[发明专利]一种自治水下运载器搭载的水下绳驱动机械臂系统

摘要

本发明公开了一种自治水下运载器搭载的水下绳驱动机械臂系统，包括自治水下运载器、电机箱单元、驱动单元、腰部关节单元、腰部平台单元、大臂单元、若干机械臂单元、末端单元以及机械手爪；电机箱单元安装在自治水下运载器上，驱动单元安装在电机箱单元内。本发明各关节驱动单元全部后置于自治水下运载器中，极大地降低机械臂运动部分的重量、减小运动惯量，降低机械臂的运动对系统的扰动，降低功耗，延长系统的作业时间。采用模块化设计理念，可以根据实际需要增加或减少机械臂数目，调整机械臂使用范围及功能。本发明结构简单可行，成本低，能替代或弥补现有系统所搭载的传统机械臂的不足之处，对于海洋探索等水下作业任务具有良好的益处。

主权项

1.一种自治水下运载器搭载的水下绳驱动机械臂系统，其特征在于：包括自治水下运载器(1)、电机箱单元(2)、驱动单元(3)、腰部关节单元(6)、腰部平台单元(7)、大臂单元(8)等若干机械臂单元、末端单元(11)以及机械手爪(12)；所述电机箱单元(2)安装在所述自治水下运载器(1)内，所述驱动单元(3)安装在所述电机箱单元(2)内；所述驱动单元(3)包括腰部驱动单元(301)、大臂驱动单元(302)、各机械臂驱动单元和末端驱动单元(304)；所述腰部驱动单元(301)、大臂驱动单元(302)等各机械臂驱动单元和末端驱动单元(304)均包括驱动电机、安装在驱动电机转轴上的关节驱动轮及绕于关节驱动轮上的绳索组成；所述腰部关节单元(6)包括腰部空心轴(601)、腰部轴承座(603)和腰部支架(607)；所述腰部轴承座(603)与所述自治水下运载器(1)固联，在所述腰部轴承座(603)内侧安装有两个圆锥滚子轴承(604)，所述腰部空心轴(601)通过所述圆锥滚子轴承(604)安装在所述腰部轴承座(603)内；所述腰部支架(607)与所述腰部空心轴(601)固定连接；所述腰部驱动单元(301)的腰部单元驱动绳索(13)的一端绕于所述腰部驱动单元(301)的腰部关节驱动轮(3013)并与其固定，另一端绕于所述腰部空心轴(601)并与其固定；所述腰部平台单元(7)包括腰部平台(701)、腰部侧板(702)、各机械臂的单元传动轴、末端单元传动轴(706)和大臂驱动绳索导向滑轮(719)；所述腰部平台(701)与所述腰部支架(607)下端固定连接；所述腰部侧板(702)通过螺钉固定在所述腰部平台(701)两侧；在所述腰部侧板(702)之间安装有水平布置的各机械臂的单元传动轴和末端单元传动轴(706)；所述各机械臂的单元传动轴和末端单元传动轴(706)均通过腰部轴承(714)与所述腰部侧板(702)相连，在所述各机械臂的单元传动轴和末端单元传动轴(706)上均固联有相应的传动轮组件和随动轮组件；在所述腰部侧板(702)外侧还安装有大臂驱动绳索导向滑轮(719)；在所述腰部侧板(702)之间通过腰部轴承(714)安装有一水平布置的大臂关节转轴(801)；在所述大臂关节转轴(801)上安装有大臂关节轮组件(805)；所述大臂单元(8)的上端和所述大臂关节轮组件(805)均与所述大臂关节转轴(801)固联；所述大臂驱动单元(302)的大臂单元驱动绳索(14)一端绕于所述大臂驱动单元(302)的大臂关节驱动轮并与其固定，另一端通过所述腰部空心轴(601)及所述大臂驱动绳索导向滑轮(719)绕于所述大臂关节轮组件(805)并与其固定；各所述机械臂单元的上端均设有机械臂关节转轴，第一个所述机械臂单元的上端通过水平布置的机械臂关节转轴与所述大臂单元(8)的下端连接；在所述机械臂关节转轴上安装有机械臂关节轮组件，所述机械臂单元的上端和所述机械臂关节轮组件均与所述机械臂关节转轴固联；各所述机械臂单元的机械臂单元驱动绳索一端绕于各自的机械臂驱动单元的机械臂关节驱动轮并与其固定，另一端通过所述腰部空心轴(601)后绕于相应机械臂单元传动轴上固联的机械臂单元传动轮组件并与其固定；各所述机械臂单元的机械臂单元传动绳索的一端绕于相应机械臂单元传动轴上固联的机械臂单元随动轮组件并与其固定，另一端绕于相应机械臂的机械臂关节轮组件并与其固定；所述末端单元(11)的上端通过末端关节转轴(1101)与最后一个机械臂单元的下端连接，在所述末端关节转轴(1101)上安装有末端关节轮组件(1102)；所述末端单元(11)的上端和所述末端关节轮组件(1102)均与所述末端关节转轴(1101)固联；所述末端驱动单元(304)的末端单元驱动绳索(17)一端绕于所述末端驱动单元(304)的末端关节驱动轮并与其固定，另一端通过所述腰部空心轴(601)绕于所述末端单元传动轮组件(707)并与其固定；再通过末端单元传动绳索(18)的一端绕于所述末端单元随动轮组件(708)并与其固定，另一端绕于所述末端关节轮组件(1102)并与其固定；所述机械手爪(12)与所述末端单元(11)的下端固联。