[发明专利]一种水压驱动集成式机械手末端执行器

说明书

本发明属于水下机械手相关技术领域，其公开了一种水压驱动集成式机械手末端执行器，所述末端执行器为一体式结构，其包括依次相连接的末端夹钳机构、异形液压缸机构、旋转接头机构及旋转驱动机构；所述末端夹钳机构与所述异形液压缸机构共用末端执行器底座；所述异形液压缸机构与所述旋转驱动机构共用异形液压缸缸筒及末端执行器外壳；所述旋转接头机构部分地内嵌于所述旋转驱动机构内。所述末端执行器采用水压驱动和高强度耐腐蚀结构来保证无需压力补偿器也能实现全海深作业，改进的运动副形式提高了末端执行器的工作寿命和可靠性，所采用的集成式设计解决了复杂的连接结构，减轻了自身重量，同时解决了管路布置复杂易绕线的问题。

技术领域

本发明属于水下机械手相关技术领域，更具体地，涉及一种水压驱动集成式机械手末端执行器。

背景技术

水下机械手作为海洋资源开发和水下作业的主要设备，要求能够适应多种水下作业工况。恶劣的深海环境和复杂的作业工况对机械手的深海作业带来了极大的挑战。传统的电驱动机械手功率密度低，不能满足大负荷作业任务，且可靠性差；传统的油压机械手存在油液泄漏污染、安全性差和需额外压力补偿等问题。海水液压系统与海洋环境相容，能实现深海压力的自动补偿功能，具有作业成本低、工作介质易于获取和安全性高等优势，因此采用水液压驱动形式的机械手具有广阔的应用前景。

目前水下液压机械手的末端执行器多采用液压马达和液压缸分离的形式，导致末端执行器连接复杂，重量较大，同时存在管路布置复杂易绕线等问题。此外，机械手末端夹钳的开合导致运动副磨损严重，寿命低，可靠性差。因此要研制出新型水液压驱动形式、结构紧凑、性能稳定、且能够解决管路缠绕问题的末端执行器成为亟待解决的关键问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种水压驱动集成式机械手末端执行器，所述末端执行器采用水压驱动和高强度耐腐蚀结构来保证无需压力补偿器也能实现全海深作业，改进的运动副形式提高了末端执行器的工作寿命和可靠性，所采用的集成式设计解决了复杂的连接结构，减轻了自身重量，同时解决了管路布置复杂易绕线的问题、水下机械手末端夹钳运动副易磨损、末端执行器结构重量大及连接复杂、末端执行器旋转工况时引起的管道缠绕问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种水压驱动集成式机械手末端执行器，所述末端执行器为一体式结构，其包括依次相连接的末端夹钳机构、异形液压缸机构、旋转接头机构及旋转驱动机构；所述末端夹钳机构与所述异形液压缸机构共用末端执行器底座；所述异形液压缸机构与所述旋转驱动机构共用异形液压缸缸筒及末端执行器外壳；所述旋转接头机构部分地内嵌于所述旋转驱动机构内。

进一步地，所述末端夹钳机构包括手爪、驱动连杆、连接轴、连杆、摩擦滚轴、驱动主轴及所述末端执行器底座，所述手爪分别通过所述连接轴与所述连杆及所述驱动连杆的一端相连接，所述驱动连杆的另一端及所述连杆的另一端分别通过所述连接轴与所述末端执行器底座相连接，且所述驱动连杆邻近所述末端执行器底座的一端通过所述摩擦滚轴与所述驱动主轴的一端相连接；所述驱动主轴的另一端插入所述异形液压缸机构内而与所述异形液压缸机构相连接。

进一步地，所述驱动连杆与所述摩擦滚轴构成运动副，其还开设有弧形槽，所述摩擦滚轴收容于在所述弧形槽内；所述摩擦滚轴加工有矩形槽，所述矩形槽与所述驱动主轴构成运动副。

进一步地，所述异形液压缸机构包括主螺母、异形液压缸缸筒、滑动轴承及异形液压缸活塞，所述驱动主轴的另一端穿过所述异形液压缸活塞后连接于所述主螺母，所述异形液压缸缸筒的一端与所述末端执行器底座相连接，且两者之间通过花键传动，另一端与所述旋转驱动机构相连接；所述异形液压缸活塞设置在所述异形液压缸缸筒内。