[发明专利]一种蛇形水压灭火的机器人关节

说明书

技术领域

本发明属于机器人关节技术领域，具体涉及一种蛇形水压灭火的机器人关节。

背景技术

蛇形水压灭火的机器人关节能将水压自伺服摆动缸输出的扭矩转化为自身的偏转运动，从而提供蛇形机器人前进所需的驱动力。

目前，国内大连理工的张玲玲研究了一种两自由度的蛇形机器人关节(张玲玲等. 蛇形机器人的机构设计及运动分析.机械工程2012,29(5):512-515.)技术，大大提高了蛇形机器人的可维护性，但这种驱动方式有明显的不足，即单元体本身输出的力矩较小。

中国科学院沈阳自动化研究所马书根等设计了一种蛇形机器人关节(马书根等.三维蛇形机器人巡视者的开发,机械工程学报2005,45(5):128-133.)，其具有比传统机器人更强的运动能力，但由于此关节内部较为复杂，关节之间转动角度有限，同时关节受力不均匀，有一定的局限性。

另外，上海交通大学的何海东等人设计的八关节三动杆蛇形机器人关节(何海东等. 何海东,王光荣,曹志奎. 八关节三动杆蛇形机器人的运动模拟[J]. DRIVE SYSTEM TECHNI QUE,2004(12):31～34.)，由于该机器人是空间连杆机构，结构复杂，导致该机器人空间运动能力不够灵活、可重构性差和控制较复杂。

发明内容

本发明旨在克服已有技术缺陷，目的是提供一种灵活多变、可重构性好、结构简单、关节受力平衡和加工方便的蛇形水压灭火的机器人关节。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述的机器人关节由左半部分和右半部分组成。

左半部分的结构是：第一单叶片水压自伺服转阀和第二单叶片水压自伺服转阀分别通过支架固定在左壳体的内壁，第一单叶片水压自伺服转阀位于左壳体中心的正上方，第二单叶片水压自伺服转阀位于左壳体中心的正后方，第一单叶片水压自伺服转阀和第二单叶片水压自伺服转阀反向安装。

左壳体左侧的上伸出端端部和下伸出端端部竖直地装有第一齿轮轴，在第一齿轮轴的上端装有第一大锥齿轮，第一大锥齿轮与第一单叶片水压自伺服转阀的第一小锥齿轮相啮合。左壳体右侧的前伸出端端部水和后伸出端端部水平地装有第二齿轮轴，在第二齿轮轴的后端装有第二大锥齿轮，第二大锥齿轮与第二单叶片水压自伺服转阀的第二小锥齿轮相啮合。

右半部分的结构是：第三单叶片水压自伺服转阀和第四单叶片水压自伺服转阀分别通过支架固定在右壳体的内壁，第三单叶片水压自伺服转阀位于右壳体中心的正下方，第四单叶片水压自伺服转阀位于右壳体中心的正前方，第三单叶片水压自伺服转阀和第四单叶片水压自伺服转阀反向安装。

右壳体左侧的上伸出端端部和下伸出端端部竖直地装有第三齿轮轴，在第三齿轮轴的下端装有第三大锥齿轮，第三大锥齿轮与第三单叶片水压自伺服转阀的第三小锥齿轮相啮合。右壳体右侧的前伸出端端部和后伸出端端部水平地装有第四齿轮轴，在第四齿轮轴的前端装有第四大锥齿轮，第四大锥齿轮与第四单叶片水压自伺服转阀的第四小锥齿轮相啮合。

其中：第二齿轮轴和第三齿轮轴呈“十”字状固定连接；第一齿轮轴和第五齿轮轴呈“十”字状固定连接，第五齿轮轴前端装有第五大锥齿轮。第四齿轮轴(12)和第六齿轮轴呈“十”字状固定连接，第六齿轮轴上端装有第六大锥齿轮。

第一单叶片水压自伺服转阀、第二单叶片水压自伺服转阀、第三单叶片水压自伺服转阀和第四单叶片水压自伺服转阀结构相同：包括配流轴、阀体和电机。所述阀体内设叶片、固定挡板和阀芯，所述配流轴的左阶梯轴穿过阀体的左端盖伸出阀体外，所述阀芯紧贴配流轴的配流端，阀芯和配流轴端面配流。阀芯的右侧阶梯轴穿过阀体的右端盖中心孔与电机的输出轴相连；所述叶片和固定挡板位于配流轴的轴肩和配流端之间，叶片设置在配流轴的右轴段上，所述固定挡板设置在阀体的卡槽上，叶片与固定挡板以配流轴的右轴段为中心呈对称设置。

所述阀芯包括同轴设置的环形体和阶梯轴，所述环形体上开设有高压环形槽、低压环形槽和三个密封槽，三个密封槽从左到右依次设置有左密封圈、中密封圈和右密封圈。左密封圈和中密封圈之间设有低压环形槽，低压环形槽内设有低压径向通道；中密封圈和右密封圈之间设有高压环形槽，高压环形槽内设有十字形高压径向通道。所述环形体的左端面设有高压配流道和低压配流道，高压配流道和低压配流道呈中心对称分布，所述高压配流道和十字形高压径向通道相连通，所述低压配流道和低压径向通道相连通。