[实用新型]一种三自由度水下机械臂

说明书

技术领域

本实用新型涉及机械臂，具体涉及三自由度水下机械臂，用于解决海下作业问题。

背景技术

随着人类对海洋进一步认识开发与利用，水下作业机械臂是完成水下作业任务的重要工具，水下机械臂需要顺利高效地完成各种海底作业，包括海洋工程、港口建设、海洋石油、科学研究和海军防务等诸多领域，在水下勘探、水下采矿、海洋石油工程等领域发挥着越来越重要的作用，水下机械臂已经成为人们认识、开发和利用海洋的一个重要工具。但由于水下特殊的工况环境，与陆上机械臂相比，水下机械臂的体系结构与控制技术有许多特殊的问题需要解决。

例如需要考虑到：1满足水下作业自如，因为水下环境复杂，机械臂如果要完成有难度的机械动作一定要对机械臂的运动有较高要求；2水密性好，机械臂的质量要轻，因为质量的增加必定导致性能的下降，以及成本的成倍上升；3驱动力要足以克服流体运动阻力，尽量减小内部轴承的损害，因为水下作业存在流体运动阻力，对机械的强度要有一定要求；4驱动装置要达到要求，避免采用液压系统，因为液压系统体积庞大，重量较大，零件较多，零件加工复杂，使机械臂加工和维修成本较高。根据水下作业机械臂工作环境、工作内容及性能的要求，本实用新型提出了三自由度水下机械臂。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种三自由度水下机械臂。

本实用新型是一种三自由度水下机械臂，包括括基座1、腰部机构2、肘部机构3、腕部机构4、机械手部机构5，监测机构6，腰部机构连接的是基座1与旋转台27，所执行的运动为回转运动，肘部机构3连接旋转台27和小臂18，其运动为俯仰运动，腕部机构4连接小臂18与机械手部机构5，其运动为回转运动，机械爪24连接在机械手部机构5上，其运动为开合运动，所述的基座外壳9、旋转台27、小臂外壳22均为圆筒形壳体；基座1作为多自由度水下作业机械臂的载体，旋转台27与基座1配合安装。

本实用新型的有益效果是：各壳体形状均为圆筒形壳体形状，使内部空间达到最大利用，节省材料并且空间面积达到最大，也减轻了整体结构的重量，零部件布置合理，利用蜗轮蜗杆达到减速效果，从而也能达到俯仰运动效果和回转运动效果，丝杆传动方式将减速电机的旋转运动转化为丝杆滑块的直线运动。该种运动自带限位和自锁功能，能够确保运动的准确性。

附图说明

图1为本实用新型的三自由度水下机械臂示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型是一种三自由度水下机械臂，包括括基座1、腰部机构2、肘部机构3、腕部机构4、机械手部机构5，监测机构6，腰部机构连接的是基座1与旋转台27，所执行的运动为回转运动，肘部机构3连接旋转台27和小臂18，其运动为俯仰运动，腕部机构4连接小臂18与机械手部机构5，其运动为回转运动，机械爪24连接在机械手部机构5上，其运动为开合运动，所述的基座外壳9、旋转台27、小臂外壳22均为圆筒形壳体；基座1作为多自由度水下作业机械臂的载体，旋转台27与基座1配合安装。

本实用新型具有三自由度，其腰部结构所执行的运动为回转运动,肘部结构连接旋转台和小臂其运动为俯仰运动，腕部机构连接小臂与手部机构其运动为回转运动，机械手机构上装有监测装置，以便于更加精确的进行水下作业，（1）为解决作业不灵活缺点，本实用新型采用俯仰运动与旋转运动相结合的方式。（2）为了解决水密性差结构臃肿的缺点，本实用新型采用“o”型密封圈结构，并且把电机安放在壳体内，使壳体内部空间得到充分利用，零件空间布置合理，结构紧凑，（3）为减小阻力要求，保护机械外壳，机械外壳设计成圆筒形壳体。（4）为解决水下驱动力不足问题，本实用新型采用直流电机作为驱动源，不同于水下机械臂常用的液压系统。

本实用新型所设计的三自由度水下机械臂，包括基座、腰部机构、肘部机构、腕部机构、机械手机构，每个关节要求设计成传动的模块化结构或者是集成驱动结构。基座结构中的回转平台与基座配合安装，其腰部结构所执行的运动为回转运动，在步进电机的驱动下旋转台能在水平面内转动，肘部机构连接旋转台和小臂，其运动为俯仰运动，在步进电机的驱动下小臂能相对于旋转台运动，腕部机构连接小臂与机械手部机构，其运动为回转运动，在步进电机的驱动下机械手部机构相对于小臂运动，机械爪连接在机械手部机构上，其运动为开合运动，所述的基座壳体、旋转台壳体、小臂壳体均为圆筒形壳体。