[發明專利]一種機械臂末端執行器

有效

• 申請號: 201110434029.7
• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN103170982A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 李斌;李志強;王明輝;龔海里;鄭懷兵
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: B25J15/08
• 分類號: B25J15/08
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 白振宇

技術領域

本發明屬于航天自動化工程領域，具體地說是一種可以應用于空間、地面多種環境的機械臂末端執行器。

背景技術

隨著航天飛機、宇宙飛船和空間站的建立，空間科學技術的研究越來越受到各國的重視。未來的空間活動將包括大量的空間生產、裝配、維護和修理等作業，由于空間環境是一個條件惡劣的動態非結構化環境，需要進行大量的科學實驗和空間探索，這些工作不可能全部依靠航天員完成，必須充分利用空間機器人技術和與之相適應的遙操作技術，完成部分的工作。充分利用遙操作空間機器人，進行艙內外的科學實驗以及維護和照料是十分必要的。

國外一些研究機構已經對空間站暴露平臺模塊工具進行了相關研究，如美國馬里蘭大學空間系統實驗室對空間機器人末端工具的夾具形態進行了研究，Ranger?Dexterous?Manipulator對末端工具和不同的夾具進行了比較深入的研究并制造了原理樣機；日本科學家分別為工程實驗衛星ETS-VII和國際空間站的JEMRMS機械臂末端設計了一套類似的末端執行器；加拿大科學家為國際空間站研制了機械臂末端夾持器SPDM?OTCM(ORU?Tool?Changeout?Mechanism)和工具Socket?Extension?Tool、載荷端接口等。

空間站暴露平臺機械臂末端工具是載人空間站的一個重要部分，暴露平臺上儀器調整、螺栓松緊、線纜夾持、抓取和釋放艙外實驗有效載荷等操作和任務都最終都要由末端工具來完成。所以未來在航天領域中末端執行工具具有廣闊的應用空間。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可以應用于空間、地面多種環境的機械臂末端執行器。該末端執行器具有夾取、支撐、旋轉等多種運動輸出，并且本身結構簡單、可靠。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

本發明包括外筒支撐部分、安裝在外筒支撐部分上端的手指夾緊部分及安裝在外筒支撐部分內部的內部升降臺部分和旋轉輸出部分，其中旋轉輸出部分安裝在內部升降臺部分上、通過內部升降臺部分升降，所述手指夾緊部分包括兩個獨立控制的手指，兩個手指以外筒支撐部分的軸線對稱設置，每個手指均通過電機的驅動往復移動；所述旋轉輸出部分的輸出端由外筒支撐部分的上端穿出，位于所述兩個手指之間；所述兩個手指的電機及內部升降臺部分的驅動電機和旋轉輸出部分的驅動電機分別與安裝在外筒支撐部分內部的電機驅動器電連接。

其中：所述手指夾緊部分包括左手指及右手指，每個手指均帶有一組驅動部分；所述每個手指的驅動部分包括T型絲杠、安裝座、電機及傳動機構，其中安裝座安裝在外筒支撐部分的上端，所述電機設置在安裝座上，所述T型絲杠的一端與安裝在外筒支撐部分上端的滑動導軌相連，另一端通過傳動機構與所述電機的輸出軸相連，每個手指均通過電機的驅動由T型絲杠推動、沿所述滑動導軌往復移動；所述電機位于外筒支撐部分的內部，傳動機構包括輸出齒輪、減速齒輪副及電機齒輪，所述T型絲杠的另一端連接有輸出齒輪，電機齒輪連接在電機的輸出軸上，所述輸出齒輪與電機齒輪之間通過安裝在安裝座上的減速齒輪副嚙合傳動；所述每個手指的端面上均加工有兩個呈“十”字的V型槽；所述內部升降臺部分包括升降臺組件、運動導向桿、升降臺電機及T型絲杠傳動軸，其中升降臺電機安裝在升降臺組件上，所述T型絲杠傳動軸安裝在升降臺組件上、一端與升降臺電機的輸出軸相連，在T型絲杠傳動軸的兩側分別設有安裝在升降臺組件上的運動導向桿，所述升降臺組件上設有與T型絲杠傳動軸連接的絲杠螺母，通過升降臺電機的驅動、T型絲杠傳動軸推動所述絲杠螺母沿運動導向桿的軸向往復移動、實現升降臺組件的升降；所述升降臺組件為多個鉸接連桿組成的具有自鎖功能的剪式升降臺；所述旋轉輸出部分包括內六角套筒、直線軸承、旋轉輸出軸及旋轉輸出電機，其中旋轉輸出電機安裝在內部升降臺部分上，旋轉輸出電機的旋轉輸出軸由所述外筒支撐部分的上端穿出、設有內六角套筒；所述旋轉輸出軸與外筒支撐部分的上端之間通過安裝在外筒支撐部分上端的直線軸承連接；所述旋轉輸出電機通過旋轉輸出電機座安裝在內部升降臺部分上，所述內六角套筒位于手指夾緊部分中兩個手指之間；所述直線軸承與旋轉輸出軸同軸；所述外筒支撐部分包括滑動導軌、外筒、上端蓋及下端蓋，其中上端蓋及下端蓋分別密封安裝在外筒的上下兩端，所述滑動導軌位于上端蓋上，在下端蓋上設置有所述電機驅動器；所述上端蓋的厚度大于下端蓋的厚度，在上端蓋上設有加強筋及安裝所述滑動導軌的止動槽；在外筒內部加設有加強框。

本發明的優點與積極效果為：