[实用新型]一种水下激光冲击机械手臂

说明书

本实用新型公开了一种水下激光冲击机械手臂，所述机械手臂从上至下依次连接有大臂外壳、过渡臂外壳和中臂外壳；所述大臂外壳中设有电动推杆，所述电动推杆的末端连接有连杆，所述连杆依次穿过所述过渡臂外壳和所述中臂外壳并连接有第一旋转副外壳，所述第一旋转副外壳下方连接有第二旋转副外壳；所述第二旋转副外壳连接有小臂外壳，所述小臂外壳中设有小臂推杆，所述小臂推杆连接有激光头；所述中臂外壳下方设有抓手；所述第一旋转副外壳、第二旋转副外壳和中臂外壳中分别设有永磁同步电机；本机械手臂能够实现在水下围绕物体多方向、多方位的冲击；适合空间狭小地方的焊接作业；简化驱动方式及结构，提高驱动效率，实现机械手臂的快速响应。

技术领域

本实用新型涉及到水下机械手臂技术领域，具体涉及到一种水下激光冲击机械手臂。

背景技术

激光冲击处理(又称激光冲击强化)是利用强脉冲激光导致的压力冲击波在金属材料表层产生应变硬化的一种新型表面强化技术；在水下作业时，需要配合水下机器人进行操作。而机械臂是水下机器人进行水下工作时必不可少的作业工具。目前可供水下机器人选配安装的多为液压机械臂，通常具有三自由度(包含手爪开合)。这类机械臂具有优良的防水性能和较大的负载能力，但因其采用液压驱动系统作为动力源，导致机械臂的整体重量较大，机械设计和装配复杂，制造和维护成本高。而且难以与中小型水下机器人相匹配。

也有通过电机和减速机配合使用驱动机械臂，但是驱动方式有以下缺点：1、不能连续调速、低速运行时不能提供大扭矩；2、结构复杂，场地适应性差；3、传动效率低，故障率高影响机械臂运动；4、响应速度慢，能耗高。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种水下激光冲击机械手臂。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种水下激光冲击机械手臂，所述机械手臂从上至下依次连接有大臂外壳、过渡臂外壳和中臂外壳；所述大臂外壳中设有电动推杆，所述电动推杆的末端连接有连杆，所述连杆依次穿过所述过渡臂外壳和所述中臂外壳并连接有第一旋转副外壳，所述第一旋转副外壳下方连接有第二旋转副外壳，所述第二旋转副外壳垂直所述第一旋转副外壳设置，所述第一旋转副外壳和所述第二旋转副外壳中分别设有第一旋转副和第二旋转副；所述第二旋转副外壳连接有小臂外壳，所述小臂外壳中设有小臂推杆，所述小臂推杆连接有激光头；所述中臂外壳中还设有第三旋转副，所述第三旋转副平行于所述连杆设置，所述第三旋转副的下方连接有抓手，所述抓手位于所述中臂外壳下方；所述第一旋转副、所述第二旋转副和所述第三旋转副分别连接有永磁同步电机，所述永磁同步电机分别位于所述第一旋转副外壳、第二旋转副外壳和中臂外壳中。

本水下激光冲击机械手臂通过三个旋转副和电动推杆、小臂推杆两个移动副，能够实现所述抓手和所述激光头的至少五个自由度动作的精准控制；通过上位系统的控制，能够实现在水下围绕压力容器底部不同位置焊缝(工件)的多自由度运动冲击，以提高压力容器的强度及焊缝的疲劳性能，适合空间狭小地方作业特别是核电压力罐的焊接。

其中，所述激光头在机械臂的带动下能够单独的进行焊接或强化作业，也能够与所述抓手(抓手能够夹取待焊接工件)配合进行焊接。

具体的移动和旋转方式如下，所述电动推杆上下移动能够带动所述连杆及其下方连接的第一旋转副外壳、第二旋转副外壳和小臂外壳的整体上下移动，以使得所述激光头能够上下升降运动；同时所述第一旋转副能够带动所述第二旋转副外壳绕所述连杆的中轴线360度旋转，所述第二旋转副又能够带动所述小臂外壳垂直所述连杆的中轴线进行360度旋转；以使得所述小臂外壳(和激光头)能够实现水平方向及竖直方向的360度旋转；同时，所述第三旋转副能够带动所述抓手旋转，以变换工件的位置，实现多方向和多方位的焊接或强化。