小型电动机械手摆动关节

1.一种小型电动机械手摆动关节，包括机械臂、设置在机械臂一端的摆动机构和设置在机械臂另一端的摆动连接板；其特征是：摆动机构包括摆动机构外壳、摆动机构壳盖、由蜗轮蜗杆组成的传动装置；所述机械臂包括机械臂外壳、设置在机械臂外壳中的驱动电机和水密电缆插座，驱动电机的输出通过联轴节驱动蜗杆；摆动连接板设置在机械臂外壳的壳盖上；联轴节上安装格莱圈；水密电缆插座穿过机械臂外壳；机械臂外壳的壳盖上安装O型圈；所述联轴节由角接触轴承支撑，所述蜗杆由两端的蜗杆滑动轴承支撑，滑动轴承安装在摆动机构外壳内。
2.根据权利要求1所述的小型电动机械手摆动关节，其特征是：所述蜗轮两端有蜗轮滑动轴承，一个蜗轮滑动轴承安装于摆动机构外壳内，另一个蜗轮滑动轴承安装于摆动机构壳盖上。

小型电动机械手摆动关节\n技术领域\n[0001] 本发明涉及的是一种水下作业机械手，具体地说是一种采用电动机为驱动元件的小型机械手的摆动关节结构。\n背景技术\n[0002] 水下机器人是现代海洋环境监测及资源开发的重要工具，随着其工作范围，作业要求的不断提高，对其作业工具也提出了更高的要求。目前，无人无缆水下机器人由于其工作范围大、隐蔽性好等优点，成为了研究的热点，对其作业工具的改进和作业能力的完善也将进一步提升其工作效率、扩大应用领域。而由于体积、重量、能源等条件的限制，适用于无人无缆水下机器人的作业机械手很少，现有的水下电动机械手关节结构复杂，不利于整体的小型化，且在深度较大时，密封壳内通常需要充油进行压力补偿，既影响电机效率，又容易污染环境，如专利申请号为200610046218.6、名称为“一种水下电动机械手旋转关节结构”和专利申请号为200810229973.7、名称为“一种水下电动机械手关节机构”的专利文件中公开的技术方案等。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的在于提供一种可适应于大深度微小型水下机器人的不需充油压力补偿的水下电动机械手的摆动关节。\n[0004] 本发明的目的是这样实现的：\n[0005] 包括机械臂、设置在机械臂一端的摆动机构和设置在机械臂另一端的摆动连接板；摆动机构包括摆动机构外壳、摆动机构壳盖、由蜗轮蜗杆组成的传动装置；所述机械臂包括机械臂外壳、设置在机械臂外壳中的驱动电机和水密电缆插座，驱动电机的输出通过联轴节驱动蜗杆；摆动连接板设置在机械臂外壳的壳盖上；联轴节上安装格莱圈实现动密封；水密电缆插座穿过机械臂外壳实现静密封；机械臂外壳的壳盖上安装O型圈实现静密封。\n[0006] 本发明还可以包括这样一些结构特征：\n[0007] 1、所述联轴节由角接触轴承支撑，所述蜗杆由两端的蜗杆滑动轴承支撑，滑动轴承安装在摆动机构外壳内。\n[0008] 2、所述蜗轮两端有蜗轮滑动轴承，一个蜗轮滑动轴承安装于摆动机构外壳内，另一个蜗轮滑动轴承安装与摆动机构壳盖上。\n[0009] 本发明所描述的摆动关节直接在电机输出轴方向进行动密封，减小了关节尺寸，采用角接触球轴承可以承受很大的环境外压，并通过蜗轮蜗杆传动，在使关节具有自锁功能的同时，又可以通过调整其安装方向来改变关节摆动方向，使多个摆动关节串联组成的整个机械手自由度具有更大的灵活性。\n[0010] 本发明的优点是采用角接触轴承和格莱圈的承载与动密封方式，利用格莱圈密封可以承受较大压差的优势，可使机械臂不用进行充油压力补偿，同时将外部压力通过联轴节传递到角接触轴承上，减小了电机轴上的轴向力，这样的结构大大简化了关节结构，减轻了关节重量，进一步减小了电机的功率、体积，更有利于机械手关节的小型化；采用蜗轮蜗杆传动可实现机构自锁，摆动连接板的连接方式更有利于机械手关节的模块化。\n附图说明\n[0011] 图1是本小型水下电动机械手摆动关节的整体结构简图；\n[0012] 图2是本小型水下电动机械手摆动关节的整体剖面图；\n[0013] 图3是本小型水下电动机械手摆动机构剖面图；\n[0014] 图4是本小型水下电动机械手摆动关节的摆动机构外壳1结构简图；\n[0015] 图5是本小型水下电动机械手摆动关节的摆动机构壳盖26结构简图；\n[0016] 图6是本小型水下电动机械手摆动关节的机械臂外壳31结构简图；\n[0017] 图7是本小型水下电动机械手摆动关节的机械臂壳盖19结构简图；\n[0018] 图8是本小型水下电动机械手摆动关节的摆动连接板20结构简图。\n具体实施方式\n[0019] 下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：\n[0020] 结合图1、图2，本发明的主要构成包括摆动机构、机械臂及摆动连接等主要部分，机械臂是本发明的主体，包括机械臂外壳31、驱动电机12、电机连接板11、角接触轴承8、联轴节6、格莱圈7、水密电缆插座14等主要部件，摆动机构包括摆动机构外壳1、摆动机构壳盖26、蜗杆3、蜗轮22、蜗轮轴23、以及蜗杆、蜗轮轴的滑动轴承等，摆动连接部分包括机械臂壳盖19和摆动连接板20。\n[0021] 其中驱动电机12通过电机连接螺钉10安装到电机连接板11上，再由电机连接板螺钉9将其安装到机械臂外壳31中，角接触轴承8安装到机械臂外壳31中，联轴节6安装到角接触轴承8中，联轴节6上安装格莱圈7，实现与机械臂外壳31的动密封，水密电缆21通过机械臂外壳31定位孔中的水密电缆插座14与驱动电机12电缆连接，并通过电缆插座密封圈16实现静密封，通过电缆插座垫片13定向，通过和电缆插座螺母15锁紧，机械臂壳盖19通过机械臂壳盖连接螺栓30和机械臂密封圈17与机械臂外壳31连接并实现静密封，摆动连接板20通过摆动连接板连接螺钉18与机械臂壳盖19连接。\n[0022] 结合图2、图3，摆动机构外壳1内安装蜗杆内侧滑动轴承2和蜗轮内侧滑动轴承\n25，蜗杆3一端安装在蜗杆内侧滑动轴承2中，另一端由安装在摆动机构外壳1内的蜗杆外侧滑动轴承4定位，同时蜗杆外侧滑动轴承4也支撑联轴节6，蜗轮轴23一端安装在蜗轮内侧滑动轴承25中，通过蜗轮连接键24连接蜗轮22，蜗轮轴23另一端通过安装在摆动机构壳盖26中的蜗轮外侧滑动轴承27定位，摆动机构壳盖26通过摆动机构壳盖连接螺钉28与摆动机构外壳1连接，摆动机构外壳1通过摆动机构连接螺栓5和摆动机构连接螺钉29与机械臂外壳31连接。\n[0023] 本发明的工作原理如下：\n[0024] 驱动电机12为带绝对式编码器的直流减速电机，可按具体转数、转矩要求选型，通过水密电缆21传递控制信号并反馈位置信息，实现驱动电机12的转动位置控制，水密电缆21、水密电缆插座14和电缆插座螺母15可选购浩瀚电子科技有限公司代理的Subconn水密连接器的微型扁平9芯水密连接器；电机正反转会带动蜗杆3转动，蜗杆3与蜗轮22啮合传动，并实现蜗轮轴23摆动运动，进而驱动下一关节的运动；而本关节的运动方向由机械臂壳盖19的安装方向决定，摆动连接板20与上一关节的蜗轮轴23连接即可实现本关节的摆动运动。