[发明专利]一种水下机器人单自由度旋转关节

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下机器人单自由度旋转关节，该关节是通过使用杠杆原理驱动关节转动，通过轴部密封实现紧凑防水的机构，属于机器人领域。

背景技术

由于海洋资源开发需求，近年来仿生水下推进机器人受到国内外学者的广泛关注。为适应直线驱动器通过杠杆原理驱动关节转动，水下机器人单自由度旋转关节的设计是必不可少的。杠杆驱动为直线驱动器，如气动肌肉和气缸等，提供了简易的驱动方式。但是，这样造成杆件之间相互连接不利于关节的密封与杆件壳体的安装。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的水下机器人单自由度旋转关节易造成杆件之间相互连接不利于关节的密封与杆件壳体安装的问题，进而提供一种水下机器人单自由度旋转关节。

本发明的技术方案是：一种水下机器人单自由度旋转关节，它包括固定基座、旋转基座、旋转轴、静密封机构、动密封机构、第一轴承、杠杆、两个驱动器和编码器。

固定基座和旋转基座上下设置，旋转轴竖直穿设在固定基座和旋转基座内，旋转轴与固定基座和旋转基座之间的连接处通过动密封机构密封，旋转基座内通过静密封机构与旋转轴密封连接，编码器安装在固定基座内的旋转轴的上端，杠杆和第一轴承依次套装在旋转轴上，杠杆与旋转轴的上部相互配合实现联动，两个驱动器的末端分别与杠杆的一端连接；

静密封机构包括第一密封圈、旋转筋骨和螺钉，伸入到旋转基座内的旋转轴下部设有静密封阶梯台肩，旋转筋骨设有多个筋骨台肩，旋转筋骨套装在旋转轴下部的静密封阶梯台肩上，静密封阶梯台肩上部外侧壁与旋转筋骨之间留有静密封空隙，第一密封圈套装在静密封空隙内，螺钉穿设在旋转筋骨的下部；

动密封机构包括第二密封圈、V型密封圈和套筒，第二密封圈套装在旋转轴的外侧壁上，且第二密封圈与固定基座的壳体之间留有储油腔室，V型密封圈套装在旋转轴上并位于固定基座的壳体的下部内侧壁与旋转基座的上端之间，套筒套装在旋转轴的外侧壁上，且位于V型密封圈的下端。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1.本发明提出了一种直线驱动器驱动关节转动的关节机构，利用杠杆机构驱动关节轴连接转动部件实现转动。旋转基座、旋转轴和杠杆通过连接件固连一起，形成一个整体，突出的旋转轴部分和杠杆插入基座中，使基座与旋转基座之间的转动等效为基座与旋转轴之间的转动，这样将基座和旋转基座之间杠杆作用变为基座与旋转轴之间的杠杆连接，所需的连接点放置在了基座内部。基座与旋转基座之间的连接间隙仅为旋转轴和基座壳体之间的间隙，通过套装在旋转轴上的动密封装置实现转动密封。V型密封圈5-2为橡胶材质，紧套在旋转轴上，实现旋转轴与V型密封圈的密封，V型密封圈的另一端与基座壳体相接触，关节转动时存在相对转动，但是柔软的V型密封圈紧贴在基座壳体表面，保障相对转动处的密封。第二密封圈5-1与基座壳体形成的密封油腔室中充满密封油，由于第二密封圈紧套在旋转轴上，外缘与基座壳体间隙很小，从而保障密封油停留在V型密封圈与第二密封圈之间，组织从V型密封圈漏掉的液体进入基座壳体内。

而旋转基座内部因为装配形成的间隙则通过静密封装置实现关节处的良好密封效果。综上所述，本发明简化了关节结构与密封结构。为骨骼-关节式水下机器人提供了一种关节转动方案。

附图说明

图1为本发明的整体结构外部示意图；图2为图1在B-B处的关节处的剖面示意图；图3为本发明关节轴处局部剖面视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式一种水下机器人单自由度旋转关节，它包括固定基座1、旋转基座2、旋转轴3、静密封机构4、动密封机构5、第一轴承6、杠杆7、两个驱动器8和编码器9，

固定基座1和旋转基座2上下设置，旋转轴3竖直穿设在固定基座1和旋转基座2内，旋转轴3与固定基座1和旋转基座2之间的连接处通过动密封机构5密封，旋转基座2内通过静密封机构4与旋转轴3密封连接，编码器9安装在固定基座1内的旋转轴3的上端，杠杆7和第一轴承6依次套装在旋转轴3上，杠杆7与旋转轴3的上部相互配合实现联动，两个驱动器8的末端分别与杠杆7的一端连接；

静密封机构4包括第一密封圈4-1、旋转筋骨4-2和螺钉4-3，伸入到旋转基座2内的旋转轴3下部设有静密封阶梯台肩，旋转筋骨4-2设有多个筋骨台肩，旋转筋骨4-2套装在旋转轴3下部的静密封阶梯台肩上，静密封阶梯台肩上部外侧壁与旋转筋骨4-2之间留有静密封空隙，第一密封圈4-1套装在静密封空隙内，螺钉4-3穿设在旋转筋骨4-2的下部；