[发明专利]一种七功能水下机械臂系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种水下机器人，具体地说是一种水下机械臂。

背景技术

海洋是目前尚未被大范围开发的领域，尤其是海底复杂的环境以及深海中丰富多样的的自然资源，这些因素促使世界各个国家投入大量的人力、物力、财力在海洋探测，尤其是深海探测和深海作业研究中。尽管海洋开发技术尚未完全成熟，但是目前水下机器人在深海作业方面还是取得了广泛的科研价值、工程经验以及经济效益，水下机器人的研究也为国防建设海洋版块提供了一个重要研究方向。作为水下机器人的重要组成部分，水下机械臂系统是其执行机构，直接决定深海作业机器人完成任务的水平与质量。

目前关于水下机械手臂的研究的进展列举如下，《六自由度水下机械手臂的设计与研究》(液压与气动，2014(1)：10—12,17)，该文献虽然设计出六自由度的水下机械手臂，但是机械手臂的部分关节连接处强度不能保证，结构布局不够紧凑，机械手爪不可以拆卸更换，这些因素会在实际运用中埋下作业隐患。《水下机械手的研发现状及发展趋势》(机电产品开发与创新，2012(3)：25—26,29)提出现阶段水下机械手的发展趋势体现在向高性能，高可靠性，以及更高程度的自动化发展。《水下机械手的结构优化设计》设计了水下三指机械手，虽然一定程度上提高了动作精度，但是它在深海探测以及深海作业中，没有机械手爪技术成熟和稳定。“水下机械卡爪机构(200810063944.8)”该专利设计了一种水下水下卡爪机构，但是卡爪的合并，依靠的是主连杆通过销轴与液压缸活塞杆之间的连接，这种连接的负载能力较小，且手爪夹持物体的稳定程度也不是很高，抵抗意外冲击力性能较差。

发明内容

本发明的目的在于提供能保证机械臂各个功能的协调实现的一种七功能水下机械臂系统。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种七功能水下机械臂系统，其特征是：包括手爪、腕、第一关节、第二关节、第三关节、第四关节、第五关节，第一关节包括底座、第一液压缸，第二关节包括第一连杆、第二液压缸，第三关节包括第二连杆、第三液压缸，第四关节包括第三连杆、第四液压缸，第五关节包括第四连杆、第五液压缸；第一液压缸安装在底座上，第一液压缸的单出杆活塞与第一连接杆相连，第二液压缸安装在第一连接杆上，第二液压缸的单出杆活塞与第二连接杆相连，第三液压缸安装在第二连杆上，第三液压缸单出杆活塞与第三连接杆相连，第四液压缸安装在第三连杆上，第四液压缸的单出杆活塞与第四连接杆相连，第五液压缸安装在第四连杆上，腕包括连接件、旋转马达、第五连接杆，旋转马达固定在第五连接杆上，连接件与旋转马达的输出端相连，第五液压缸的单出杆活塞与第五连接杆相连，手爪包括腕前端、第一指端-第二指端、第一-第二主连杆、第一-第二辅助连杆、第六液压缸，第一指端和第二指端相对布置，相对布置的面上均设置锯齿结构，第一主连杆和第一辅助连杆的上端与第一指端的下端相连，第二主连杆和第二辅助连杆的上端与第二指端的下端相连，第一主连杆、第二主连杆、第一辅助连杆、第二辅助连杆的下端均与腕前端相连，第一-第二主连杆上均设置有锯齿结构，第六液压缸安装在腕前端里，第六液压缸的两侧均设置锯齿结构，第一-第二主连杆的锯齿结构分别与第六液压缸两侧的锯齿结构相配合，连接件与腕前端相连。

本发明还可以包括：

1、第二液压缸与第三液压缸错位布置，第二液压缸与第三液压缸的单出杆活塞背对背布置；第四液压缸与第五液压缸错位布置，第四液压缸与第五液压缸的单出杆活塞背对背布置。

2、第一主连杆与第一辅助连杆构成平行结构、同步转动，第一主连杆位于第一辅助连杆的外侧，第二主连杆与第二辅助连杆构成平行结构、同步转动，第二主连杆位于第二辅助连杆的外侧。

本发明的优势在于：(1)结构更加简洁与紧凑，通过液压缸驱动以及其单出杆伸缩的具体形式，实现各个关节的紧密连接，并且大多数的两两关节之间连接杆进行了挖槽处理，使得液压缸的放置更加方便合理，进而使整体布局更加简洁，结构更加紧凑，使得整个系统的防水难度有所下降；(2)深海环境作业负载能力增强，本发明各个关节的驱动动力都使用液压驱动，液压驱动力较大，使得机械臂系统更适合于进行在深海条件下的相关作业；(3)机械手爪可进行更换，基于手爪结构设计特点，该水下机械臂系统可以较方便的在手爪指端磨损或毁坏时于非工作状态下进行手爪替换，降低设备的维护成本；(4)建立模型，易于分析各个关节的运动参数取值范围，便于根据相应功能规划各关节运动分量。

附图说明

图1是本发明整体结构三维图；

图2是本发明手爪部分的三维结构图；