[实用新型]一种具有开放式结构的深海作业机械手

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种水下作业工具，具体涉及一种深海作业机械手，应用于深海水下机器人、水下工程机械及水下装备。 

背景技术

水下机械手是水下机器人、水下工程机械及水下装备在水下作业时常常会使用的重要作业系统。目前，水下液压机械手及用于浅海的水下电驱动机械手技术已较成熟，但用于深海的水下电驱动机械手技术尚未成熟，其主要原因之一在于深海环境下机械手结构的复杂性降低了机械手本身的作业能力。机械手的载荷自重比是衡量机械手作业能力的重要指标，对于工作于水下的机械手系统来说，由于其本身机械结构需要润滑，因此机械手需要有密封结构，机械手的工作深度越大，密封结构就会越复杂。这些密封结构增加了机械手的自重，降低了其作业能力。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种深海作业机械手，只需要很少的密封结构，具有较轻的重量和较高的载荷自重比。 

一种具有开放式结构的深海作业机械手，包括回转集成关节、大臂集成关节、小臂集成关节、手爪集成关节、大臂、小臂和手爪；各集成关节为封闭式结构，大臂和小臂为开放式框架结构；回转集成关节通过回转支撑机构连接大臂，大臂连接小臂，回转集成关节用以驱动大臂和小臂作回转运动；在回转支撑机构处分别设有大臂集成关节和小臂集成关节，大臂集成关节连接大臂，用以驱动大臂起落运动；小臂集成关节通过设在大臂内部的第一传动机构连接小臂尾端，用以驱动小臂起落运动；小臂尾端处设有手爪集成关节，手爪集成关节通过设在小臂内部的第二传动机构连接固定于小臂首端处的手爪，用以驱动手爪开合运动。所述第一传动机构为同步带传动机构。所述第二传动机构为螺旋传动机构。

本实用新型的有益效果是：机械手结构采取具有一个回转自由度两个起落自由度及手爪开闭功能的三自由度四功能配置。采用防海水腐蚀自润滑滑动轴承，大小臂均采用开放式框架结构，而不是密封式结构，机械手的传动部件安装于中空的大小臂中，且零部件均直接浸泡于海水中，避免了采用复杂的密封结构并有效利用了大小臂的内部空间；只在作为独立驱动单元的集成关节中使用密封结构。将大臂集成关节，小臂集成关节集中于大臂末端，以减小大臂相对于大臂转轴的转动惯量，这样可减小大臂集成关节所需的驱动力矩。大臂集成关节通过驱动轮毂转动以带动大臂起落，小臂集成关节通过安装于大臂中的同步带轮驱动小臂起落。手爪集成关节安装在小臂末端，手爪集成关节驱动贯通小臂内部的不锈钢丝杠转动以驱动手爪开闭。整个装置重量轻、体积小；载荷自重比大，作业能力强；控制方便、控制精度高；连接可靠、装拆方便；表面硬度大和抗海水腐蚀能力强；安装灵活、方便，可应用于水下机器人和水下工程机械。 

附图说明

图1是机械手布置图； 

图2是机械手结构图； 

图3是机械手大臂末端关节配置； 

图4是机械手大臂前端关节配置； 

图5是机械手小臂前端结构。 

具体实施方式

机械手布置如附图1所示，机械手包括三个部件，即回转关节部件I、大臂部件II、小臂部件III。其中回转关节部件I包含有回转集成关节1及支撑架8等零部件，大臂部件II包含有大臂集成关节9、小臂集成关节57、大臂17等零部件，小臂部件III包含有手爪集成关节49、小臂33、手爪38等零部件。整个机械手系统可通过回转集成关节1后部的法兰吊装于水下机器人或水下工程机械上。 

回转集成关节中集成了电机及减速装置，其输出轴可带动支撑结构转动，大臂安装于支撑结构上，且大臂集成关节和小臂集成关节也分别安装于支撑结构的前后两端，当支撑结构转动时，大小臂即可随之一起转动。 

大臂集成关节中集成了电机及减速装置，其输出轴通过轮毂与大臂联结，当大臂集成关节输出轴转动时，可以带动大臂作起落运动。大臂内部两端分别安装有两根轴，两根轴上安装有同步带轮。 

小臂集成关节中也集成了电机及减速装置，其输出轴的运动和力矩通过同步带轮传动到大臂前端的轴上。小臂安装于该轴的末端并通过法兰与该轴联结，因此当小臂集成关节电机转动时，即可带动小臂作起落运动。小臂内安装有一传动轴，其一端与手爪集成关节的输出轴联结，另一端为螺杆。 

手爪集成关节同样集成了电机和减速装置，当其输出轴转动时，带动小臂内的传动轴转动，传动轴末端的螺杆带动螺母作直线运动，从而使手爪作开合运动。 

水下机械手装置的具体结构如图2所示。图2所示的机械手各部分可用图3，图4，图5表示。