CN213890062U - 一种机械手及水下机器人 - Google Patents

Abstract

一种机械手及水下机器人，机械手包括机械臂及末端执行器，机械臂上设有连接头，末端执行器可拆卸安装在连接头上，连接头包括固定在机械臂上的连接头本体，连接头本体的连接端上设有第一限位部，连接头内设有电磁铁，末端执行器的连接端上设有第一配合部和传动轴，电磁铁与末端执行器配合磁性吸附连接，第一配合部与第一限位部相适配连接，机械臂内安装有动力源，动力源的输出轴穿过连接头与传动轴配合连接。通过第一限位部与第一配合部配合限位，电磁铁与末端执行器配合吸附固定，对连接头与末端执行器进行多个位置不同方式的限位，使得两者之间连接更加稳定可靠。设置通用连接头与末端执行器相配合固定，便于快速更换，操作简单，成本低。

Description

一种机械手及水下机器人

技术领域

本实用新型涉及机械手技术领域，具体涉及一种机械手及水下机器人。

背景技术

水下机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人。水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。

现有的水下机器人的功能单一，在水下进行不同工作如切割、钻孔、抓取等操作时，需要多种类型的机器人配合完成，使得成本较高，且操作相对比较繁琐。

实用新型内容

为解决上述技术缺陷，本实用新型采用的技术方案在于，提供一种机械手，包括机械臂，以及安装在机械臂上的末端执行器，所述机械臂上设有连接头，所述末端执行器可拆卸安装在连接头上，所述连接头包括固定在机械臂上的连接头本体，所述连接头本体的连接端上设有第一限位部，所述连接头内设有电磁铁，所述末端执行器的连接端上设有第一配合部和传动轴，所述电磁铁与末端执行器配合磁性吸附连接，所述第一配合部与第一限位部相适配连接，所述机械臂内安装有动力源，所述动力源的输出轴穿过连接头与传动轴配合连接。

进一步地，所述动力源的输出轴的连接端上设有第二限位部，所述传动轴的连接端上设有第二配合部，所述第二配合部与第二限位部相适配连接。

进一步地，当所述末端执行器为抓取器时，所述抓取器包括安装底盘、连杆传动机构及夹持器，所述安装底盘与连接头本体连接，所述连杆传动机构安装在安装底盘上，所述连杆传动机构的输入端上安装有螺纹连接部，所述连杆传动机构的输出轴上安装夹持器，所述传动轴穿过安装底盘与螺纹连接部螺纹连接，所述第一配合部设置在安装底盘的连接端面上。

进一步地，所述抓取器还包括安装座，所述安装座与安装底盘之间通过定距套筒连接，所述连杆传动机构安装在安装座上。

进一步地，当所述末端执行器为切割器时，所述切割器包括第一安装壳体及切割本体，所述第一安装壳体与连接头本体连接，所述第一安装壳体内安装有传动机构，所述传动轴插入第一安装壳体与传动机构的输入端连接，所述传动机构的输出端上安装切割本体，所述第一配合部设置在第一安装壳体的连接端面上。

进一步地，当所述末端执行器为钻孔器时，所述钻孔器包括第二安装壳体及钻头，所述第二安装壳体与连接头本体连接，所述钻头活动安装在第二安装壳体上，所述传动轴插入第二安装壳体内与钻头转动连接，所述第一配合部设置在第二安装壳体的连接端面上。

进一步地，所述第一限位部为导向齿；所述第一配合部为导向槽，所述导向齿配合卡设于导向槽内。

进一步地，所述第二限位部为传动齿；所述第二配合部为传动槽，所述传动齿配合卡设于传动槽内。

本实用新型还提供了一种水下机器人，包括机架，所述机架上设有浮体，所述机架上还安装有用于放置多个末端执行器的固定架，以及所述的机械手，所述机械臂为多自由度机械臂。

与现有技术比较本实用新型技术方案的有益效果为：

本实用新型提供的一种机械手及水下机器人，通过第一限位部与第一配合部配合限位，电磁铁与末端执行器配合吸附固定，对连接头与末端执行器进行多个位置不同方式的限位，使得两者之间连接更加稳定可靠，通电则电磁铁吸合，需更换时即断开电磁铁，便于更换。设置通用连接头与末端执行器相配合固定，可根据水下作业需求，快速更换末端执行器，满足多样化的任务需要，操作简单，且成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种机械手的立体图；

图2是本实用新型实施例提供的连接头的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的抓取器的立体图；

图4是本实用新型实施例提供的抓取器的另一方位的立体图；

图5是本实用新型实施例提供的抓取器的横向截面示意图；

图6是本实用新型实施例提供的切割器的内部动力传递示意图；

图7是本实用新型实施例提供的一种水下机器人的立体图；

图8是本实用新型实施例提供的放置多个末端执行器的固定架的立体图。

附图标记如下：

1、机械臂，2、末端执行器，3、连接头，4、连接头本体，5、第一限位部，6、第一配合部，7、传动轴，8、输出轴，9、第二限位部，10、第二配合部，11、安装底盘，12、连杆传动机构，121、固定杆，122、固定挡板，123、主动连杆，124、第一从动连杆，125、第二从动连杆，13、夹持器，14、螺纹连接部，15、安装座，16、定距套筒，17、第一安装壳体，18、切割本体，19、传动机构，191、第一锥齿轮，192、第二锥齿轮，193、转轴，20、第二安装壳体，21、钻头，22、机架，23、浮体，24、固定架，25、固定轴承。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

请参阅图1-8所示，本实用新型提供的一种机械手，包括机械臂1，以及安装在机械臂1上的末端执行器2，机械臂1上设有连接头3，末端执行器2可拆卸安装在连接头3上，连接头3包括固定在机械臂1上的连接头本体4，连接头本体4的连接端上设有第一限位部5，连接头3内设有电磁铁，末端执行器2的连接端上设有第一配合部6和传动轴7，电磁铁与末端执行器2配合磁性吸附连接，第一配合部6与第一限位部5相适配连接，机械臂1内安装有动力源，动力源的输出轴8穿过连接头3与传动轴7配合连接。其中，动力源的输出轴8与传动轴7的直径相同。动力源的输出轴8与连接头本体4之间通过固定轴承连接。

如图2所示，具体的，第一限位部5为导向齿；第一配合部6为导向槽，导向齿配合卡设于导向槽内。其中，导向齿设有多个，沿连接本体4的连接端面周向分布；导向槽设有多个，沿末端执行器2的连接端面周向分布，对连接头3与末端执行器2的周向运动进行限位。设置电磁铁对连接头3与末端执行器2的径向运动进行限位。

优选地，动力源的输出轴8的连接端上设有第二限位部9，传动轴7的连接端上设有第二配合部10，第二配合部10与第二限位部9相适配连接。

如图4所示，具体的，第二限位部9为传动齿；第二配合部10为传动槽，传动齿配合卡设于传动槽内，传动齿插入传动槽中带动传动轴7转动。其中，传动齿设有多个，沿动力源的输出轴8的连接端面周向分布；传动槽设有多个，沿传动轴7的连接端面周向分布。

如图3-5所示，优选地，当末端执行器2为抓取器时，抓取器包括安装底盘11、连杆传动机构12及夹持器13，安装底盘11与连接头本体4连接，连杆传动机构12安装在安装底盘11上，连杆传动机构12的输入端上安装有螺纹连接部14，连杆传动机构12的输出轴上安装夹持器13，传动轴7穿过安装底盘11与螺纹连接部14螺纹连接，第一配合部6设置在安装底盘11的连接端面上。

具体的，安装底盘11上设有圆孔，圆孔内安装有与传动轴7连接的固定轴承25，对传动轴7进行轴向位置的固定，使其仅沿安装底盘11转动。其中，螺纹连接部14为螺帽。

使用时，动力源的输出轴8转动带动传动轴7上的螺纹连接部14上下移动，螺纹连接部14带动连杆传动机构12运动，实现夹持器13的张开或闭合。

优选的，抓取器还包括安装座15，安装座15与安装底盘11之间通过定距套筒16连接，连杆传动机构12安装在安装座15上。通过设置定距套筒16，使安装底盘11与安装座15保持固定距离，并利用螺栓锁紧，以对螺纹连接部14相对传动轴7的移动距离进行限制，提高抓取器的安全性。

具体的，连杆传动机构12包括固定杆121、固定挡板122、主动连杆123、第一从动连杆124及第二从动连杆125，固定杆121、固定挡板122分别错位安装在安装座15上，第一从动连杆124的两端分别与固定杆121、夹持器13的下端铰接，第一从动连杆124的中部与主动连杆123的一端铰接，所述主动连杆123的另一端铰接在螺纹连接部14的头部，螺纹连接部14的尾部与传动轴7螺纹连接，第二从动连杆125的两端分别与固定挡板122的端部、夹持器13的上端铰接。其中，固定杆121、固定挡板122、主动连杆123、第一从动连杆124及第二从动连杆125对称设有两组。

具体的，固定挡板122位于连杆传动机构12的外侧，避免水中物质进入连杆传动机构12内，影响机构的正常传动。

如图6-8所示，优选地，当末端执行器2为切割器时，切割器包括第一安装壳体17及切割本体18，第一安装壳体17与连接头本体4连接，第一安装壳体17内安装有传动机构19，传动轴7插入第一安装壳体17与传动机构19的输入端连接，传动机构19的输出端上安装切割本体19，第一配合部6设置在第一安装壳体17的连接端面上。

具体的，传动机构19包括第一锥齿轮191、第二锥齿轮192及转轴193，第一锥齿轮191安装在传动轴7上，第二锥齿轮192与第一锥齿轮191相啮合，切割本体18安装在转轴193上。使得传动轴7将动力变换方向传递至转轴193上的切割本体18，完成切割动作。

具体的，传动轴7与第一安装壳体17通过固定轴承连接，转轴193与第一安装壳体17通过固定轴承连接。

如图7、8所示，优选地，当末端执行器2为钻孔器时，钻孔器包括第二安装壳体20及钻头21，第二安装壳体20与连接头本体4连接，钻头21活动安装在第二安装壳体20上，传动轴7插入第二安装壳体20内与钻头21转动连接，第一配合部6设置在第二安装壳体20的连接端面上。

具体的，传动轴7与第二安装壳体20通过固定轴承连接。

如图7所示，本实用新型还提供一种水下机器人，包括机架22，机架22上设有浮体23，机架22上还安装有用于放置多个末端执行器2的固定架24，以及上述的机械手，机械臂为多自由度机械臂。

机架22上还安装有推进器等其他水下机器人所需的必要设施，本实用新型的改进之处不在于此，故不在进一步阐述水下机器人的具体结构，图7中也省略了水下机器人的部分内部结构。

本实用新型提供的机械手及水下机器人，其工作原理如下：需要更换或安装新的末端执行器2时，多自由度机械臂的各关节运动将安装在机械臂1上的末端执行器2放置在固定架24的指定工位上，控制连接头3内的电磁铁断电，机械臂1与末端执行器2脱离；多自由度机械臂的各关节继续动作，将连接头3移动至待安装的末端执行器2的位置并与之固定，控制电磁铁通电，在电磁铁的吸附作用下及第一限位部5、第一配合部6的共同配合下，末端执行器2与连接头3完成在径向和周向上的可靠固定。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种机械手，包括机械臂(1)，以及安装在机械臂(1)上的末端执行器(2)，其特征在于：所述机械臂(1)上设有连接头(3)，所述末端执行器(2)可拆卸安装在连接头(3)上，所述连接头(3)包括固定在机械臂(1)上的连接头本体(4)，所述连接头本体(4)的连接端上设有第一限位部(5)，所述连接头(3)内设有电磁铁，所述末端执行器(2)的连接端上设有第一配合部(6)和传动轴(7)，所述电磁铁与末端执行器(2)配合磁性吸附连接，所述第一配合部(6)与第一限位部(5)相适配连接，所述机械臂(1)内安装有动力源，所述动力源的输出轴(8)穿过连接头(3)与传动轴(7)配合连接。

2.如权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述动力源的输出轴(8)的连接端上设有第二限位部(9)，所述传动轴(7)的连接端上设有第二配合部(10)，所述第二配合部(10)与第二限位部(9)相适配连接。

3.如权利要求1或2所述的机械手，其特征在于：当所述末端执行器(2)为抓取器时，所述抓取器包括安装底盘(11)、连杆传动机构(12)及夹持器(13)，所述安装底盘(11)与连接头本体(4)连接，所述连杆传动机构(12)安装在安装底盘(11)上，所述连杆传动机构(12)的输入端上安装有螺纹连接部(14)，所述连杆传动机构(12)的输出轴上安装夹持器(13)，所述传动轴(7)穿过安装底盘(11)与螺纹连接部(14)螺纹连接，所述第一配合部(6)设置在安装底盘(11)的连接端面上。

4.如权利要求3所述的机械手，其特征在于：所述抓取器还包括安装座(15)，所述安装座(15)与安装底盘(11)之间通过定距套筒(16)连接，所述连杆传动机构(12)安装在安装座(15)上。

5.如权利要求1或2所述的机械手，其特征在于：当所述末端执行器(2)为切割器时，所述切割器包括第一安装壳体(17)及切割本体(18)，所述第一安装壳体(17)与连接头本体(4)连接，所述第一安装壳体(17)内安装有传动机构(19)，所述传动轴(7)插入第一安装壳体(17)与传动机构(19)的输入端连接，所述传动机构(19)的输出端上安装切割本体(18)，所述第一配合部(6)设置在第一安装壳体(17)的连接端面上。

6.如权利要求1或2所述的机械手，其特征在于：当所述末端执行器(2)为钻孔器时，所述钻孔器包括第二安装壳体(20)及钻头(21)，所述第二安装壳体(20)与连接头本体(4)连接，所述钻头(21)活动安装在第二安装壳体(20)上，所述传动轴(7)插入第二安装壳体(20)内与钻头(21)转动连接，所述第一配合部(6)设置在第二安装壳体(20)的连接端面上。

7.如权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述第一限位部(5)为导向齿；所述第一配合部(6)为导向槽，所述导向齿配合卡设于导向槽内。

8.如权利要求2所述的机械手，其特征在于：所述第二限位部(9)为传动齿；所述第二配合部(10)为传动槽，所述传动齿配合卡设于传动槽内。

9.一种水下机器人，包括机架(22)，所述机架(22)上设有浮体(23)，其特征在于：所述机架(22)上还安装有用于放置多个末端执行器(2)的固定架(24)，以及如权利要求1-8任一项所述的机械手，所述机械臂为多自由度机械臂。

Images