[发明专利]一种支撑式可折叠机械手手臂结构

说明书

技术领域

本发明属于一种机械手手臂结构，尤其涉及一种框架式可折叠的支撑式可折叠机械手手臂结构。 

背景技术

水下机器人是现代海洋环境监测及资源开发的重要工具，随着其工作范围，作业要求的不断提高，对其作业工具也提出了更高的要求。目前，无人无缆水下机器人由于其工作范围大等优点，成为了研究的热点，对其作业工具的改进和作业能力的完善也将进一步提升其工作效率、扩大应用领域。而由于体积、重量、能源等条件的限制，适用于无人无缆水下机器人的作业机械手很少，特别是现有的水下机械手大多采用“圆筒式”手臂结构，不能满足水下机械手大范围作业空间的要求，同时也不能满足机械手在无人无缆水下机械手收纳空间小的要求；而且现有的水下机械手大多结构较为复杂，不利于整体小型化。 

目前，国内水下机械手手臂结构主要为下面两种形式，水下液压机械手手臂主要为“U型板框架式”结构，水下电动机械手手臂主要为“圆筒式”结构；如中国专利申请号为201220635024.9名称为一种机械手手臂结构，采用电机驱动，手臂结构不能满足机械手展开作业空间广、回收占用体积小的要求，而且该种机械手手臂结构只适用于陆地机械手，不能满足水下作业的要求；如中国专利申请号为201120550880.1名称为一种手臂摆动结构，采用气压驱动，该专利主要针对的是单个关节手臂摆动结构，而且其整体结构采用“板状框架式”，此类结构也同样不能满足机械手展开作业空间广、回收占用体积小的要求。 

发明内容

本发明的目地是提供具有作业空间广、回收占用体积小的一种支撑式可折叠机械手手臂结构。 

本发明是通过以下技术方案实现的： 

一种支撑式可折叠机械手手臂结构，包括首端关节、中间关节、末端关节、第一级手臂、第二级手臂、手腕、载体连接件， 

中间关节包括：上下两个连接板、U型连接板、驱动部件，U型连接板铰接在上下两个连接板之间，驱动部件安装在U型连接板内； 

首端关节与中间关节的结构相同，载体连接件与首端关节的上下两个连接板连接，首端关节的U型连接板与第一级手臂的一端连接，第一级手臂的另一端与中间关节的上下两个连接板连接； 

末端关节与中间关节的结构相同，手腕安装在末端关节的U型连接板上；第二级手臂的 一端与中间关节的U型连接板连接，第二级手臂的另一端与末端关节的上下两个连接板连接。 

本发明一种支撑式可折叠机械手手臂结构还可以包括： 

1、中间关节有N个，第二级手臂有N个，Ｎ≥1，相邻两个中间关节之间通过一个第二级手臂连接。 

2、驱动部件为液压摆缸。 

3、驱动部件包括水液压驱动部分、位置检测部分、转动关节外壳，水液压驱动部分和位置检测部分安装在转动关节外壳里，水液压驱动部分包括驱动转轴、驱动定子、驱动转子，驱动定子固定在转动关节外壳内壁上，驱动转子与驱动转轴相固连，驱动转轴设置在驱动定子旁，转动关节外壳安装在U型连接板内，驱动转轴分别通过左滚动轴承和右滑动轴承与U型连接板和转动关节外壳相配合，位置检测部分包括旋转变压器、卡簧，旋转变压器包括旋转变压器定子、旋转变压器转子，旋转变压器转子过盈安装在驱动转轴上，旋转变压器定子位于旋转变压器转子外部，卡簧卡在旋转变压器定子和转动关节外壳上，旋转变压器定子通过卡簧螺钉固定在转动关节外壳上，卡簧螺钉中部穿过卡簧，转动关节外壳上安装水液压管接头、电缆水密连接头，水液压管接头设置通孔，通孔连通至转动关节外壳内部，从水液压管接头进入的液体驱动驱动转子和驱动转轴相对于驱动定子旋转，电缆水密连接头通过电缆线连接旋转变压器定子。 

4、第一级手臂包括四个支撑杆，四个支撑杆成上下两行排列，每行有两个支撑杆，四个支撑杆为的中空结构，第二级手臂结构与第一级手臂的结构相同。 

5、首端关节、N个中间关节、末端关节的安装角度不同。 

本发明中包括的中间关节个数为N个，第一级手臂的个数也为N个，N＝(1，2，…5)。本发明的有益效果： 

1.通过四根中空的支撑杆组成的机械手手臂结构可以满足水下机械手在展开作业时机械手作业空间广，回收于载体水下机器人时机械手占用体较小。 

2.通过中空密封支撑杆组成的机械手手臂提供浮力，可以减少机械手水中重量，同时减少水下机械手运动作业时对其载体水下机器人纵倾和横倾的影响。 

3.机械手四杆支撑结构组成的关节手臂满足模块化设计，可通过各关节之间组合变换改变机械手的组成形式或者改变机械手的自由度安排。