[發(fā)明專利]皇冠齒輪系式空間機(jī)械臂模塊化關(guān)節(jié)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710072715.8
• 申請(qǐng)日: 2007-08-29
• 公開（公告）號(hào): CN101116974A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉宏;李德倫;謝宗武;孫奎;熊根良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J17/00
• 分類號(hào): B25J17/00;B25J13/00;B25J19/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 岳泉清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種空間機(jī)械臂模塊化關(guān)節(jié)。

背景技術(shù)

最近一二十年以來，我國(guó)空間技術(shù)迅速發(fā)展，未來我國(guó)將在空間建立自己的空間站，需要空間機(jī)器人進(jìn)行一些如空間站的搭建和維護(hù)，衛(wèi)星的釋放、維修和回收等工作，但是，目前空間機(jī)器人還不能夠完成這些工作。不久的將來，我國(guó)就要探索月球、火星甚至其他的星體，需要在空間進(jìn)行一些操作，這些操作都離不開空間機(jī)械臂。模塊化關(guān)節(jié)是空間機(jī)械臂的重要組成部分，模塊化關(guān)節(jié)的性能決定了整個(gè)機(jī)械臂的主要性能。目前國(guó)內(nèi)外有很多的研究所和大學(xué)都在進(jìn)行相關(guān)的研究。據(jù)掌握的資料來看，國(guó)內(nèi)還沒有成功研制出專門針對(duì)空間強(qiáng)輻射、高真空、大溫差環(huán)境下使用且具有低功耗、大輸出力矩、高可靠性的空間機(jī)械臂模塊化關(guān)節(jié)。現(xiàn)有的空間機(jī)械臂模塊化關(guān)節(jié)將驅(qū)動(dòng)裝置和控制裝置集成在一個(gè)關(guān)節(jié)里面，存在體積大、質(zhì)量大、功耗大、單位質(zhì)量輸出力矩小的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的空間機(jī)械臂模塊化關(guān)節(jié)將驅(qū)動(dòng)裝置和控制裝置集成在一個(gè)關(guān)節(jié)里面，存在體積大、質(zhì)量大、功耗大、單位質(zhì)量輸出力矩小的問題，進(jìn)而提供了一種皇冠齒輪系式空間機(jī)械臂模塊化關(guān)節(jié)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：皇冠齒輪系式空間機(jī)械臂模塊化關(guān)節(jié)由外殼體、驅(qū)動(dòng)裝置、關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)和電氣裝置組成，所述的驅(qū)動(dòng)裝置、關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)和電氣裝置均安裝在外殼體內(nèi)，驅(qū)動(dòng)裝置和關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)連接，電氣裝置設(shè)置在關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)上；所述的關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)包括皇冠小齒輪、皇冠惰輪、皇冠大齒輪、第一軸承總成、第二軸承總成、皇冠齒輪系壓板、空心傳動(dòng)軸裝置、諧波減速器、大薄壁軸承、小薄壁軸承、大薄壁軸承內(nèi)環(huán)支撐座、大薄壁軸承外環(huán)擋圈、小薄壁軸承內(nèi)環(huán)支撐座、套筒；套筒的套筒大端固定在外殼體的第二外殼的第二外殼二號(hào)法蘭盤上，套筒的套筒小端穿過皇冠大齒輪，空心傳動(dòng)軸裝置裝在套筒上且空心傳動(dòng)軸裝置放置在諧波減速器中的柔輪內(nèi)，皇冠小齒輪與驅(qū)動(dòng)裝置中的行星減速器的輸出端連接，第一軸承總成安裝在皇冠小齒輪上，第二軸承總成安裝在皇冠惰輪上，皇冠小齒輪和皇冠惰輪嚙合在一起并通過皇冠齒輪系壓板與外殼體的第二外殼連接，皇冠惰輪與皇冠大齒輪嚙合在一起，皇冠大齒輪與空心傳動(dòng)軸裝置中的空心傳動(dòng)軸的輸入端連接，諧波減速器安裝在空心傳動(dòng)軸裝置上，諧波減速器中的柔輪與外殼體連接，大薄壁軸承外環(huán)擋圈安裝在外殼體上，大薄壁軸承內(nèi)環(huán)支撐座與諧波減速器中的剛輪連接，大薄壁軸承安裝在大薄壁軸承內(nèi)環(huán)支撐座上，小薄壁軸承內(nèi)環(huán)支撐座與諧波減速器中的剛輪連接，小薄壁軸承安裝在小薄壁軸承內(nèi)環(huán)支撐座上。

本發(fā)明具有以下有益效果：一、本發(fā)明采用直流無刷電機(jī)，摩擦式反向制動(dòng)器，行星減速器，皇冠齒輪系和諧波減速器的聯(lián)合驅(qū)動(dòng)方式，具有安裝方便，結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，功耗低，輸出力矩大，關(guān)節(jié)整體剛度大，傳動(dòng)可靠等優(yōu)點(diǎn)；二、由于皇冠齒輪系的安裝位置比較集中，所以整個(gè)關(guān)節(jié)內(nèi)部的空間比較集中，便于關(guān)節(jié)內(nèi)部的走線，并且整個(gè)關(guān)節(jié)的安裝和拆卸比較簡(jiǎn)單方便；三、套筒從皇冠大齒輪和諧波減速器的中心孔內(nèi)通過，便于機(jī)械臂的所有導(dǎo)線(包括電源線和信號(hào)線)及插頭都從套筒內(nèi)穿過。內(nèi)部走線可以抵抗空間環(huán)境變化(溫度的高、低變化)、強(qiáng)輻射和機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)對(duì)導(dǎo)線造成的損壞，同時(shí)也避免了外部走線而造成的導(dǎo)線磨損；四、新型空間機(jī)械臂模塊化關(guān)節(jié)輸出端安裝了兩個(gè)面對(duì)面的角接觸球軸承，抗傾覆力矩能力強(qiáng)；五、本關(guān)節(jié)的第三外殼和輸出法蘭盤之間采用了兩層周向圓環(huán)式迷宮密封、毛氈密封和機(jī)械限位結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，整個(gè)關(guān)節(jié)防塵能力強(qiáng)，可以有效避免軸承固體潤(rùn)滑劑在空間的揮發(fā)以及外部灰塵的侵入。如此設(shè)計(jì)，大大提高了系統(tǒng)的防塵性能；六、本發(fā)明的霍爾開關(guān)安裝在皇冠大齒輪和第二外殼上，關(guān)節(jié)位置傳感器安裝在第三外殼和輸出法蘭盤上。這種關(guān)節(jié)位置傳感器的融合性設(shè)計(jì)方法可以用來精確檢測(cè)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度；七、轉(zhuǎn)接電路板固定在套筒大端的內(nèi)壁上，可以減弱發(fā)射和工作過程中的振動(dòng)對(duì)電路板造成的損壞。拆掉關(guān)節(jié)后端蓋，就可以看到轉(zhuǎn)接電路板，因此電路板的安裝、調(diào)試及拆卸方便；八、本發(fā)明集成化程度高，可靠性高，質(zhì)量輕，功耗低，結(jié)構(gòu)緊湊，輸出力矩大，位置輸出精度高，整體抗彎剛度大，并能適應(yīng)空間強(qiáng)輻射，高真空，大溫差的環(huán)境。關(guān)節(jié)具有可維護(hù)性好，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，九、本發(fā)明既能滿足空間環(huán)境要求，又能滿足地面環(huán)境要求。

附圖說明