具有力矩保持特性的探月机械臂模块化关节制造技术

具有力矩保持特性的探月机械臂模块化关节，它涉及一种探月机械臂模块化关节。本发明专利技术解决了月球探测车的机械臂模块化关节存在的，发射成本高和月球探测车机械臂的使用寿命短的问题。本发明专利技术的驱动装置通过电机转子轴与谐波减速器输入端法兰盘连接，刚轮与角接触轴承内座固接，角接触轴承内座与输入装置外壳固接，柔轮与谐波减速器输出端法兰盘和输出法兰盘固接，角接触轴承内座与角接触轴承外座之间有背靠背角接触轴承，密封装置法兰盘与角接触轴承外座之间设有接触式填料密封结构和机械限位结构，电气装置固定在角接触轴承内座与输出法兰盘之间。本发明专利技术具有断电保护功能且结构紧凑、质量轻、功耗低、密封性能好，发射成本低和使用寿命长的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种探月机械臂模块化关节。
技术介绍
月球探测器通过环绕月球飞行对月球表面的矿石和空间环境等进行探测。 要更加精确的分析月球表面的矿石及土壤，需要像月球探测车这样的能行走在 月球表面的探测器。月球探测车上携带的机械臂可以通过在末端放置各种地质 分析仪器实现对月球表面的探测。月球探测车机械臂模块化关节是月球探测车 机械臂的主要组成部分。其性能决定了整个机械臂的可靠性、末端输出力矩、 末端位置精度等各项主要性能。为降低月球探测车的发射成本，月球探测车机 械臂关节首先应具有较轻的质量，同时又不影响强度。其次，为了延长机械臂 的寿命，在机械结构上需要在月球探测车机械臂关节的一些相对运动部分添加 密封结构。另外，由于月球表面具有相对于地球引力六分之一的重力，关节的设计需要考虑到月球臂断电后保持断电前姿态的功能。美国宇航局(NASA) 的喷气推进实验室(JPL)为勘探技术(ET)漫游车设计的机械臂质量轻、负 载能力强，具有关节限位且采用模块化设计，但其关节部分都由铝合金制成， 这样很容易在空间高低温变化时使轴承卡死，导致关节不能正常工作。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的月球探测车的机械臂模块化关节存在的 发射成本高和月球探测车机械臂的使用寿命短的问题，进而提供一种具有力矩 保持特性的探月机械臂模块化关节。本专利技术的技术方案是具有力矩保持特性的探月机械臂模块化关节由输入 装置、输出装置、密封装置和电气装置组成；所述输入装置由驱动装置和输入 装置外壳组成；所述驱动装置安装在输入装置外壳内，所述驱动装置由直流无 刷电机定子、直流无刷电机转子和电机转子轴组成，直流无刷电机定子安装在 输入装置外壳的内壁上，电机转子轴设置在输入装置外壳内，直流无刷电机转 子套装在电机转子轴上；所述密封装置由密封装置法兰盘与O型圈组成，所 述输出装置由谐波减速器输入端法兰盘、旋转变压器传动装置、谐波减速器、谐波减速器输出端法兰盘、背靠背角接触轴承对、角接触轴承内座、角接触轴 承内圈挡板、角接触轴承外圈挡板、角接触轴承外座、角接触轴承外座限位块 和输出法兰盘组成；谐波减速器输入端法兰盘与电机转子轴固接，直流无刷电 机转子的运动从输入装置传入输出装置；所述输入装置外壳、角接触轴承内座 和密封装置法兰盘三者在角接触轴承内座的外圈法兰处固接，通过将O型圈 压在密封装置法兰盘与角接触轴承外座之间实现接触式填料密封；所述角接触 轴承外座限位块布置在角接触轴承外座的右侧端面上且固定在角接触轴承外 座上，并与密封装置法兰盘右端伸出的限位块形成机械限位结构；所述谐波减 速器由柔轮、刚轮和波发生器组成，波发生器套在谐波减速器输入端法兰盘外 壁上，柔轮、谐波减速器输出端法兰盘和输出法兰盘三者固接；刚轮套装在柔 轮上，且与角接触轴承内座的内圈法兰固接，所述背靠背角接触轴承对套在角 接触轴承内座与角接触轴承外座之间，左端轴承的内外圈分别靠在角接触轴承 内座与角接触轴承外座相应位置的凸肩上，右端轴承的内外圈分别用角接触轴 承内圈挡板和角接触轴承外圈挡板轴向紧固，角接触轴承内圈挡板与角接触轴 承内座螺纹连接，角接触轴承外圈挡板与角接触轴承外座螺纹连接；所述旋转 变压器传动装置通过旋转变压器传动装置的旋转变压器输入轴与谐波减速器 输入端法兰盘的内圈以及旋转变压器转子传动连接，运动从谐波减速器输入端 法兰盘传入旋转变压器传动装置；所述电气装置设置在角接触轴承内座与输出 法兰盘之间。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果 一、本专利技术采用直流无刷电机 和谐波减速器联合驱动方式，具有断电保护功能、安装方便、结构紧凑、质量 轻、功耗低、单位质量输出力矩大、传动可靠、发射成本低和使用寿命长等优 点。二、本专利技术采用的具有力矩保持功能的直流无刷电机具有制动器的功能， 代替了传统制动器，进一步减轻了关节的重量，降低发射成本。三、关节输出 端安装了两个背对背布置的角接触球轴承，增加了关节的刚度，抗倾覆力矩能 力强。四、角接触轴承外座与密封装置法兰盘之间采用接触式填料密封结构和 机械限位结构，结构简单、可靠性高、整个关节防尘能力强，可以有效避免外 部灰尘的侵入，又可以避免由于突然的掉电或者其他原因对关节造成的损害。 五、本专利技术集成化程度高、结构紧凑、可靠性高、位置输出精度高、整体抗弯刚度大，不仅能适应月球表面强辐射、低重力、大温差的环境的需要，而且还 能完全适应地面环境中的需要。 附图说明图1是本专利技术的关节整体结构立体图，图2是本专利技术的关节整体结构主视 剖面图，图3是输入装置主视剖面图，图4是输出装置主视剖面图，图5是旋 转变压器传动装置主视剖面图，图6是角接触轴承内座的立体图，图7是角接 触轴承内座的主视剖面图，图8是角接触轴承外座的立体图，图9是角接触轴 承外座限位块的立体图，图IO是密封装置法兰盘的立体图，图ll是角接触轴 承外圈挡板的立体图，图12是角接触轴承外圈挡板的主视剖面图，图13是角 接触轴承内圈挡板的立体图，图14是角接触轴承内圈挡板的主视剖面图，图 15是位置传感器的主视图，图16是位置传感器的俯视图，图17是电刷组件 的立体图，图18是电刷座基座法兰盘的立体图，图19是电刷座基座法兰盘的 主视剖面图，图20是输出法兰盘的立体图，图21是输出法兰盘的主视剖面图。具体实施例方式具体实施方式一结合图1 14和图20以及图21说明本实施方式，本实 施方式的具有力矩保持特性的探月机械臂模块化关节由输入装置A、输出装置 B、密封装置C和电气装置D组成；所述输入装置A由驱动装置和输入装置 外壳11组成；所述驱动装置安装在输入装置外壳11内，所述驱动装置由直流 无刷电机定子12、直流无刷电机转子13和电机转子轴14组成，直流无刷电 机定子12安装在输入装置外壳11的内壁上，电机转子轴14设置在输入装置 外壳11内，直流无刷电机转子13套装在电机转子轴14上；所述密封装置C 由密封装置法兰盘22与O型圈23组成，所述输出装置B由谐波减速器输入 端法兰盘9、旋转变压器传动装置E、谐波减速器、谐波减速器输出端法兰盘 29、背靠背角接触轴承对24、角接触轴承内座6、角接触轴承内圈挡板l、角 接触轴承外圈挡板2、角接触轴承外座4、角接触轴承外座限位块3和输出法 兰盘27组成；谐波减速器输入端法兰盘9与电机转子轴14固接，直流无刷电 机转子13的运动从输入装置A传入输出装置B;所述输入装置外壳ll、角接 触轴承内座6和密封装置法兰盘22三者在角接触轴承内座6的外圈法兰33 处固接，通过将O型圈23压在密封装置法兰盘22与角接触轴承外座4之间6实现接触式填料密封；所述角接触轴承外座限位块3布置在角接触轴承外座4 的右侧端面35上且固定在角接触轴承外座4上，并与密封装置法兰盘22右端 伸出的限位块38形成机械限位结构；所述谐波减速器由柔轮5、刚轮7和波 发生器8组成，波发生器8套在谐波减速器输入端法兰盘9外壁上，柔轮5、 谐波减速器输出端法兰盘29和输出法兰盘27三者固接；刚轮7套装在柔轮5 上，且与角接触轴承内座6的内圈法兰32固接，所述背靠背角接触轴承对24 套在角接触轴承内座6与角接触轴承外座4之间，左端轴承的内外圈分别靠在 角接触轴承内座6与角接触轴承外座4相应位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有力矩保持特性的探月机械臂模块化关节，它由输入装置（Ａ）、输出装置（Ｂ）、密封装置（Ｃ）和电气装置（Ｄ）组成；其特征在于：所述输入装置（Ａ）由驱动装置和输入装置外壳（１１）组成；所述驱动装置安装在输入装置外壳（１１）内，所述驱动装置由直流无刷电机定子（１２）、直流无刷电机转子（１３）和电机转子轴（１４）组成，直流无刷电机定子（１２）安装在输入装置外壳（１１）的内壁上，电机转子轴（１４）设置在输入装置外壳（１１）内，直流无刷电机转子（１３）套装在电机转子轴（１４）上；所述密封装置（Ｃ）由密封装置法兰盘（２２）与Ｏ型圈（２３）组成，所述输出装置（Ｂ）由谐波减速器输入端法兰盘（９）、旋转变压器传动装置（Ｅ）、谐波减速器、谐波减速器输出端法兰盘（２９）、背靠背角接触轴承对（２４）、角接触轴承内座（６）、角接触轴承内圈挡板（１）、角接触轴承外圈挡板（２）、角接触轴承外座（４）、角接触轴承外座限位块（３）和输出法兰盘（２７）组成；谐波减速器输入端法兰盘（９）与电机转子轴（１４）固接，直流无刷电机转子（１３）的运动从输入装置（Ａ）传入输出装置（Ｂ）；所述输入装置外壳（１１）、角接触轴承内座（６）和密封装置法兰盘（２２）三者在角接触轴承内座（６）的外圈法兰（３３）处固接，通过将Ｏ型圈（２３）压在密封装置法兰盘（２２）与角接触轴承外座（４）之间实现接触式填料密封；所述角接触轴承外座限位块（３）布置在角接触轴承外座（４）的右侧端面（３５）上且固定在角接触轴承外座（４）上，并与密封装置法兰盘（２２）右端伸出的限位块（３８）形成机械限位结构；所述谐波减速器由柔轮（５）、刚轮（７）和波发生器（８）组成，波发生器（８）套在谐波减速器输入端法兰盘（９）外壁上，柔轮（５）、谐波减速器输出端法兰盘（２９）和输出法兰盘（２７）三者固接；刚轮（７）套装在柔轮（５）上，且与角接触轴承内座（６）的内圈法兰（３２）固接，所述背靠背角接触轴承对（２４）套在角接触轴承内座（６）与角接触轴承外座（４）之间，左端轴承的内外圈分别靠在角接触轴承内座（６）与角接触轴承外座（４）相应位置的凸肩上，右端轴承的内外圈分别用角接触轴承内圈挡板（１）和角接触轴承外圈挡板（２）轴向紧固，角接触轴承内圈挡板（１）与角接触轴承内座（６）螺纹连接，角接触轴承外圈挡板（２）与角接触轴承外座（４）螺纹连接；所述旋转变压器传动装置（Ｅ）通过旋转变压器传动装置的旋转变压器输入轴（１０）...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙奎，黎田，刘宏，倪风雷，谢宗武，刘宇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]