[实用新型]一种关节结构及具有该关节结构的机械臂

说明书

本申请公开了一种关节结构及具有该关节结构的机械臂，涉及水下机器人技术领域，该关节结构包括第一连接件、可相对于第一连接件定轴转动的第二连接件、用于驱使第一连接件和第二连接件之间发生相对转动的驱动组件和密封舱；驱动组件包括中空电机和转轴，中空电机的定子和转子，其中一者与第一连接件固定连接，另一者与第二连接件固定连接。中空电机设置在密封舱内部，其定子与密封舱相对固定，其转子与转轴固定连接，转轴的两端均伸出至密封舱的外部，且可相对于密封舱定轴转动。转轴的两端面与外界环境接触。如此设置，通过中空电机使转轴的两端均外露于该关节结构的外部，转轴的两端均承受水压而不存在压差，从而消除转轴与电机之间的轴向力。

技术领域

本实用新型涉及水下机器人技术领域，尤其涉及一种关节结构及具有该关节结构的机械臂。

背景技术

海底资源的探索、发掘与开采都离不开水下作业工具，水下机器人是必不可少的工具之一，水下机器人配置的机械手和用于驱使机械手移动的水下机械臂作为执行单元，主要用于完成水下资源的采样、捕捉、挖掘等工作。在水下工作时，随潜入深度的增加，承受的水压越大。

现有技术中，机械臂中各个节臂的相对运动一般由普通电机驱动关节处的转轴转动实现，为保证水下工作的正常进行，在普通电机和转轴的外部设置有密封壳，普通电机完全位于密封壳内，转轴的一端与普通电机的输出轴固定连接，另一端需伸出至密封壳外与其中一个节臂连接，即只是转轴的一端伸出密封壳外部。在水下工作时，因转轴只有一端承受水压而产生压差，使转轴对普通电机的输出轴产生轴向力，且随着水深的增加，该轴向力会增加，当水深增加至一定值时，该轴向力的存在会将电机压溃，即限制了现有机械臂在水下环境中的可达深度。为取消该轴向力，一般会在密封壳与转轴之间设置推力轴承，推力轴承、电机的输出轴、转轴同轴设置，推力轴承的一部分与转轴固定连接，另一部分与密封壳固定连接，使压差产生的轴向力作用在密封壳上，从而保护电机。但是上述结构复杂，且水压越大或转轴的直径越大，产生的压差越大，对推力轴承承载能力的要求越高，推力轴承的尺寸就越大，从而导致密封壳和关节处的尺寸较大，使机械臂显得笨重。

因此，如何解决机械臂关节位置处的电机的输出轴因受外部水压而承受较大的轴向力，且现有技术中采用推力轴承取消该轴向力时导致的关节结构尺寸较大，机械臂笨重的问题，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。

实用新型内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种关节结构及具有该关节结构的机械臂，其能够解决机械臂关节位置处的电机的输出轴因受外部水压而承受较大的轴向力，且现有技术中采用推力轴承取消该轴向力时导致的关节结构尺寸较大，机械臂笨重的问题。

本实用新型是这样实现的：一种关节结构，设置在相邻节臂之间，包括用于与其中一个节臂固定连接的第一连接件、用于与另一个节臂固定连接且可相对于所述第一连接件定轴转动的第二连接件、用于驱使所述第一连接件和所述第二连接件之间发生相对转动的驱动组件和内部具有密封的容纳空间的密封舱；所述驱动组件包括设置在所述密封舱内部的中空电机和与所述中空电机的转子固定连接的转轴，所述转轴的两端均伸出至所述密封舱的外部，且可相对于所述密封舱定轴转动，所述中空电机的定子和转子，其中一者与所述第一连接件固定连接，另一者与所述第二连接件固定连接，所述转轴的两端面均与外界环境接触。

优选地，所述密封舱包括可拆卸连接的壳体和封盖，所述壳体的内部具有容纳空间且所述壳体为一端呈敞口状态的筒状结构，所述壳体面向所述封盖的一端和所述封盖上设置有供所述转轴穿过的通孔。

优选地，所述壳体与所述封盖之间设置有第一密封件，所述转轴与所述壳体之间以及所述转轴与所述封盖之间均设置有第二密封件。

优选地，所述第一密封件为O型密封圈，所述第二密封件为格莱圈。