节螺栓上套设有第一锁止螺母和第二锁止螺母，所述第一锁止螺母、第二锁止螺母设置在连接板与支撑板之间，所述第一锁止螺母、第二锁止螺母分别对连接板、支撑板限位锁紧。

进一步的，所述机械臂固定架的外形形状相对于云台的旋转中心轴旋转对称设置，所述摆动支架的旋转中心到底座的距离等于或小于机械臂固定架的几何中心到底座的距离；当云台的旋转轴位于水平状态时，所述机械臂固定架的外轮廓边缘抵接在底座上表面。

有益效果：本发明的回转测试工作台通过转动、摆动和俯仰对固定在机械臂固定架上的机械臂进行多自由度的测试，模拟机械臂在各种角度位置下的性能状态，且其结构易于实现，操作简单；机械臂的驱动机构通过舵机进行驱动，动力稳定，扭力大；而且舵机通过防水舱和防水密封结构进行双重防水密封，为舵机提供较高的防水性能，增加机械臂在水下的作业寿命。

附图说明

附图1为本发明的整体结构示意图；

附图2为本发明的机械臂机构组件结构示意图；

附图3为本发明的机械臂机构组件的内部结构示意图；

附图4为本发明的防水装置内部结构图；

附图5为本发明的防水密封结构和舵机半剖示意图；

附图6为本发明的防水密封结构的爆炸图；

附图7为本发明的回转测试工作台整体结构示意图；

附图8为本发明的回转测试工作台的一种运动状态示意图；

附图9为本发明的摆动支架的局部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1所示，一种水下机械臂的模拟测试装置，包括回转测试工作台100和机械臂机构组件200，至少一个所述机械臂机构组件200设置在回转测试工作台100上；通过回转测试工作台100的转动、摆动和俯仰对固定在回转测试工作台上的的机械臂进行多自由度的测试，模拟机械臂在各种角度位置下的性能状态；还可以将整体装置放入到水下进行模拟测试，以用来模拟机械水下的运动状况，及时发现机械臂制造时存在的缺陷，避免在机械臂装配到水下机器人上后再作业时出现故障，保证机械臂的正常运行。

如附图7所示，所述回转测试工作台100包括底座40、支撑座41、摆动支架50、云台43和机械臂固定架46，两个所述支撑座41平行间距设置在底座40上，所述摆动支架50通过深沟球轴承转动设置在两个支撑座41之间，且所述摆动支架50的转动轴线垂直于两支撑座41，所述摆动支架50上方设置有云台43，所述云台43底部转动设置在摆动支架50上，且所述云台43顶部摆动设置有机械臂固定架46，所述机械臂固定架46摆动的轴线方向垂直于云台43的旋转轴。测试工作台通过转动、摆动和俯仰对固定在机械臂固定架上的机械臂进行多自由度的测试，模拟机械臂在各种角度位置下的性能状态，且该测试工作台结构易于实现，操作简单。如果在水下进行模拟测试，则对各电器部位进行防水密封设置，所述云台43为万向云台，型号为PIH-303，在其中一个支撑座41的一侧设置有驱动电机42，所述驱动电机42通过减速器驱动摆动支架50摆动，并进行角度的调节。

所述摆动支架50为U型结构，所述摆动支架50的底部间距底座40设置，且所述摆动支架50的转动轴线距底座40的间距大于摆动支架50的最大转动半径。如附图1和附图7所示，摆动支架50的底部尽可能地贴近底座40，目的是为了降低摆动支架的重心，使其转动或摆动时，整体机构更稳定，而且运动过程平稳，所述摆动支架50的转动轴线距底座40的间距大于摆动支架50的最大转动半径，即使摆动支架50可进行大角度的转动，而且在转动时，避免底座40对摆动支架50产生干涉。

如附图9所示，所述摆动支架50包括两个平行设置的支撑板51和连接两个所述支撑板51的连接板53，所述连接板53通过若干调节螺栓54螺纹连接设置在两个支撑板51的底部，且所述调节螺栓54上套设有第一锁止螺母55和第二锁止螺母56，所述第一锁止螺母55、第二锁止螺母56设置在连接板53与支撑板51之间，所述第一锁止螺母55、第二锁止螺母56分别对连接板53、支撑板51限位锁紧。所述第一锁止螺母55紧贴连接板53旋紧设置，第二锁止螺母紧贴支撑板51底部设置，通过调节螺栓的调节，可改变连接板距底座的间距，即测试工作台的整体重心高度可调，根据不同的场合或者机械臂的类别进行重心高度调节，而且，通过摆动支架的重心调高或降低，机械臂固定架46及设置在机械臂固定架上的机械臂的摆动角度也会产生幅度的变化，可适应多种场合，而且调节方便，结构简单。在连接板53与支撑板51的连接处还通过L型加固板52进行连接固定，所述加固板52一侧壁固定设置在支撑板51上，另一侧壁与连接板53通过螺栓可调节连接。

如附图8所示，所述机械臂固定架46的外形形状相对于云台43的旋转中心轴旋转对称设置，所述摆动支架50的旋转中心到底座40的距离等于或小于机械臂固定架46的几何中心到底座40的距离；当云台43的旋转轴位于水平状态时，所述机械臂固定架46的外轮廓边缘抵接在底座40上表面。当转动到极限位置时，机械臂固定架的外轮廓边缘接触到底座，并且通过机械臂固定架46提供一定的支撑力，当云台43、机械臂固定架46和设置在机械臂固定架46上的机械臂三者转动到水平或接近于水平位置时，三者的重心离摆动支架50的转动中心距离较远，易使测试工作台倾覆或者使摆动支架50所受力矩过大，因此通过机械臂固定架46的支撑作用使整体有较高的稳定性。

如附图2至附图4所示，所述机械臂机构组件包括固定座1、旋转台2、机械臂5和舵机6，所述固定座1设置在机械臂固定架46上，所述旋转台2转动设置在固定座1上，所述机械臂5包含多节，且所述机械臂5活动设置在旋转台2上，所述机械臂的末端设置有抓手4，若干所述舵机6分别设置在所述机械臂5的各关节处，且所述舵机6驱动各关节转动，驱动机构通过舵机6进行驱动，其动力稳定，扭力大，而且体积小，还包括防水装置，所述防水装置包括内部为空腔结构的防水舱和防水密封结构，所述舵机6设置在所述空腔结构内，所述防水舱一侧壁上开设有供舵机6的动力输出端通过的通孔，所述防水密封结构设置在舵机6的动力输出端，除舵机的动力输出端以外的其他各部件均包覆在防水舱内，保护舵机，避免舵机浸水，而且防水密封结构设置在舵机的动力输出端，而且防水密封结构起到密封防水舱通孔的作用，使防水舱有较好的防水性能。

如附图4所示，所述防水舱包括底舱20和顶舱盖21，所述顶舱盖21扣合并密封设置在底舱20上，所述底舱20的空腔结构的底部设置有渗水检测元件，如果防水舱内意外渗水，可及时检测并反馈到终端，提升机械臂的防水性能。

如附图5和附图6所示，所述防水密封结构包括防水套12、法兰盘13和连接盘15，所述法兰盘13套设在舵机驱动轴11的外侧，所述法兰盘13内壁上设置有与舵机驱动轴11相啮合的内齿结构，且所述法兰盘13与舵机驱动轴11同步转动，所述法兰盘13上固定设置有连接盘15，所述连接盘15连接机械臂关节设置；所述法兰盘13的外圈设置有防水套12，所述防水套12密封设置在法兰盘13与舵机驱动轴11的连接处。在舵机6靠近舵机驱动轴11的侧壁上设置有阶梯状的台阶10，所述防水套12底部与该阶梯状的台阶10配合设置，增加防水性能，防止意外浸水后水分渗透到舵机驱动轴11上，而且在舵机驱动轴11上设置法兰盘13，其一方面是对舵机驱动轴的防水密封，另一方面，增加延长舵机驱动轴的长度，并通过连接盘15与机械臂关节连接并驱动。所述法兰盘13与防水套12相对的圆周壁上开设有至少一个环槽结构18，若干所述环槽结构18沿法兰盘13的轴向设置，所述环槽结构18内设置有O型密封圈19，O型密封圈19密封法兰盘与防水套之间的间隙，进一步防止内部进水。

所述舵机6上固定设置有轴承支撑座16，所述轴承支撑座16设置在连接盘15与舵机6之间，所述连接盘15与防水舱之间设置有轴承，且所述轴承设置在所述轴承支撑座16上，且所述轴承设置在防水舱内，通过轴承可减小连接盘15与防水舱之间的摩擦力，同时也使连接盘转动更稳定。

所述法兰盘13远离舵机驱动轴11的一端开设有安装槽结构，所述安装槽结构内设置有密封垫片17和固定螺栓14，通过所述密封垫片17、固定螺栓14将法兰盘13与舵机驱动轴11固定连接。通过固定螺栓14连接，其连接方式简单易控，而且便于维修及拆卸。所述防水套12与舵机6、防水套12与密封垫片17、密封垫片17与固定螺栓14、防水套12与舵机6的各静连接接触面9均通过环氧树脂胶密封粘接。密封各连接贴合处，进一步地增加防水性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种水下机械臂的模拟测试装置，其特征在于：包括回转测试工作台（100）和机械臂机构组件（200），至少一个所述机械臂机构组件（200）设置在回转测试工作台（100）上；

所述回转测试工作台包括底座（40）、支撑座（41）、摆动支架（50）、云台（43）和机械臂固定架（46），两个所述支撑座（41）平行间距设置在底座（40）上，所述摆动支架（50）转动设置在两个支撑座（41）之间，且所述摆动支架（50）的转动轴线垂直于两支撑座（41），所述摆动支架（50）上方设置有云台（43），所述云台（43）底部转动设置在摆动支架（50）上，且所述云台（43）顶部摆动设置有机械臂固定架（46），所述机械臂固定架（46）摆动的轴线方向垂直于云台（43）的旋转轴；

所述机械臂机构组件包括固定座（1）、旋转台（2）、机械臂（5）和舵机（6），所述固定座（1）设置在机械臂固定架（46）上，所述旋转台（2）转动设置在固定座（1）上，所述机械臂（5）包含多节，且所述机械臂（5）活动设置在旋转台（2）上，若干所述舵机（6）分别设置在所述机械臂（5）的各关节处，且所述舵机（6）驱动各关节转动，还包括防水装置，所述防水装置包括内部为空腔结构的防水舱和防水密封结构，所述舵机（6）设置在所述空腔结构内，所述防水舱一侧壁上开设有供舵机（6）的动力输出端通过的通孔，所述防水密封结构设置在舵机（6）的动力输出端。

2.根据权利要求1所述的一种水下机械臂的模拟测试装置，其特征在于：所述防水密封结构包括防水套（12）、法兰盘（13）和连接盘（15），所述法兰盘（13）套设在舵机驱动轴（11）的外侧，所述法兰盘（13）内壁上设置有与舵机驱动轴（11）相啮合的内齿结构，且所述法兰盘（13）与舵机驱动轴（11）同步转动，所述法兰盘（13）上固定设置有连接盘（15），所述连接盘（15）连接机械臂关节设置；所述法兰盘（13）的外圈设置有防水套（12），所述防水套（12）密封设置在法兰盘（13）与舵机驱动轴（11）的连接处。

3.根据权利要求2所述的一种水下机械臂的模拟测试装置，其特征在于：所述舵机（6）上设置有轴承支撑座（16），所述轴承支撑座（16）设置在连接盘（15）与舵机（6）之间，所述连接盘（15）与防水舱之间设置有轴承，且所述轴承设置在所述轴承支撑座（16）上。

4.根据权利要求2所述的一种水下机械臂的模拟测试装置，其特征在于：所述法兰盘（13）与防水套（12）相对的圆周壁上开设有至少一个环槽结构（18），所述环槽结构（18）沿法兰盘（13）的轴向设置，所述环槽结构（18）内设置有O型密封圈（19）。

5.根据权利要求2所述的一种水下机械臂的模拟测试装置，其特征在于：所述法兰盘（13）远离舵机驱动轴（11）的一端开设有安装槽结构，所述安装槽结构内设置有密封垫片（17）和固定螺栓（14），通过所述密封垫片（17）、固定螺栓（14）将法兰盘（13）与舵机驱动轴（11）固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种水下机械臂的模拟测试装置，其特征在于：所述防水套（12）与密封垫片（17）、密封垫片（17）与固定螺栓（14）、防水套（12）与舵机（6）的各静连接接触面（9）均通过环氧树脂胶密封粘接。

7.根据权利要求1所述的一种水下机械臂的模拟测试装置，其特征在于：所述摆动支架（50）为U型结构，所述摆动支架（50）的底部间距底座（40）设置，且所述摆动支架（50）的转动轴线距底座（40）的间距大于摆动支架（50）的最大转动半径。

8.根据权利要求1或7所述的一种水下机械臂的模拟测试装置，其特征在于：所述摆动支架（50）包括两个平行设置的支撑板（51）和连接两个所述支撑板（51）的连接板（53），所述连接板（53）通过调节螺栓（54）螺纹连接设置在两个支撑板（51）的底部，且所述调节螺栓（54）上套设有第一锁止螺母（55）和第二锁止螺母（56），所述第一锁止螺母（55）、第二锁止螺母（56）设置在连接板（53）与支撑板（51）之间，所述第一锁止螺母（55）、第二锁止螺母（56）分别对连接板（53）、支撑板（51）限位锁紧。

9.根据权利要求1所述的一种水下机械臂的模拟测试装置，其特征在于：所述机械臂固定架（46）的外形形状相对于云台（43）的旋转中心轴旋转对称设置，所述摆动支架（50）的旋转中心到底座（40）的距离等于或小于机械臂固定架（46）的几何中心到底座（40）的距离；当云台（43）的旋转轴位于水平状态时，所述机械臂固定架（46）的外轮廓边缘抵接在底座（40）上表面。