CN214772149U - 多自由度机械臂及卫星检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于空间机器人技术领域，公开了多自由度机械臂及卫星检测装置，多自由度机械臂包括基板、基座、第一关节电机、第一臂杆、第二关节电机及第二臂杆，基板能够安装于机械臂安装部上；基座绕着自身的轴线转动连接于基板；第一关节电机设置于基座的另一端；第一臂杆的一端连接于第一关节电机的输出轴，第一关节电机能够驱动第一臂杆转动；第二关节电机设置于第一臂杆的另一端；第二臂杆的一端连接于第二关节电机的输出轴，第二关节电机能够驱动第二臂杆转动，第一关节电机和第二关节电机的输出轴均与基座的轴线呈夹角。因此该多自由度机械臂，整体尺寸及重量较小，能够使用到微小卫星上。

Description

多自由度机械臂及卫星检测装置

技术领域

本实用新型属于空间机器人技术领域，尤其涉及多自由度机械臂及卫星检测装置。

背景技术

航天界将应用于空间环境、进行空间探索和研究等任务的机器人，称为空间机器人，空间机器人已经用于空间基础设施的建设，世界各地的科技工作者都在大力发展空间机器人，以此来建设和维护国际空间站。空间机械臂系统是目前空间机器人中应用最广和最成熟的领域。目前，空间机械臂主要是在空间站上使用，机械臂的重量尺寸都很大，其尺寸至少在10m以上，使得机械臂无法在微小卫星上使用。因此，亟需一种多自由度机械臂及卫星检测装置解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种多自由度机械臂及卫星检测装置，以解决现有的机械臂无法在微小卫星上使用的技术问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种多自由度机械臂，包括：

基板，能够安装于机械臂安装部上；

基座，其一端绕着自身的轴线转动连接于所述基板；

第一关节电机，设置于所述基座的另一端；

第一臂杆，其一端连接于所述第一关节电机的输出轴，所述第一关节电机能够驱动所述第一臂杆转动；

第二关节电机，设置于所述第一臂杆的另一端；

第二臂杆，其一端连接于所述第二关节电机的输出轴，所述第二关节电机能够驱动所述第二臂杆转动，所述第一关节电机和所述第二关节电机的输出轴均与所述基座的轴线呈夹角。

作为优选，所述第一关节电机的输出轴和所述第二关节电机的输出轴相互平行。

作为优选，还包括第一紧锁组件，所述第一臂杆能够通过所述第一紧锁组件锁合于所述机械臂安装部上。

作为优选，还包括第三关节电机和安装件，所述第三关节电机连接于所述第二臂杆背离所述第二关节电机的一端，所述安装件连接于所述第三关节电机的输出轴，所述第三关节电机能够驱动所述安装件绕着所述安装件的轴线转动。

作为优选，还包括第二紧锁组件，所述安装件能够通过所述第二紧锁组件锁合于所述基座上。

作为优选，还包括第四关节电机和执行器，所述第四关节电机连接于所述安装件，所述执行器连接于所述第四关节电机的输出轴，所述第四关节电机的输出轴与所述第三关节电机的输出轴呈夹角。

作为优选，还包括第三紧锁组件，所述执行器能够通过所述第三紧锁组件锁合于所述安装件上。

作为优选，所述第一紧锁组件包括第一锁合件和第二锁合件，所述第一锁合件设置于所述第一臂杆连接所述第二臂杆的一端的侧壁，所述第二锁合件设置于所述机械臂安装部上，所述第一锁合件和所述二锁合件能够锁合。

作为优选，所述第一臂杆包括呈L型连接的长杆和短杆，所述长杆背离所述短杆的一端连接于所述第一关节电机，所述短杆背离所述长杆的一端连接于所述第二关节电机，所述第二臂杆能够转至平行于所述长杆。

作为优选，所述长杆或所述第二臂杆上连接有支撑件，在所述第二臂杆平行于所述长杆时，所述支撑件夹设于所述第二臂杆和所述长杆之间。

一种卫星检测装置，包括平台，还包括上述的多自由度机械臂，所述多自由度机械臂安装于所述平台上。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供了一种多自由度机械臂，基座能够带动第一臂杆、第二臂杆等结构绕着基座的轴线相对于基板转动，通过第一关节电机和第二关节电机将基座、第一臂杆及第二臂杆顺次转动连接，且第一关节电机和第二关节电机的输出轴均与基座的轴线呈夹角，实现了机械臂的多自由度；同时，第一关节电机和第二关节电机的尺寸较小，而且各连接结构简单，减小了该多自由度机械臂的整体尺寸及重量，从而能够应用于微小卫星上。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的多自由度机械臂在展开状态的主视图；

图2是本实用新型实施例提供的多自由度机械臂在展至竖直状态的主视图；

图3是本实用新型实施例提供的多自由度机械臂在展至竖直状态的侧视图；

图4是本实用新型实施例提供的多自由度机械臂在收起状态的侧视图；

图5是本实用新型实施例提供的卫星检测装置在未工作状态的主视图；

图6是本实用新型实施例提供的卫星检测装置在工作状态的结构示意图。

图中：

1、基板；2、基座；3、第一关节电机；4、第一臂杆；5、第二关节电机；6、第二臂杆；7、安装件；8、第四关节电机；9、执行器；10、第一紧锁组件；11、第二紧锁组件；12、第三紧锁组件；13、总电机；41、长杆；42、短杆；43、支撑件；101、第一锁合件；102、第二锁合件；

100、平台；200、相机；300、显示屏。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的零部件或具有相同或类似功能的零部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“安装”应做广义理解，例如，可以是安装连接，也可以是可拆卸连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1至图4所示，本实施例提供了一种多自由度机械臂，其包括基板1、基座2、第一关节电机3、第一臂杆4、第二关节电机5及第二臂杆6，基板1能够安装于机械臂安装部；基座2的一端绕着自身的轴线转动连接于基板1；第一关节电机3设置于基座2的另一端；第一臂杆4的一端连接于第一关节电机3的输出轴，第一关节电机3能够驱动第一臂杆4转动；第二关节电机5设置于第一臂杆4的另一端；第二臂杆6的一端连接于第二关节电机5的输出轴，第二关节电机5能够驱动第二臂杆6转动，第一关节电机3和第二关节电机5的输出轴均与基座2的轴线呈夹角。

本实施例提供的多自由度机械臂，基座2能够带动第一臂杆4、第二臂杆6等结构绕着基座2的轴线相对于基板1转动，通过第一关节电机3和第二关节电机5将基座2、第一臂杆4及第二臂杆6顺次转动连接，且第一关节电机3和第二关节电机5的输出轴均与基座2的轴线呈夹角，实现了机械臂的多自由度；同时，第一关节电机3和第二关节电机5的尺寸较小，而且各连接结构简单，减小了该多自由度机械臂的整体尺寸及重量，从而能够使用到微小卫星上。

在本实施例中，基座2通过总电机13转动连接于基板1。

具体地，第一关节电机3的输出轴和第二关节电机5的输出轴相互平行。使得第一臂杆4和第二臂杆6在同一个平面内转动，在二者转至收起状态时占用空间较小，进一步适用于在微小卫星上使用。在本实施例中，第一关节电机3的输出轴和第二关节电机5的输出轴均与基座2的轴线相垂直，使得该机械臂的活动更加便捷。

本实施例提供的多自由度机械臂还包括第三关节电机和安装件7，第三关节电机连接于第二臂杆6背离第二关节电机5的一端，安装件7连接于第三关节电机的输出轴，第三关节电机能够驱动安装件7绕着安装件7的轴线转动。第三关节电机和安装件7的设置增加了一个自由度，使得机械臂的活动更加灵活。

本实施例提供的多自由度机械臂还包括第四关节电机8和执行器9，第四关节电机8连接于安装件7，执行器9连接于第四关节电机8的输出轴，第四关节电机8的输出轴与第三关节电机的输出轴呈夹角。第四关节电机8和执行器9的设置进一步增加了自由度，提高了机械臂的灵活度。

具体地，第四关节电机8的输出轴与安装件7的轴线相互垂直，使得第一臂杆4、第二臂杆6及执行器9可以在同一个平面内转动，使得三者能够相互转至如图4所示的收起状态，占用空间更小，进一步适用于在微小卫星上使用。

本实施例提供的多自由度机械臂还包括第一紧锁组件10，第一臂杆4能够通过第一紧锁组件10锁合于机械臂安装部上。该多自由度机械臂通过基板1安装于机械臂安装部，在机械臂未使用时，机械臂调至收起状态，此时，通过第一紧锁组件10将第一臂杆4锁合在机械臂安装部上，能够避免在受到外部振动时产生扭矩，起到保护各个关节电机的作用。

本实施例提供的多自由度机械臂还包括第二紧锁组件11，安装件7能够通过第二紧锁组件11锁合于基座2上。机械臂调至收起状态，通过第二紧锁组件11将安装件7锁合在基座2上，能够避免在受到外部振动时产生扭矩，进一步起到保护各个关节电机的作用。

本实施例提供的多自由度机械臂还包括第三紧锁组件12，执行器9能够通过第三紧锁组件12锁合于安装件7上。机械臂调至收起状态，将执行器9锁合在安装件7上，避免在受到外部振动时产生扭矩，进一步起到保护各个关节电机的作用。

如图1所示，第一紧锁组件10包括第一锁合件101和第二锁合件102，第一锁合件101设置于第一臂杆4连接第二臂杆6的一端的侧壁，第二锁合件102设置于机械臂安装部上，第一锁合件101和第二锁合件102能够锁合，以将第一臂杆4锁合于机械臂安装部上。

可选地，在其他实施例中，第一锁合件101和第二锁合件102二者中，一个为电磁母扣，另一个为电磁公扣，电磁母扣和电磁公扣在通电时相互吸附，实现二者的锁合。

在本实施例中，第一锁合件101为第一锁环，第二锁合件102包括第二锁环、插销及电磁吸附件，插销同时插装于第一锁环和第二锁环内，此时电磁吸附件未通电，不具吸附力，达到锁合状态；在需要使用机械臂时，对电磁吸附件通电，电磁吸附件吸附插销从第一锁环和第二锁环内抽出，实现解锁。第二紧锁组件11和第三紧锁组件12的具体结构与第一紧锁组件10相同，在此不再赘述。

如图4所示，第一臂杆4包括呈L型连接的长杆41和短杆42，长杆41背离短杆42的一端连接于第一关节电机3，短杆42背离长杆41的一端连接于第二关节电机5，第二臂杆6能够转至平行于长杆41。由于短杆42的设置，能够避免长杆41对第二臂杆6的转动产生阻挡，从而能够转至与长杆41平行，使得收起状态时占用空间更小，更加适于在微小卫星上使用。

具体地，长杆41或第二臂杆6上连接有支撑件43，在第二臂杆6平行于长杆41时，支撑件43夹设于第二臂杆6和长杆41之间。支撑件43的设置保证了第二臂杆6在收起状态的稳定性。

本实施例提供的多自由度机械臂还包括程序控制器，程序控制器能够分别控制各个电机的启闭，以控制机械臂灵活地进行展开及收起动作。

如图5和图6所示，本实施例还提供了一种卫星检测装置，包括平台100和上述的多自由度机械臂，多自由度机械臂安装于平台100上。

具体地，执行器9上安装有相机200，平台100上设置有显示屏300。相机200用于拍摄照片，拍摄到的照片通过显示屏300显示，便于人员观看。

图5为该卫星检测装置的未工作状态，此时多自由度机械臂处于收起状态。图6为工作状态，此时可以利用相机200进行拍照，通过多自由度机械臂变换相机200的位置，可以以任意角度拍摄地球、月球等照片，还能够通过拍照用于判断卫星上各个部件是否正常工作(如太阳翼是否展开等)。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种多自由度机械臂，其特征在于，包括：

基板(1)，能够安装于机械臂安装部上；

基座(2)，其一端绕着自身的轴线转动连接于所述基板(1)；

第一关节电机(3)，设置于所述基座(2)的另一端；

第一臂杆(4)，其一端连接于所述第一关节电机(3)的输出轴，所述第一关节电机(3)能够驱动所述第一臂杆(4)转动；

第二关节电机(5)，设置于所述第一臂杆(4)的另一端；

第二臂杆(6)，其一端连接于所述第二关节电机(5)的输出轴，所述第二关节电机(5)能够驱动所述第二臂杆(6)转动，所述第一关节电机(3)和所述第二关节电机(5)的输出轴均与所述基座(2)的轴线呈夹角。

2.根据权利要求1所述的多自由度机械臂，其特征在于，所述第一关节电机(3)的输出轴和所述第二关节电机(5)的输出轴相互平行。

3.根据权利要求1所述的多自由度机械臂，其特征在于，还包括第一紧锁组件(10)，所述第一臂杆(4)能够通过所述第一紧锁组件(10)锁合于所述机械臂安装部上。

4.根据权利要求1所述的多自由度机械臂，其特征在于，还包括第三关节电机和安装件(7)，所述第三关节电机连接于所述第二臂杆(6)背离所述第二关节电机(5)的一端，所述安装件(7)连接于所述第三关节电机的输出轴，所述第三关节电机能够驱动所述安装件(7)绕着所述安装件(7)的轴线转动。

5.根据权利要求4所述的多自由度机械臂，其特征在于，还包括第二紧锁组件(11)，所述安装件(7)能够通过所述第二紧锁组件(11)锁合于所述基座(2)上。

6.根据权利要求4所述的多自由度机械臂，其特征在于，还包括第四关节电机(8)和执行器(9)，所述第四关节电机(8)连接于所述安装件(7)，所述执行器(9)连接于所述第四关节电机(8)的输出轴，所述第四关节电机(8)的输出轴与所述第三关节电机的输出轴呈夹角。

7.根据权利要求6所述的多自由度机械臂，其特征在于，还包括第三紧锁组件(12)，所述执行器(9)能够通过所述第三紧锁组件(12)锁合于所述安装件(7)上。

8.根据权利要求3所述的多自由度机械臂，其特征在于，所述第一紧锁组件(10)包括第一锁合件(101)和第二锁合件(102)，所述第一锁合件(101)设置于所述第一臂杆(4)连接所述第二臂杆(6)的一端的侧壁，所述第二锁合件(102)设置于所述机械臂安装部上，所述第一锁合件(101)和所述二锁合件(102)能够锁合。

9.根据权利要求1-8任一项所述的多自由度机械臂，其特征在于，所述第一臂杆(4)包括呈L型连接的长杆(41)和短杆(42)，所述长杆(41)背离所述短杆(42)的一端连接于所述第一关节电机(3)，所述短杆(42)背离所述长杆(41)的一端连接于所述第二关节电机(5)，所述第二臂杆(6)能够转至平行于所述长杆(41)。

10.根据权利要求9所述的多自由度机械臂，其特征在于，所述长杆(41)或所述第二臂杆(6)上连接有支撑件(43)，在所述第二臂杆(6)平行于所述长杆(41)时，所述支撑件(43)夹设于所述第二臂杆(6)和所述长杆(41)之间。

11.一种卫星检测装置，包括平台(100)，其特征在于，还包括权利要求1-10任一项所述的多自由度机械臂，所述多自由度机械臂安装于所述平台(100)上。

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