一種小型水下液壓機(jī)械手腕部二級(jí)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種水下機(jī)器人，具體地說(shuō)是手腕部機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年來(lái)，機(jī)器人技術(shù)發(fā)展十分迅速，機(jī)器人在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。機(jī)械手是機(jī)器人技術(shù)的重要分支，可以完成各種預(yù)期任務(wù)。機(jī)械手按其驅(qū)動(dòng)方式可分為電驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手具有運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、負(fù)載能力大、快速性好、可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于水下作業(yè)等重載作業(yè)場(chǎng)合。機(jī)械手腕部是機(jī)械手的關(guān)鍵部件，其靈活性、準(zhǔn)確性很大程度上決定了機(jī)械手的靈活性、準(zhǔn)確性。因此設(shè)計(jì)體積小，靈活性好的機(jī)械手腕部具有十分重要意義。
[0003]目前公開(kāi)的機(jī)械手手腕結(jié)構(gòu)有許多種，而當(dāng)前適用于液壓機(jī)械手的腕部結(jié)構(gòu)大多采用液壓馬達(dá)和液壓缸直接連接，是的其體積龐大，影響機(jī)械手靈活性，不適用于小型水下液壓機(jī)械手。如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?00910071579.X的一種液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手腕部結(jié)構(gòu)，使用擺線馬達(dá)和液壓缸直接連接使用，能實(shí)現(xiàn)手腕的360度連續(xù)回轉(zhuǎn)，但其結(jié)構(gòu)相對(duì)較大，不適用于小型水下液壓機(jī)械手使用；如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?014106411657的小型水下液壓機(jī)械手二級(jí)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，其結(jié)構(gòu)緊湊，體積小重量輕，能為小型液壓機(jī)械手提供靈活的腕部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但其回轉(zhuǎn)角度只能實(shí)現(xiàn)180度回轉(zhuǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供能實(shí)現(xiàn)360度連續(xù)回轉(zhuǎn)并能對(duì)回轉(zhuǎn)角度以及角加速度檢測(cè)的一種小型水下液壓機(jī)械手腕部二級(jí)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
[0005]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本實(shí)用新型一種小型水下液壓機(jī)械手腕部二級(jí)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其特征是:包括機(jī)械臂外殼、一級(jí)驅(qū)動(dòng)液壓缸組件、直線回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換組件、二級(jí)驅(qū)動(dòng)液壓缸組件；
[0007]所述機(jī)械臂外殼包括前端外殼、中部外殼和后端外殼，前端外殼、中部外殼、后端外殼依次相連；
[0008]所述一級(jí)驅(qū)動(dòng)液壓缸組件包括驅(qū)動(dòng)缸筒、輸出軸C、液壓缸缸頭B，驅(qū)動(dòng)缸筒為中空結(jié)構(gòu)，液壓缸缸頭B安裝在驅(qū)動(dòng)缸筒的出口端處，驅(qū)動(dòng)缸筒的入口端設(shè)置液壓油通道，輸出軸C設(shè)置在驅(qū)動(dòng)缸筒里，輸出軸C上設(shè)置與驅(qū)動(dòng)缸筒內(nèi)壁相接觸的凸起部分，凸起部分與液壓缸缸頭B之間形成移動(dòng)通道，凸起部分與驅(qū)動(dòng)缸筒入口端之間形成與液壓油通道相通的油腔；
[0009]所述直線回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換組件包括輸出軸B、絲杠螺母、螺母連接件，位于后端外殼里的輸出軸B上設(shè)置有螺紋，絲杠螺母安裝在輸出軸B的螺紋上，螺母連接件與絲杠螺母固連，輸出軸C連接螺母連接件；
[0010]所述二級(jí)驅(qū)動(dòng)液壓缸組件包括輸出軸A、缸筒A，缸筒A安裝在前端外殼里，缸筒A的兩端均為封閉結(jié)構(gòu)，輸出軸A安裝在缸筒A里，設(shè)置有螺紋的輸出軸A的端部伸出至缸筒A外，輸出軸A上設(shè)置與缸筒A內(nèi)壁相接觸的凸出部分，凸出部分與缸筒A的兩端分別形成第一液壓腔和第二液壓腔，前端外殼上分別設(shè)置具有液壓油路的第一連接頭和第二連接頭，第一連接頭的液壓油路連通第一液壓腔，第二連接頭的液壓油路連通第二液壓腔，缸筒A的一端通過(guò)聯(lián)軸器連接輸出軸B。
[0011]本實(shí)用新型還可以包括:
[0012]1、還包括角速度傳感器，角速度傳感器包括傳感器定子和傳感器轉(zhuǎn)子，傳感器定子固定在中部外殼內(nèi)壁上，傳感器轉(zhuǎn)子為與傳感器定子里并安裝在輸出軸B外部。
[0013]2、中部外殼上設(shè)置用于充油密封的充油口，充油口上安裝堵頭。
[0014]本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)在于:
[0015]1、本實(shí)用新型將機(jī)械手腕關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)與手爪的直線驅(qū)動(dòng)集成在一個(gè)機(jī)械臂內(nèi)部，使機(jī)械臂結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，有利于機(jī)械手的小型化設(shè)計(jì)。
[0016]2、本實(shí)用新型通過(guò)滾珠絲杠螺母副將液壓缸直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可以使手腕做360度回轉(zhuǎn)，滿足機(jī)械手連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)作業(yè)要求。
[0017]3、本實(shí)用新型機(jī)械臂內(nèi)部可進(jìn)行充油密封，可適當(dāng)提高機(jī)械臂的工作水深。
[0018]4、本實(shí)用新型內(nèi)置傳感器于機(jī)械臂空腔內(nèi)部，用以檢測(cè)手腕回轉(zhuǎn)的角度以及角速度，同時(shí)可以使機(jī)械手手腕精確定位。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的剖面圖；
[0020]圖2為一級(jí)驅(qū)動(dòng)液壓缸組件剖面圖；
[0021]圖3a為傳感器外殼剖視圖，圖3b為傳感器外殼立體圖；
[0022]圖4a為前端外殼剖視圖，圖4b為前端外殼立體圖；
[0023]圖5a為后端外殼剖視圖，圖5b為后端外殼立體圖；
[0024]圖6a為絲杠螺母剖視圖，圖6b為絲杠螺母立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本實(shí)用新型做更詳細(xì)地描述:
[0026]結(jié)合圖1?6b，本實(shí)用新型包括的部件有:輸出軸A1、液壓缸缸頭A2、格萊圈3、滑動(dòng)軸承A4、銅套A5、連接頭6、缸筒A7、前端外殼8、滾珠軸承A9、聯(lián)軸器10、傳感器定子11、傳感器轉(zhuǎn)子12、滑動(dòng)軸承B13、傳感器外殼14、輸出軸B15、絲杠螺母16、螺母連接件17、后端外殼18、后端蓋19、信號(hào)線20、滑動(dòng)軸承C21、焊接堵件22、驅(qū)動(dòng)缸筒23、橡膠導(dǎo)向環(huán)B24、液壓缸缸頭B25、導(dǎo)向橡膠26、銅套B27、格萊圈端蓋B28、輸出軸C29、螺母30、安裝軸肩31、卡簧32、堵頭33、短軸肩34、導(dǎo)向環(huán)A35、0型密封圈36、格萊圈端蓋A(37)。
[0027]如圖1所示，本實(shí)用新型主要由機(jī)械臂外殼、一級(jí)驅(qū)動(dòng)液壓缸組件、直線回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換組件、角度速度傳感器、二級(jí)驅(qū)動(dòng)液壓缸組件、外殼組件以及密封組件等組成。一級(jí)驅(qū)動(dòng)液壓缸組件安裝在機(jī)械臂的后端外殼18內(nèi)部，利用螺母連接件17與直線回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換組件的絲杠螺母16連接，直線回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換組件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出軸15前端安裝角度速度傳感器，其整體密封在傳感器外殼14內(nèi)部；輸出軸B15通過(guò)聯(lián)軸器10與二級(jí)驅(qū)動(dòng)液壓缸組件的缸筒7尾部連接，二級(jí)組件整體密封在前端外殼8內(nèi)部，由于其自身在轉(zhuǎn)換組件的帶動(dòng)下進(jìn)行360度連續(xù)回轉(zhuǎn)用以提供手腕運(yùn)動(dòng)，所以二級(jí)組件的缸筒7與前端外殼8之間采用雙重格萊圈動(dòng)密封，二級(jí)組件的輸出軸A1同時(shí)提供指爪的直線驅(qū)動(dòng)力矩，指爪未畫(huà)出。
[0028]如圖2所示，所述的一級(jí)驅(qū)動(dòng)液壓缸組件通過(guò)前后兩個(gè)滑動(dòng)軸承C21安裝固定在后端外殼18上，后端的驅(qū)動(dòng)缸筒23與后端蓋19之間過(guò)盈配合，并采用格萊圈密封，后端蓋19與后端外殼18之間0型密封圈靜密封，后端蓋19通孔走傳感器信號(hào)線20并通過(guò)硫化膠密封；組件通過(guò)驅(qū)動(dòng)缸筒23內(nèi)部油路將進(jìn)出油口安排在機(jī)械臂后端，液壓缸的輸出軸C29通過(guò)螺母30以及螺母連接件17連接直線回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)組件，驅(qū)動(dòng)缸筒23以及液壓缸缸頭B25與輸出軸C通過(guò)格萊圈直線動(dòng)密封以及導(dǎo)向環(huán)24導(dǎo)向，采用銅套B27和格萊圈端蓋B28固定，液壓缸的輸出軸C29后部與驅(qū)動(dòng)缸筒23之間采用格萊圈直線動(dòng)密封，同時(shí)前后通過(guò)橡膠導(dǎo)向環(huán)B24導(dǎo)向。
[0029]如圖1所示，直線回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換組件主要功能將一級(jí)驅(qū)動(dòng)液壓缸組件的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂手腕回轉(zhuǎn)，主要通過(guò)滾珠絲杠螺母副實(shí)現(xiàn)；輸出軸B15通過(guò)滾珠軸承和滑動(dòng)軸承B13支撐安裝固定在傳感器外殼14上。同時(shí)輸出軸B15前端安裝傳感器用以檢測(cè)手腕回轉(zhuǎn)的角度，同時(shí)也可以得到轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，傳感器轉(zhuǎn)子12通過(guò)卡簧32和安裝軸肩31定位，傳感器定子11與傳感器外殼14過(guò)盈配合安裝固定；輸出軸B15前端通過(guò)聯(lián)軸器10與二級(jí)驅(qū)動(dòng)液壓缸組件的缸筒7連接；整個(gè)機(jī)械臂內(nèi)部可通過(guò)堵頭33處的孔進(jìn)行充油密封，可適當(dāng)提高機(jī)構(gòu)的工作環(huán)境深度。
[0030]如圖1所示，所述的二級(jí)驅(qū)動(dòng)液壓缸組件通過(guò)前后的滑動(dòng)軸承A4和滾珠軸承A9安裝固定在前端外殼8內(nèi)部，液壓缸進(jìn)出油通過(guò)前端外殼8油路上的連接頭6與外界油管連接，連接頭6同前端外殼8采用1/8NPT的錐螺紋連接；二級(jí)組件可以進(jìn)行360度連續(xù)回轉(zhuǎn)，在液壓缸缸筒A7與前端外殼8之間油路的動(dòng)密封采用格萊圈雙重密封；同時(shí)二級(jí)組件的內(nèi)