一种单自由度水下电动机械手制造技术

本发明专利技术公开了一种单自由度水下电动机械手，包括前舱体、固定设在前舱体上的后舱体、设在前舱体的前端上并用于抓取物品的抓取机构、用于带动抓取机构张开或合拢的传动机构、连接在传动机构后端并用于驱动传动机构的驱动机构、与驱动机构电连接的线缆；本发明专利技术采用前舱体、后舱体、驱动机构、传动机构、抓取机构组合结构形成的浅海水下电动机械手，实现了对水下物品的抓取，具有较高的工作稳固性、牢靠性和平衡能力，并且安装、拆卸、更换、维护等操作极其便利，具有较高的工作效率；该机械手结构设计精巧且简洁，使用可靠且故障率低，体积小重量轻，节约了成本，且安装、拆卸、更换、维护等操作极其便利，具有较高的工作效率，适合推广应用。

A Single Degree of Freedom Underwater Electric Manipulator

【技术实现步骤摘要】
一种单自由度水下电动机械手
本专利技术涉及水下电动机械手
，尤其涉及一种单自由度水下电动机械手。
技术介绍
机械手是工业和科研广泛使用的机械设备，现有的机械手发展较为成熟。近年来，探索海洋的趋势愈演愈烈，适用于水下使用的机械手很稀少。陆上的机械手主要通过伺服电机带动关节的运动，以及舵机带动爪手来实现抓取物品的能力，缺乏在水下使用的密封保障。而现有的水下机械手，主要存在如下缺点：一是传动工作过程中动密封性能较差；二是由于结构设置不合理使得机械手的体积较为庞大且不易安装，成本较高；三是现有的水下机械手还存在稳固性、牢靠性和平衡能力较低的缺点，使得水下机器人的使用安全性较低；四是在使用过程中安装、拆卸、更换、维护等操作极其繁琐，降低了工作效率。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种具有较高密封性能、防水防腐功能并且具有较高稳固性、牢靠性和平衡性且成本较低的单自由度水下电动机械手。为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决：一种单自由度水下电动机械手，包括前舱体、固定设在前舱体上的后舱体、设在前舱体的前端上并用于抓取物品的抓取机构、设在前舱体与后舱体之间形成的内部空间中并用于带动抓取机构张开或合拢的传动机构、连接在传动机构后端并用于驱动传动机构的驱动机构、与驱动机构电连接的线缆，抓取机构连接在传动机构上，驱动机构设在后舱体内部，线缆从前舱体与后舱体之间形成的内部空间的后部向外引出，引出舱体外面的线缆连接到供电装置，供电装置通过线缆为驱动机构供电；前舱体与后舱体之间通过螺纹连接方式可拆卸的固定连接，在前舱体和后舱体的中间设置有保持密封的第二密封圈，前舱体和后舱体的外形均为圆柱形，由前舱体与后舱体及两者形成的内部空间的组合结构设置，有助于在有限的内部空间中充分布置驱动机构、传动机构等各个部件，既使得电动机械手整体具有较高的稳固性、牢靠性和平衡能力，又使得电动机械手整体结构的安装、拆卸、更换、维护等操作极其便利，并且结构相对较简单且精巧；其中，当该电动机械手处于未工作状态时，抓取机构的初始状态处于完全合拢状态；当需要使用该电动机械手进行抓取物品工作时，启动驱动机构，驱动机构带动传动机构，传动机构带动抓取机构抓取目标物品；具体地，启动驱动机构，驱动机构正向运动带动传动机构同时正向运动，传动机构正向运动带动抓取机构同时运动至目标物品；当目标物品进入抓取机构之后，驱动机构反向运动带动传动机构同时反向运动，传动机构反向运动带动抓取机构闭合直至抓取机构抓牢目标物品；当需要将抓牢在抓取机构中的物品卸掉时，启动驱动机构，驱动机构正向运动带动传动机构同时正向运动，传动机构正向运动带动抓取机构同时张开使抓取机构松开物品而将物品从抓取机构中卸掉；抓取机构卸掉物品之后，驱动机构反向运动带动传动机构同时反向运动，传动机构反向运动带动抓取机构同时合拢直至抓取机构完全合拢并复原到未工作时的初始状态，以便下一次执行抓取和卸掉物品工作；采用前舱体、后舱体、驱动机构、传动机构、抓取机构组合结构形成的单自由度水下电动机械手，实现了对水下物品的抓取，具有较高的工作稳固性、牢靠性和平衡能力，并且安装、拆卸、更换、维护等操作极其便利，具有较高的工作效率。作为优选，传动机构包括连接在驱动机构前端并由驱动机构驱动的丝杠、连接在丝杠前端并用于带动抓取机构张开或合拢的推杆，丝杠、推杆均设在前舱体内，抓取机构连接在推杆上。其中，推杆上设置有与丝杠配合的丝杠螺母，丝杠螺母安装在推杆与丝杠之间，丝杠螺母通过第四螺钉安装在推杆上，丝杠与丝杠螺母形成配合，将丝杠的旋转运动转化为丝杠螺母的直线运动，丝杠螺母的直线运动带动整个推杆进行直线运动，丝杠螺母由油性材料制成，有助于减少推杆与丝杠之间的摩擦力，能确保推杆运动的流畅性，让推杆的直线运动更加稳定；推杆与前舱体之间设置有由油性材料制成的油性轴承，有助于推杆进行顺畅的直线运动；由丝杠、丝杠螺母、推杆、油性轴承组合结构形成的传动机构，既具有高效且稳定的传动性能，又具有结构简单的特点，也进一步提高了安装、拆卸、更换、维护等操作的便利性；当需要使用该电动机械手进行抓取物品工作时，启动驱动机构，驱动机构带动丝杠正转，丝杠正转带动丝杠螺母同时沿着丝杠向前直线运动，向前直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向前直线运动，从而推杆带动抓取机构同时张开并形成供抓取物品的抓取开口，以便物品能进入并容纳在抓取机构张开的抓取开口中；在物品进入抓取机构后，驱动机构带动丝杠反转，丝杠反转带动丝杠螺母同时向后直线运动，向后直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向后直线运动，从而推杆带动抓取机构同时向内转动直至抓取机构抓牢物品；当需要将抓牢在抓取机构中的物品卸掉时，启动驱动机构，驱动机构带动丝杠正转，丝杠正转带动丝杠螺母沿着丝杠同时向前直线运动，向前直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向前直线运动，从而推杆带动抓取机构同时张开使抓取开口增大而抓取机构松开物品，以便将物品从抓取机构中卸掉或取出；抓取机构卸掉物品之后，驱动机构带动传动机构，传动机构带动抓取机构合拢直至抓取机构完全合拢并复原到未工作时的初始状态，以便下一次执行抓取工作。作为优选，传动机构还包括连接在推杆与抓取机构之间的推杆连接件，推杆连接件的后端固定连接在推杆的前端，抓取机构通过第二轴承螺栓可滑动的铰接在推杆连接件的前端，第二轴承螺栓可滑动的铰接在推杆连接件与抓取机构之间。其中，推杆连接件与推杆之间通过第三螺钉连接，推杆连接件通过第三螺钉与推杆构成一体化结构，使得推杆与推杆连接件在传动过程中的联动更顺畅、更平稳、更牢靠，从而有效地保证了抓取机构在张开抓取物品时的稳定性和联动性；当需要使用该电动机械手进行抓取物品工作时，启动驱动机构，驱动机构带动丝杠正转，丝杠正转带动丝杠螺母同时向前直线运动，向前直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向前直线运动，向前直线运动的推杆带动推杆连接件同时向前直线运动使推杆连接件向前推动，从而推杆连接件带动第二轴承螺栓同时向前滑动使抓取机构同时张开并形成供抓取物品的抓取开口，以便物品能进入并容纳在抓取机构张开的抓取开口中；然后驱动机构带动丝杠反转，丝杠反转带动丝杠螺母同时向后直线运动，向后直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向后直线运动，推杆带动推杆连接件同时向后直线运动使推杆连接件向后回退，从而推杆连接件带动第二轴承螺栓同时向后滑动使抓取机构同时向内转动直至抓取机构抓牢物品；由丝杠、螺母、推杆、推杆连接件、第二轴承螺栓组合结构形成的传动机构，进一步提高了传动性能，也进一步提高了安装、拆卸、更换、维护等操作的便利性。作为优选，传动机构还包括固定套设在推杆外面并供推杆穿过的第一密封圈，第一密封圈固定压设在前舱体前端的槽中，推杆通过第一密封圈密封设在前舱体前端。第一密封圈的设置，推杆在传动过程中推杆只通过第一密封圈中间的孔进行运动，使得推杆在传动过程中具有较高的动密封性能，保证了该电动机械手整体具有较高的密封性能，也提高了该电动机械手整体在水下长时间工作过程中的防水功能。作为优选，驱动机构包括联轴器、电机、电机轴、销轴，联轴器设在后舱体中，电机轴与电机连接，电机和电机轴通过垫圈嵌套连接在联轴器上，联轴器设在销轴的内侧，电机轴通过销轴与丝杠铰接，丝杠设在销轴的前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单自由度水下电动机械手，其特征在于：包括前舱体(5)、固定设在前舱体(5)上的后舱体(19)、设在前舱体(5)的前端上并用于抓取物品的抓取机构、设在前舱体(5)与后舱体(19)之间形成的内部空间中并用于带动抓取机构张开或合拢的传动机构、连接在传动机构后端并用于驱动传动机构的驱动机构、与驱动机构电连接的线缆(1)，抓取机构连接在传动机构上，驱动机构设在后舱体(19)内部，线缆(1)从前舱体(5)与后舱体(19)之间形成的内部空间的后部向外引出；启动驱动机构，驱动机构带动传动机构，传动机构带动抓取机构抓取目标物品。

【技术特征摘要】
1.一种单自由度水下电动机械手，其特征在于：包括前舱体(5)、固定设在前舱体(5)上的后舱体(19)、设在前舱体(5)的前端上并用于抓取物品的抓取机构、设在前舱体(5)与后舱体(19)之间形成的内部空间中并用于带动抓取机构张开或合拢的传动机构、连接在传动机构后端并用于驱动传动机构的驱动机构、与驱动机构电连接的线缆(1)，抓取机构连接在传动机构上，驱动机构设在后舱体(19)内部，线缆(1)从前舱体(5)与后舱体(19)之间形成的内部空间的后部向外引出；启动驱动机构，驱动机构带动传动机构，传动机构带动抓取机构抓取目标物品。2.根据权利要求1所述的一种单自由度水下电动机械手，其特征在于：传动机构包括连接在驱动机构前端并由驱动机构驱动的丝杠(31)、连接在丝杠(31)前端并用于带动抓取机构张开或合拢的推杆(12)，丝杠(31)、推杆(12)均设在前舱体(5)内，抓取机构连接在推杆(12)上。3.根据权利要求2所述的一种单自由度水下电动机械手，其特征在于：传动机构还包括连接在推杆(12)与抓取机构之间的推杆连接件(11)，推杆连接件(11)的后端固定连接在推杆(12)的前端，抓取机构通过第二轴承螺栓(13)可滑动的铰接在推杆连接件(11)的前端，第二轴承螺栓(13)可滑动的铰接在推杆连接件(11)与抓取机构之间。4.根据权利要求2或3所述的一种单自由度水下电动机械手，其特征在于：传动机构还包括固定套设在推杆(12)外面并供推杆(12)穿过的第一密封圈(15)，第一密封圈(15)固定压设在前舱体(5)前端的槽中，推杆(12)通过第一密封圈(15)密封设在前舱体(5)前端。5.根据权利要求4所述的一种单自由度水下电动机械手，其特征在于：驱动机构包括联轴器(26)、电机(30)、电机轴(29)、销轴(25)，联轴器(26)设在后舱体(19)中，电机轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：林鹏，孙英顺，汪逸凡，毛凯，梅鲁浩，林晨，俞宙，
申请(专利权)人：杭州原位智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33