[发明专利]一种水下工作用机械臂

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人灵巧手，具体地说是涉及具有手指关节、手关节关节、小臂关节、大臂关节和臂肩关节的一种水下工作用机械臂。

背景技术

随着人类对海洋开发及利用的广度和深度的增加，水下机器人将是人类开发和利用海洋的重要工具。水下机械手是水下机器人的重要组成部分，如果没有水下机械手，水下机器人难以完成复杂的水下作业。目前，大多数实际使用的水下机械手仍使用结构简单的夹钳式或平移式单自由度末端执行器夹持工件，已远远不能适应日益复杂的水下操作任务。

美国NOSC在二十世纪七十年代研制了WSP系统。WSP的末端执行器即手爪共有15种，统一放置在工具库中，作业时根据不同的作业对象选择相应的手爪。上世纪90年代初，日本株式会社研制了一种三指机械手爪。该机械手爪只能实现利用手掌接触的强力抓取，无法实现利用指尖接触的精确抓取。1993至1999年，欧共体MAST开发了AMADEUS深海机械手，用于水下科考中的矿物、生物等样本的采集，AMADEUS手采用波纹管方式的手指，其手指的工作空间受到极大的限制。

哈尔滨工程大学研制的SIWRII机械手爪，该手爪为单自由度，通过专用的联接机构与机械臂对接，只能抓取特定形状的物体，不能使用指尖精确抓取。2005年，合肥智能机械研究所研制了水下典型操作任务的智能型机械手爪。该手爪有三个手指，手指采用平行四连杆机构实现运动，三指沿圆形手掌隔120度均匀分布，三个手指由一个电机同时驱动。从运动学角度分析，该手还不具备灵巧性特征，功能有限。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种水下工作用机械臂。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括结构相同的三个软性关节、手关节、小臂、大臂和臂肩；三个软性关节均布在手关节的上部，手关节的下部与小臂连接，小臂弯型连接装置转动连接大臂的一端，大臂的另一端与臂肩的臂肩弯型连接装置转动连接。

本发明与现有技术相比，存在如下特点：

1.本发明有手指关节、手关节关节、小臂关节、大臂关节和臂肩关节，增加了机械手的工作空间。

2.本发明采用气动柔性关节，能较好的实现机械手关节的运动，具有较好的灵巧性，操作灵活。

3.本发明先通过小臂关节、大臂关节和臂肩关节的粗定位，再通过手关节关节和手指关节的精确定位，实现快速和精确得夹取水下物体。

具体实施方式

本发明包括结构相同的三个软性关节1、手关节2、小臂3、大臂4和臂肩5；三个软性关节1均布在手关节2的上部6，手关节2的下部7与小臂3连接，小臂弯型连接装置8转动连接大臂4的一端，大臂4的另一端与臂肩弯型连接装置9转动连接，构成大臂关节。

手关节2包括上部6、下部7、二根手关节肌肉管10、二根手关节肌肉管头11、销轴12和手指肌肉管头13；三个软性关节1均布插入手关节2的上部6，与软性关节1密封连接的手指肌肉管头13连接穿过上部6，构成软性关节关节；上部6经销轴12转动连接下部7，二根手关节肌肉管10分别对称插入上部6和下部7，构成手关节关节；与二根手关节肌肉管10密封连接的二根手关节肌肉管头11连接穿过下部7。

小臂3包括小臂体14、固定螺栓15、小臂弯型连接装置8和小臂轴16；手关节2的下部7经固定螺栓15与小臂体14连接，小臂体14和小臂弯型连接装置8焊接为一体；小臂弯型连接装置8经小臂轴16转动连接大臂4的一端外侧，构小臂关节。

大臂4包括大臂体17、同步带轮18、同步带19、二根大臂肌肉管20、二根大臂肌肉管头21、大臂电机22、主动锥齿轮23、从动锥齿轮24和大臂轴25；小臂轴16的两端与小臂弯型连接装置8连接，小臂轴16转动连接大臂体4的一端，小臂轴16的中心固定有同步带轮18；带动同步带轮18转动的同步带19两侧分别与一根大臂肌肉管20相连，大臂肌肉管20和大臂肌肉管头21固定在大臂体17内部中心的一侧；大臂体17内部中心的另一侧固定大臂电机22，连接在大臂电机22上的主动锥齿轮23与连接在大臂轴25上从动锥齿轮24啮合；大臂轴25转动连接大臂体4的另一端，大臂轴25的两端与臂肩弯型连接装置9连接；二根大臂肌肉管20经同步带19和同步带轮18驱动小臂轴16，带动小臂3转动；大臂电机22经主动锥齿轮23和从动锥齿轮24驱动大臂轴25，带动大臂4转动。

臂肩5包括臂肩弯型连接装置9、臂肩轴26、联轴器27和臂肩电机28;臂肩弯型连接装置9底部和臂肩轴26焊接为一体；臂肩弯型连接装置9经大臂轴25转动连接在大臂体4的另一端外侧，臂肩轴26经联轴器27与臂肩电机28连接，构成臂肩关节。