[发明专利]一种水下机器人用宏微机械臂

说明书

一种水下机器人用宏微机械臂。主要目的在于优化轻型水下机械臂，提高其工作精度和增大其工作空间。其特征在于：由宏机械臂与微机械臂串联形成；宏机械臂采用5自由度的串联机械臂，其自由度分别为腰部的一个左右摆动自由度、大臂的两个上下摆动自由度、腕部的一个旋转自由度、手爪的一个张合自由度；微机械臂采用菱形并联机器人结构，通过菱形机构的虚拟轴代替传递链的实轴的方法来获得较大的伸缩比，微机械臂有3个自由度，两个旋转自由度和一个移动自由度。本种宏微机械臂可以提高水下机器人的工作性能，结构紧凑，在占用同等空间的情况下，其工作空间比常规的机械臂要大的多并且其工作精度也比常规的机械臂要高。

技术领域：

本发明涉及一种应用于水下机器人领域中的宏微双重驱动机械臂。

背景技术：

目前水下机器人虽然能够完成一些基本操作，但水下机器人的工作空间完全由潜水器的大小所决定，往往小型的水下的机器人的工作空间不足以达到一些操作要求。宏微双重驱动机械臂现在已经成为了机器人领域一个重要的研究课题，但是目前宏微双重驱动机械臂还没有进入水下机器人领域。如果在轻型水下机械臂的基础上添加一个用来位姿补偿的微机械臂从而形成宏微机械臂系统，那么必然会优化轻型水下机械臂，提高其工作精度以及增大其工作空间。

发明内容：

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供一种水下机器人用宏微机械臂，该种宏微机械臂可以极大程度地提高水下机器人的工作性能，结构紧凑，所占用的空间与常规的机械臂的空间差不多，但其工作空间却要比常规的机械臂要大得多，并且其工作精度也比常规的机械臂要高。

本发明的技术方案是：该种水下机器人用宏微机械臂，包括宏机械臂，其独特之处在于：在所述宏机械臂上连接有腕部液压马达、微机械臂和手爪，其中，宏机械臂和腕部液压马达连接，腕部液压马达和微机械臂连接，微机械臂和手爪连接。

宏机械臂包括机械臂基座、大臂横摆液压缸、大臂旋转关节、大臂俯仰液压缸、腕部俯仰液压缸和腕部连接关节。其中，机械臂基座由两个横板和立板组成，立板上有固定孔，用于将本种宏微机械臂固定在机器人的本体上。大臂旋转关节通过轴与机械臂基座连接；大臂横摆液压缸一端与立板连接，另一端与大臂旋转关节连接，通过控制大臂横摆液压缸的收缩与伸长，实现宏机械臂的左右摆动；大臂俯仰液压缸安装在两块侧板内部，大臂俯仰液压缸的一端与大臂旋转关节的上孔以一根轴连接，另一端与侧板上部的孔以轴连接；两块侧板与大臂旋转关节下孔以轴连接；腕部俯仰液压缸一端与侧板上的孔以轴连接，另一端与腕部连接关节连接，两侧板以轴连接；控制大臂俯仰液压缸收缩与伸长，可实现宏机械臂的俯仰动作，控制腕部俯仰液压缸的收缩与伸长，可控制腕部液压马达的仰俯动作；

腕部液压马达为MZ摆线液压马达，腕部液压马达的马达机座以螺栓与腕部连接关节连接，腕部液压马达旋转端通过螺栓连接在微机械臂的定平台上，从而使得可以通过对腕部液压马达液压系统的控制来实现微机械臂的顺时针、逆时针360度转动。

微机械臂包括由四个相同的第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸和第四液压缸、第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆、连接件组成的四组菱形连接机构以及带有活塞筒的动平台和定平台；所述四组相同结构菱形连接机构将定平台与动平台连接起来；每一组菱形机构由两根第一连杆与第一液压缸的液压杆以轴连接在定平台上，由两根第二连杆的一端与第一连杆上的孔以轴连接，两根第二连杆的另一端与第一液压缸的液压筒、第三连杆用轴配合的方式连接，第一连杆与第四连杆用轴连接，第三连杆与第四连杆上的孔用轴连接，第四连杆与连接件用轴与动平台连接。

第二液压缸与第四液压缸的伸缩量相同且固定，第一液压缸收缩，第三液压缸伸长，以实现动平台的转动；第一液压缸与第三液压缸的伸缩量相同且固定，第二液压缸收缩，第四液压缸伸长，以实现动平台的另一个方向的转动；第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸和第四液压缸同时收缩或伸长即可实现微机械臂的收缩或伸长，从而实现所述微机械臂3个自由度的运动。