[发明专利]一种多功能小型机械臂

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械臂，尤其涉及一种的适用于月面探测器的多功能小型机械臂。

背景技术

目前，月面巡视探测器机械臂是国家探月工程重要项目。机械臂在空间领域有众多成功应用，尤其在空间站和火星探测中广泛使用。目前有加拿大、日本、欧空局的空间站机械臂和美国的火星车机械臂，但这些机械臂因其功能强大均有很大的体积和重量，不适应我国现有的运载能力。且在温度环境恶劣、高真空、多月尘的月球表面，针对我国探月任务实际情况需要，业界对小型机械臂有所希冀，特别希望研发出适用于我国探月工程使用的机械臂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能小型机械臂，实现月面探测器机械臂体积小、质量轻，具备发射和着陆段锁紧、工作时释放的功能，并在断电等突发情况下具有位置保持功能。

为了实现上述目的，本发明提供的一种多功能小型机械臂，1.一种多功能小型机械臂，其特征在于，包括第一驱动关节、第二驱动关节、第三驱动关节、锁紧释放机构和辅助部件，其中，

所述辅助部件包括安装接口、第一连接件、第二连接件、第三连接件、第四连接件、若干紧固固定件以及臂杆，依次通过所述若干紧固固定件连接所述安装接口、所述第一连接件、所述第一驱动关节、所述第二连接件、所述第二驱动关节、所述第三连接件、所述臂杆、所述第四连接件、所述第三驱动关节以及所述锁紧释放机构，构成所述多功能小型机械臂；

所述第一驱动关节、所述第二驱动关节以及所述第三驱动关节中均包括直流无刷电机、谐波减速器、旋转变压器、密封圈组件和结构件；

所述结构件包括谐波输入轴，轴承内座，轴承外座，旋变过渡件以及输出接口；

所述直流无刷电机与所述谐波输入轴机械连接固定；

所述谐波减速器与所述直流无刷电机以及所述轴承内座固定；

所述旋转变压器由旋转变压器定子和旋转变压器转子组成，所述旋转变压器转子固定在所述轴承内座上，所述旋转变压器定子与输出接口、所述旋变过渡件以及所述轴承外座连接固定，且所述旋转变压器定子保持与所述输出接口同步运动；

所述密封圈组件与所述直流无刷电机相连接；

所述锁紧释放机构主要包括底座、火工切割器、连接板、压紧组件以及弹簧顶杆组件，其中：

所述火工切割器、所述连接板、所述压紧组件以及所述弹簧顶杆组件均固定连接在底座上，且所述连接板为所述多功能小型机械臂提供操作其他对象的外部装置的接口，所述底座为所述多功能小型机械臂提供固定于用于操作其他对象的外部装置的安装接口；

通过所述紧固固定件将所述连接板与所述第三驱动关节相连接，将所述锁紧释放机构与所述第三驱动关节相连接，所述压紧组件至少包括自上而下连接的捕获帽、缓冲垫、冲击帽、第一弹簧、加载螺母、压紧杆以及铝蜂窝；所述火工攻切割器与所述压紧杆连接，所述压紧组件通过所述加载螺母的预紧力使所述连接板和所述底座压紧，所述第一弹簧处于压缩状态； 

所述弹簧顶杆组件至少包括钢球、第二弹簧以及顶杆外壳；所述钢球以及所述第二弹簧均放置在上端开口的顶杆外壳内，且所述钢球放置在所述第二弹簧上，所述钢球的上端抵在所述连接板的下表面，所述第二弹簧处于压缩状态。

较佳地，所述直流无刷电机由电机定子组件、电机转子组件、电机端盖以及传感器组件组成；所述电机转子组件与所述谐波输入轴机械连接固定；

所述电机转子组件至少包括轴、主磁钢、跟踪磁钢，所述轴为圆筒形的空心轴，所述跟踪磁钢贴覆固定在所述轴的内壁上，所述主磁钢贴覆固定在所述轴的外表面上；

所述电机定子组件由电机定子壳体以及电枢组成，所述电枢由若干宽定子齿块以及若干窄定子齿块绕所述电机定子壳体内圈拼装而成，且所述电枢中的所述宽定子齿块以及所述窄定子齿块为均匀地间隔排布的，所述若干宽定子齿块以及所述若干窄定子齿块均为绕有绕组的铁芯，所述电枢放置在电机定子壳体内；

所述传感器组件由印制电路板、霍尔传感器以及霍尔支架组成；在所述印制电路板上焊接所述霍尔传感器，所述印制电路板通过所述霍尔支架固定。

较佳地，所述传感器组件镶嵌固定在所述轴的内孔中，且所述传感器组件固定在所述电机端盖上。

较佳地，在所述主磁钢的两端分别设有第一槽、第二槽以及锁紧螺母，通过所述锁紧螺母在所述第一槽处拧紧，对主磁钢进行机械固定，所述轴与所述主磁钢在所述第二槽处进行机械固定。

较佳地，所述电机定子壳体的外表面采用了微弧氧化的工艺处理。