[发明专利]一种水下电动机械手关节机构

说明书

技术领域

本发明涉及水下机器人作业领域，具体地说是一种可覆盖全海深、用于海洋作业和取样的水下电动机械手关节机构。

背景技术

目前，在海洋开发领域，用于水下作业的商用水下机械手均为液压驱动。其优点是负载/自重比高、负载能力强，通过压力补偿，容易实现深海密封。但液压驱动的水下机械手系统体积庞大，能量转换率低，由于元器件限制及支持系统复杂，难以实现小型化。为实现高自主性的海洋作业，海底作业系统将逐渐由目前的由人遥控操作方式向自主/半自主作业方式发展，即由自治水下机器人载体携带机械手进行取样和作业。对于自治水下机器人系统，自身携带能源，从动力和系统支持等方面考虑，无法配置液压系统，要装备机械手，只能是电动机械手。

水下电动机械手与陆地上使用的电动机械手有较大区别，除了大深度的密封难以实现以外，常规的外部走线将增加水下系统出现故障的可能性，况且机械手的重量、尺寸等机械方面还要受到其安装载体的限制。为实现可接受的负载/自重量比、降低作业故障率，并可实现大深度作业，需设计一种可覆盖全海深、内部走线的紧凑型机械手关节机构已成为亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种可覆盖全海深、结构紧凑、内部走线的水下电动机械手关节机构。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括关节固定法兰、齿轮箱、齿轮输出轴承法兰及旋转输出套筒，关节固定法兰与齿轮箱密封连接，齿轮输出轴承法兰密封安装在齿轮箱的上方，在齿轮输出轴承法兰的外部设有可相对转动的旋转输出套筒；齿轮箱内分别设有带锥齿轮的齿轮输入轴及齿轮输出轴，两锥齿轮啮合传动，齿轮输入轴与安装于关节固定法兰内的驱动装置相连接，旋转输出套筒与齿轮输出轴连动。

其中：所述齿轮输出轴承法兰上设有关节限位块，旋转输出套筒上设有与关节限位块相对应的突起，旋转输出套筒可相对齿轮输出轴承法兰在360°内转动；齿轮输出轴承法兰的圆周外表面上设有沉孔，关节限位块设置于沉孔内；所述齿轮输入轴的一端通过轴承安装在齿轮箱的齿轮箱盖上，另一端由齿轮箱穿出与关节固定法兰内的驱动装置相连接；齿轮输入轴上安装有第一锥齿轮及旋转电位计；旋转电位计由电位计本体止动杆及电位计中空轴组成，电位计中空轴固接在齿轮输出轴上，电位计本体止动杆套设于电位计中空轴的外部，电位计本体止动杆插入齿轮箱盖上的限位孔中，电位计中空轴可相对电位计本体止动杆随齿轮输入轴旋转；所述齿轮输出轴的一端通过轴承与齿轮输出轴承法兰连接、并插入齿轮箱内固接有与第一锥齿轮啮合传动的第二锥齿轮，另一端固接于旋转输出套筒上的后端盖；齿轮输出轴承法兰与旋转输出套筒之间设有滑动轴承；齿轮输出轴承法兰与旋转输出套筒之间、滑动轴承下方设有旋转密封圈；机构的外层固连处均为静密封；该关节机构在关节固定法兰、齿轮箱、齿轮输出轴承法兰及旋转输出套筒内走线。

本发明的优点与积极效果为：

1.结构紧凑。本发明的电机、减速机组件为一体结构，设置于关节固定法兰内；第一锥齿轮和旋转电位计共用一个齿轮输入轴，避免了使用联轴器带来的轴向尺寸加大；采用滑动轴承，大大减小了整个关节的径向尺寸；以上均使得设计结构紧凑。

2.故障率低。本发明采用内部走线，极大地降低了水下未知环境中工作出现故障的可能性。

3.功能齐全。本发明的电机、减速机采用行星齿轮传动，可以大扭矩驱动；通过旋转电位计进行位置检测；电机、减速机、旋转电位计均可浸油使用，可以实现大深度水下作业。

4.应用范围广。本发明尺寸、作业深度和强度易扩展，便于在水下电动机械手及其它作业工具上推广安装使用。

5.成本低。本发明不需要特殊加工和特殊零部件，磨损零部件易于更换。

附图说明

图1为本发明的外形结构示意图；

图2为本发明的内部结构示意图；

图3为图2中齿轮输出轴承法兰的结构示意图；

其中：1为关节固定法兰，2为电机，3为齿轮输入轴，4为第一锥齿轮，5为第二锥齿轮，6为齿轮箱，7为电位计本体止动杆，8为电位计中空轴，9为齿轮箱盖，10为齿轮输出轴，11为齿轮输出轴承法兰，12为旋转密封圈，13为旋转输出套筒，14为滑动轴承，15为后端盖，16为关节限位块，17为突起，18为沉孔，19为减速机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。