[发明专利]一种欠驱动水下机械手的关节模块及机械手

说明书

本发明公开了一种欠驱动水下机械手的关节模块，包括关节固定模块和关节旋转模块，关节固定模块包括驱动电机，关节旋转模块包括旋转套筒、固定连接于驱动电机输出轴的传动轴、旋转输出轴，旋转套筒的转轴垂直于旋转输出轴的转轴，旋转套筒连接设置有第二电磁控制装置的下接合齿轮，旋转输出轴连接设置有第一电磁控制装置的上接合齿轮，传动轴上设置有齿轮接合装置，齿轮接合装置设置有吸附衔铁；当第一电磁控制装置得电，传动轴转动带动旋转输出轴旋转；当第二电磁控制装置得电，传动轴转动带动旋转套筒旋转。通过齿轮接合装置和电磁控制装置的配合，实现一个电机控制关节模块两个自由度的运动，减少电机的使用，有效减少机械手的自重。

技术领域

本发明涉及水下作业机械手，具体是涉及一种欠驱动水下机械手的关节模块及机械手。

背景技术

近年来，人们对海洋探索进行不断深入，由于水下机器人功能多样、稳定性高，人们对水下机器人的需求也越来越多。在水下机器人进行水下作业时，需要配置水下机械手，以完成相应作业，在水下机器人作业要求越来越复杂的同时，对于水下机器人配置的水下机械手也提出了更高的要求。

现有的水下机械手大多采用一个电机驱动一个自由度的关节运动，在需要增加机械手的灵活性而增加活动关节时，多电机的使用使得机械手的结构复杂，且制造成本高。现有技术中，如专利CN111267124公开了一种水下机械手及水下机械手的控制方法，该专利采用关节电机驱动关节模组旋转，具有较好的控制性，但关节电机只控制一个自由度的旋转，如果要再增加一个自由度的旋转需要再设置驱动电机，但由于每增加一个关节电机会增加机械手自重，且通常来说关节电机数量越多，系统越复杂，其可靠性越低，机电系故障率越高，能源动力的利用率也会降低，影响有效载荷能力的发挥。

发明内容

发明目的：针对以上缺点，本发明提供一种降低结构复杂性的欠驱动水下机械手的关节模块。

本发明还提供一种使用上述关节模块的机械手。

技术方案：为解决上述问题，本发明采用一种欠驱动水下机械手的关节模块，包括关节固定模块和关节旋转模块，所述关节固定模块包括电机固定套筒、固定设置于电机固定套筒内的驱动电机，所述关节旋转模块包括套设在电机固定套筒外的旋转套筒、固定连接于驱动电机输出轴的传动轴、旋转输出轴，所述旋转套筒的转轴垂直于旋转输出轴的转轴，旋转套筒连接有下接合齿轮，旋转输出轴通过齿轮传动装置连接有上接合齿轮，上接合齿轮转动带动旋转输出轴转动，所述传动轴上设置有齿轮接合装置，所述上接合齿轮和下接合齿轮分别位于齿轮接合装置两端，所述齿轮接合装置设置有吸附衔铁，上接合齿轮设置有第一电磁控制装置，下接合齿轮设置有第二电磁控制装置；当第一电磁控制装置得电，第二电磁控制装置失电，第一电磁控制装置产生磁力与吸附衔铁磁性吸附，齿轮接合装置与上接合齿轮啮合，传动轴转动带动旋转输出轴旋转；当第二电磁控制装置得电，第一电磁控制装置失电，第二电磁控制装置产生磁力与吸附衔铁磁性吸附，齿轮接合装置与下接合齿轮啮合，传动轴转动带动旋转套筒旋转。

进一步的，所述齿轮传动装置包括传动锥齿轮和输出锥齿轮，所述旋转输出轴上固定套设有输出锥齿轮，所述上接合齿轮固定连接有传动锥齿轮，上接合齿轮的转轴与传动锥齿轮的转轴重合，传动锥齿轮与输出锥齿轮啮合，所述传动锥齿轮的转轴与输出锥齿轮的转轴相互垂直。

进一步的，所述齿轮接合装置包括花键毂、接合套，所述花键毂固定套设在传动轴上，花键毂的外侧面设置花键齿，接合套两端面及内侧面均设置有花键齿，所述接合套套设在花键毂上，接合套内侧面的花键齿与花键毂外侧面的花键齿啮合，且接合套通过连接装置与花键毂进行轴向移动，所述吸附衔铁设置于接合套内。