[實用新型]一種三自由度水下機械臂

有效

• 申請號: 201720243975.6
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN206623089U
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 何旭;張力
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: B25J9/04
• 分類號: B25J9/04;B25J9/12;B25J19/02
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司62102
• 代理人: 董斌

技術領域

本實用新型涉及機械臂，具體涉及三自由度水下機械臂，用于解決海下作業問題。

背景技術

隨著人類對海洋進一步認識開發與利用，水下作業機械臂是完成水下作業任務的重要工具，水下機械臂需要順利高效地完成各種海底作業，包括海洋工程、港口建設、海洋石油、科學研究和海軍防務等諸多領域，在水下勘探、水下采礦、海洋石油工程等領域發揮著越來越重要的作用，水下機械臂已經成為人們認識、開發和利用海洋的一個重要工具。但由于水下特殊的工況環境，與陸上機械臂相比，水下機械臂的體系結構與控制技術有許多特殊的問題需要解決。

例如需要考慮到：1滿足水下作業自如，因為水下環境復雜，機械臂如果要完成有難度的機械動作一定要對機械臂的運動有較高要求；2水密性好，機械臂的質量要輕，因為質量的增加必定導致性能的下降，以及成本的成倍上升；3驅動力要足以克服流體運動阻力，盡量減小內部軸承的損害，因為水下作業存在流體運動阻力，對機械的強度要有一定要求；4驅動裝置要達到要求，避免采用液壓系統，因為液壓系統體積龐大，重量較大，零件較多，零件加工復雜，使機械臂加工和維修成本較高。根據水下作業機械臂工作環境、工作內容及性能的要求，本實用新型提出了三自由度水下機械臂。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種三自由度水下機械臂。

本實用新型是一種三自由度水下機械臂，包括括基座1、腰部機構2、肘部機構3、腕部機構4、機械手部機構5，監測機構6，腰部機構連接的是基座1與旋轉臺27，所執行的運動為回轉運動，肘部機構3連接旋轉臺27和小臂18，其運動為俯仰運動，腕部機構4連接小臂18與機械手部機構5，其運動為回轉運動，機械爪24連接在機械手部機構5上，其運動為開合運動，所述的基座外殼9、旋轉臺27、小臂外殼22均為圓筒形殼體；基座1作為多自由度水下作業機械臂的載體，旋轉臺27與基座1配合安裝。

本實用新型的有益效果是：各殼體形狀均為圓筒形殼體形狀，使內部空間達到最大利用，節省材料并且空間面積達到最大，也減輕了整體結構的重量，零部件布置合理，利用蝸輪蝸桿達到減速效果，從而也能達到俯仰運動效果和回轉運動效果，絲桿傳動方式將減速電機的旋轉運動轉化為絲桿滑塊的直線運動。該種運動自帶限位和自鎖功能，能夠確保運動的準確性。

附圖說明

圖1為本實用新型的三自由度水下機械臂示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型是一種三自由度水下機械臂，包括括基座1、腰部機構2、肘部機構3、腕部機構4、機械手部機構5，監測機構6，腰部機構連接的是基座1與旋轉臺27，所執行的運動為回轉運動，肘部機構3連接旋轉臺27和小臂18，其運動為俯仰運動，腕部機構4連接小臂18與機械手部機構5，其運動為回轉運動，機械爪24連接在機械手部機構5上，其運動為開合運動，所述的基座外殼9、旋轉臺27、小臂外殼22均為圓筒形殼體；基座1作為多自由度水下作業機械臂的載體，旋轉臺27與基座1配合安裝。

本實用新型具有三自由度，其腰部結構所執行的運動為回轉運動,肘部結構連接旋轉臺和小臂其運動為俯仰運動，腕部機構連接小臂與手部機構其運動為回轉運動，機械手機構上裝有監測裝置，以便于更加精確的進行水下作業，（1）為解決作業不靈活缺點，本實用新型采用俯仰運動與旋轉運動相結合的方式。（2）為了解決水密性差結構臃腫的缺點，本實用新型采用“o”型密封圈結構，并且把電機安放在殼體內，使殼體內部空間得到充分利用，零件空間布置合理，結構緊湊，（3）為減小阻力要求，保護機械外殼，機械外殼設計成圓筒形殼體。（4）為解決水下驅動力不足問題，本實用新型采用直流電機作為驅動源，不同于水下機械臂常用的液壓系統。

本實用新型所設計的三自由度水下機械臂，包括基座、腰部機構、肘部機構、腕部機構、機械手機構，每個關節要求設計成傳動的模塊化結構或者是集成驅動結構。基座結構中的回轉平臺與基座配合安裝，其腰部結構所執行的運動為回轉運動，在步進電機的驅動下旋轉臺能在水平面內轉動，肘部機構連接旋轉臺和小臂，其運動為俯仰運動，在步進電機的驅動下小臂能相對于旋轉臺運動，腕部機構連接小臂與機械手部機構，其運動為回轉運動，在步進電機的驅動下機械手部機構相對于小臂運動，機械爪連接在機械手部機構上，其運動為開合運動，所述的基座殼體、旋轉臺殼體、小臂殼體均為圓筒形殼體。