[發明專利]一種蝸輪蝸桿電驅式平行手爪結構

在審

• 申請號: 202110931469.7
• 申請日: 2021-08-13
• 公開（公告）號: CN113459143A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 羅高生;姜哲;鐘華庚;郭耀文
• 申請（專利權）人: 上海海洋大學
• 主分類號: B25J15/02
• 分類號: B25J15/02;B25J15/08;B25J9/12
• 代理公司: 上海申浩律師事務所 31280
• 代理人: 張潔

本發明公開了一種蝸輪蝸桿電驅式平行手爪結構，包括電動機驅動系統、蝸輪蝸桿傳動組件、平行四邊形手爪開合結構、梯形固定底座、密封件及緊固件，所述電動機驅動系統包括電機外部上端外殼、電機外部接口外殼、精密諧波減速器、驅動轉接板、無框力矩電機及摩擦式自動保持器組件，圓盤狀的驅動轉接板緊貼著精密諧波減速器的輸出軸安裝，并用螺栓固定，無框力矩電機及摩擦式自動保持器組件緊貼著精密諧波減速器安裝，并用螺栓固定。相比于目前的其他機械手手爪來說，本手爪結構緊湊，兩只手爪平行開合運動，可使抓取面積更大，抓取更穩定。相較于其他夾緊機構來說，平行四邊形手爪開合機構兩只手爪做平行擺動夾持，更容易抓取物體。

技術領域

本發明涉及一種應用于水下機器人搭載的電驅式平行機械手手爪結構。

背景技術

現如今，隨著石油、天然氣等海洋資源的開發從近海延伸到深海，水下機器人成為開發海洋資源的重要工具。水下作業更是水下機器人的必須功能，而作為水下作業功能的主要承載者的水下機械手爪，是每個水下機器人的必配裝置。

目前水下機器抓手主要采用三種驅動形式：液壓驅動；氣動驅動和電動驅動。液壓機械手由液動機、伺服閥、油泵、油箱等組成驅動系統，由液壓油缸驅動機械手執行機構進行工作，通常具有很大的抓舉能力。液壓驅動式機械手手爪主特點是抓舉力大，但是液壓驅動式機械手爪的驅動系統復雜，對液壓元件也有較高的制造精度和密封要求；氣動機械手通常由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機組成，其特點是氣源方便、動作迅速、結構簡單、造價較低、維修方便。但氣體壓縮性高難以進行速度和位置控制，且氣壓不可太高，抓舉能力也相對較低。

與液壓驅動式機械手手爪和氣壓驅動式機械手手爪相比，電動式體積小、運動平穩，結構緊湊、精度高并且系統組成簡單。驅動電機一般采用步進電機和直流伺服電機，由于電機速度高，通常需要采用減速機構。電動式機械手適用于夾持力小、工作空間受限、需要精準控制的場合。

目前機械手手爪的動力傳動方式通常為活塞直線運動驅動的手爪開合運動結構，這種結構結構復雜、效率低，在工作中容易卡死。本機械手爪通過蝸輪蝸桿機構傳動，將電機的旋轉運動直接轉換為驅動機械手爪開合運動，運用蝸輪蝸桿結構設計，通過齒輪間的互相嚙合傳遞動力互鎖，手爪結構更加緊湊、運行更加平穩、控制精度更高。

本蝸輪蝸桿機械手手爪采用平行四邊形連桿的結構，在工作時兩爪互相平行運動開合，手爪內部的鋸齒結構更是增加了與物體間的摩擦力，使其能夠在水下負載壓力大的情況下使用。

現有(液壓/氣動)/普通機械手的主要存在以下幾個缺點：

1.液壓驅動式機械手手爪必須要有整套液壓驅動系統的支持，而液壓驅動系統結構復雜，難以安裝和攜帶，不能適用于沒有配套液壓系統的情況。

2.氣動驅動式機械手手爪很難對機械手手爪的速度和位置進行控制，且氣壓還不能過高

3.現在市面上使用的機械手手爪結構容易卡死，且夾持力相對來說較低。

4.普通機械傳動系統傳動比較小，且結構較為復雜。

發明內容

本申請提供了一種蝸輪蝸桿電驅式平行手爪結構，采用蝸輪蝸桿機構傳遞動力，傳動比大、結構緊湊、運行平穩、控制精度高，蝸輪蝸桿機構具有自鎖功能，可以防止抓取的東西意外掉落。

本申請是通過以下技術方案實現的：