[发明专利]空间机械臂模块化关节

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间机械臂关节。

背景技术

最近一二十年以来，我国空间技术迅速发展，未来我国将在空间建立自己的空间站，需要空间机器人进行一些如空间站的搭建和维护、卫星的释放、维修和回收等工作，但是，目前空间机器人还不能够完成这些工作。不久的将来，我国就要探索月球、火星甚至其他的星体，需要在空间进行一些操作，这些操作都离不开空间机械臂。模块化关节是空间机械臂的重要组成部分，模块化关节的性能决定了整个机械臂的可靠性、末端输出力矩、末端位置精度等各项主要性能。德国宇航中心(DLR)研制的空间机器人的关节结构简单、重量轻，但其关节轴承的内环座与外环座采用的都是铝合金材料，这样很容易在空间高低温变化时使轴承卡死，导致关节不能正常工作。在国内，502所在空间机械臂关节的研制方面做了许多研究工作，但都只停留在实验室状态，没有形成最终产品。专利申请公开号为CN 1807032A、公开日为2006年7月26日的发明专利申请公开了一种《空间机械臂模块化关节》，由于此模块化关节将驱动装置和控制装置都集成在一个关节里面，关节的体积大、质量大、功耗大。据目前掌握的资料来看，国内还没有研制成功专门针对空间强辐射、高真空、大温差环境，且具有质量小、体积小、低功耗、单位质量输出力矩大、高可靠性的空间机械臂模块化关节。

发明内容

本发明的目的是提供一种空间机械臂模块化关节，它可解决现有的空间机械臂模块化关节由于其驱动装置和控制装置都集成在一个关节里面，使空间机械臂模块化关节存在体积大、质量大、功耗大，无法满足低功耗、单位质量输出力矩大的问题。

本发明由输入装置、输出装置和电气装置组成；所述输入装置由驱动装置、齿轮装置、行星减速器、输入装置外壳和转接法兰盘组成；所述输出装置包括皇冠齿轮装置、空心传动轴装置、谐波减速器、大薄壁轴承、小薄壁轴承、大薄壁轴承内环支撑座、小薄壁轴承内环支撑座、第一外壳、中间连接法兰、第二外壳、输出法兰盘、关节后端盖、套筒、隔离支撑环和调整垫片；所述谐波减速器由柔轮、刚轮和波发生器组成，所述套筒由制成一体的大端套筒和小端套筒组成，所述驱动装置装在输入装置外壳和大端套筒内，输入装置外壳和大端套筒之间的驱动装置上装有转接法兰盘，输入装置外壳、转接法兰盘和第一外壳三者固接，驱动装置的输出端与齿轮装置的输入端传动连接，齿轮装置的输出端与行星减速器的输入端传动连接，行星减速器的输出端与皇冠齿轮装置的输入端传动连接，行星减速器与驱动装置并行装在输入装置外壳内，皇冠齿轮装置的输出端及波发生器与空心传动轴装置传动连接，所述空心传动轴装置套在小端套筒上，套简装在第一外壳内，第一外壳与柔轮及中间连接法兰固接，中间连接法兰、调整垫片与第二外壳固接，柔轮装在空心传动轴装置上，刚轮装在柔轮上，大薄壁轴承内环支撑座和小薄壁轴承内环支撑座分别设置在刚轮的两侧且三者固接在一起，大薄壁轴承内环支撑座与第二外壳之间装有大薄壁轴承，小薄壁轴承内环支撑座与第二外壳之间装有小薄壁轴承，小薄壁轴承内环支撑座与输出法兰盘固接，小薄壁轴承内环支撑座与小端套筒之间装有隔离支撑环，第二外壳与输出法兰盘相配合端面上靠近外周边处由里至外设有一组环槽和一个第一限位块，输出法兰盘与第二外壳相配合端面上靠近外周边处由里至外设有一组环向槽和一个第二限位块，第二外壳上的一组环槽与输出法兰盘上的一组环向槽插接形成迷宫式密封结构，第二外壳上的第一限位块与输出法兰盘上的第二限位块紧密接触形成机械限位结构，所述电气装置固装在输出装置内，所述关节后端盖与大端套筒的外端面及第一外壳固接。