一种电动机械臂的制作方法

本实用新型属于机器人技术领域，特别涉及一种电动机械臂。

背景技术：

类当今正面临着人口、资源和环境三大难题。随着各国经济的飞速发展和世界人口的不断增加，人类消耗的自然资源越来越多，陆地上的资源正在日益减少。为了生存和发展，海洋开发势在必行。海洋占地球表面积的71％，拥有14亿立方公里的体积。在海底及海洋中，蕴藏着极其丰富的生物资源及矿产资源。洋底的探测和太空探测类似，同样具有极强的吸引力、挑战性。

1991年，中国被联合国批准为第五个深海采矿先驱投资者，承担30万平方公里洋底的探测任务，并最终拥有对矿产资源最丰富的7.5万平方公里海域的优先开采权。中国政府已把海洋开发作为21世纪的国民经济与社会发展战略重点之一。

水下机器人以及水下机器人配套设施是多种现代高技术及其系统集成的产物，对于我国海洋经济、海洋产业、海洋开发和海洋高科技具有特殊的重要意义。水下机器人执行水下任务的一种极其重要工具就是水下机械臂。现有技术中的水下机械臂虽然能够达到轻质量的要求，但是由于结构的限制，导致其中的内部组件耐压能力不足，能够适合浅海作业，但不能用于深海作业。

技术实现要素：

本实用新型提供一种电动机械臂，用于解决现有技术中的机械臂在水中耐压能力不足的技术问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种电动机械臂，包括：

管体、底座和端盖，所述端盖和所述底座分别通过螺钉安装在所述管体的顶端以及底端；

安装座、铰接座、第一夹臂和第二夹臂，所述第一夹臂和所述第二夹臂的中部均铰接在所述安装座上且该第一夹臂的底端以及第二夹臂的底端均铰接在所述铰接座上；

所述安装座和所述铰接座均安装在所述管体上方，所述管体内还安装有驱动所述安装座相对于所述管体转动的第一驱动组件以及驱动所述铰接座相对于所述管体升降的第二驱动组件，所述第一驱动组件和所述第二驱动组件均与所述管体相连以将所述第一驱动组件和所述第二驱动组件所受轴向力传递至所述管体。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述第一驱动组件包括第一外转子电机、螺母和丝杠，所述第一外转子电机和所述螺母均安装在所述管体内且该螺母连接于所述第一外转子电机的输出法兰上，所述丝杠与所述螺母螺接且该丝杠穿过所述第一外转子电机，所述底座上设有限制所述丝杠转动的限制结构，所述丝杠的底端连接在所述限制结构上，所述丝杠的顶端穿过所述端盖以及安装座，所述铰接座连接在所述丝杠的顶部且该铰接座能相对于所述丝杠转动，所述螺母和所述底座之间通过第一传力组件进行连接以将所述螺母所受轴向力传递至所述底座。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述第一传力组件包括第一固定杆、第一电机安装板、第二固定杆、轴承座、第一推力轴承以及压板，所述压板连接在所述螺母的顶端，所述第一固定杆连接在所述底座上，所述第一电机安装板连接在所述第一固定杆的顶端，所述第一外转子电机安装在所述第一电机安装板上，所述第二固定杆设于所述第一电机安装板的顶面上，所述轴承座安装在所述第二固定杆的顶端，所述第一推力轴承安装在所述轴承座上并套在所述螺母外，所述压板压在所述第一推力轴承上。

进一步地，为了更好地实现本实用新型，所述限制结构为方管，所述丝杠的底端设有与所述方管适配的方型头，所述方型头插接在所述方管中。

进一步地，为了更好地实现本实用新型，还包括滑动轴承，所述滑动轴承通过螺钉安装在所述丝杠的顶端，所述铰接座与所述滑动轴承相连。

进一步地，为了更好地实现本实用新型，所述第二驱动组件包括第二外转子电机和旋转套筒，所述第二外转子电机安装在所述管体内，所述旋转套筒转动安装在所述端盖上且该旋转套筒的顶端伸出所述端盖，所述安装座安装于所述旋转套筒的顶端，所述旋转套筒的底端连接在所述第二外转子电机的输出法兰上，所述丝杠穿过所述第二外转子电机以及所述旋转套筒，所述旋转套筒与所述端盖之间通过第二传力组件进行连接以将所述旋转套筒所受轴向力传递至所述端盖。

进一步地，为了更好地实现本实用新型，所述第二传力组件包括第二推力轴承和压盖，所述端盖上设有轴承室，所述轴承室插接在所述管体内，所述旋转套筒转动穿接在所述轴承室中且该旋转套筒的外壁上设有轴肩，所述轴肩位于所述轴承室内，所述第二推力轴承安装在所述轴承室中，所述压盖连接在所述端盖底端并位于所述轴承室的底部开口处，所述压盖将所述第二推力轴承压紧于所述轴肩上。

进一步地，为了更好地实现本实用新型，所述轴承室中还安装有深沟球轴承，所述轴肩配合安装在所述深沟球轴承的内孔中。

进一步地，为了更好地实现本实用新型，所述旋转套筒的底端螺接有螺栓，所述第二外转子电机的输出法兰上连接有法兰盘，所受法兰盘上设有插孔，所述螺栓插接在所述插孔内。

进一步地，为了更好地实现本实用新型，所述丝杠与所述旋转套筒之间、所述旋转套筒与所述端盖之间、所述轴承室外壁与所述管体内壁之间以及所述底座与所述管体之间均设有密封圈。

本实用新型相较于现有技术具有以下有益效果：

本实用新型提供的电动机械臂，将底座和端盖分别通过螺钉安装在管体的底端和顶端，将第一夹臂和第二夹臂的中部分别铰接在安装座上，而且将第一夹臂的底端和第二夹臂的底端分别均铰接铰接座上，此时，驱动铰接座相对于安装座升降，便可以驱动第一夹臂和第二夹臂夹紧或者松开，该安装座和铰接座均位于管体的上方，管体中安装有第一驱动组件和第二驱动组件，其中，第一驱动组件驱动上述安装座相对于管体转动，进而驱动上述第一夹臂和第二夹臂组成的夹爪相对于管体转动，第二驱动组件则驱动上述铰接座相对于管体升降，这样，便可以驱动上述夹爪夹紧或者松开，上述第一驱动组件和第二驱动组件均与上述管体相连，从而将第一驱动组件和第二驱动组件所受轴向力传递至管体上，由于该电动机械臂使用时，管体为固定安装，故而采用上述结构，第一驱动组件和第二驱动组件所受轴向力将会传递至固定部件上，也即固定部件将会对第一驱动组件和第二驱动组件形成支撑，以避免第一驱动组件和第二驱动组件因为承受较大的轴向力而损坏，当该电动机械臂用于深海作业时，海水压力作用在安装座以及夹爪上形成的轴向力很大，也即传递至第一驱动组件和第二驱动组件的轴向力很大，但是轴向力又被传递至管体，从而则可以避免第一驱动组件和第二驱动组件被深海的高压损坏，故而该电动机械臂的耐压能力更强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例中的电动机械臂的结构示意图；

图2是图1所示结构的剖视图；

图3是图2中的a区域局部放大图；

图4是图2中的b区域局部放大图；

图5是图2中的c区域局部放大图；

图6是图2中的d区域局部放大图。

图中：

1-管体；2-底座；3-端盖；4-安装座；5-铰接座；6-第一夹臂；7-第二夹臂；8-第一外转子电机；9-螺母；10-丝杠；11-限制结构；12-第一固定杆；13-第一电机安装板；14-第二固定杆；15-轴承座；16-第一推力轴承；17-压板；18-滑动轴承；19-第二外转子电机；20-旋转套筒；21-第二推力轴承；22-压盖；23-轴承室；24-深沟球轴承；25-螺栓；26-密封圈；27-导套；28-线缆中转接头；29-第二电机安装板；30-法兰盘；31-第三固定杆。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

实施例1：

本实施例提供一种电动机械臂，包括管体1、底座2和端盖3，管体1、底座2和端盖3均是防水材料(譬如不锈钢)制成的结构件，端盖3和底座2分别通过螺钉可拆卸固定安装在管体1的底端和顶端，并且端盖3将管体1的顶端堵住，底座2将管体1的底端堵住。

还包括安装座4、铰接座5、第一夹臂6和第二夹臂7，其中，第一夹臂6和第二夹臂7正对设置且该第一夹臂6的中部以及该第二夹臂7的中部均铰接在上述安装座4上，而且该第一夹臂6的底端和第二夹臂7底端均铰接在上述铰接座5上，这样，通过驱动铰接座5相对于安装座4的升降，则可以驱动第一夹臂6和第二夹臂7组成的夹爪夹紧或者松开。

上述安装座4和上述铰接座5均安装在上述管体1上方，在上述管体1内安装有第一驱动组件和第二驱动组件，其中，第一驱动组件驱动上述安装座4相对于管体1转动，进而驱动上述第一夹臂6和第二夹臂7组成的夹爪相对于管体1转动，第二驱动组件则驱动上述铰接座5相对于管体1升降，这样，便可以驱动上述夹爪夹紧或者松开，上述第一驱动组件和第二驱动组件均与上述管体1相连，从而将第一驱动组件和第二驱动组件所受轴向力传递至管体1上，由于该电动机械臂使用时，管体1为固定安装，故而将第一驱动组件和第二驱动组件受到的轴向力均传递至外部固定部件上。

采用上述结构，第一驱动组件和第二驱动组件所受轴向力将会传递至固定部件上，也即固定部件将会对第一驱动组件和第二驱动组件形成支撑，以避免第一驱动组件和第二驱动组件因为承受较大的轴向力而损坏，当该电动机械臂用于深海作业时，海水压力作用在安装座4以及夹爪上形成的轴向力很大，也即传递至第一驱动组件和第二驱动组件的轴向力很大，但是轴向力又被传递至管体1，从而则可以避免第一驱动组件和第二驱动组件被深海的高压损坏，故而该电动机械臂的耐压能力更强。

实施例2：

本实施例作为实施例1的一种具体实施方式，本实施例中，上述第一驱动组件包括第一外转子电机8、螺母9和丝杠10，上述第一外转子电机8和螺母9均安装在管体1内，最佳地，该第一外转子电机8为谐波减速电机，上述螺母9通过螺钉连接在该第一外转子电机8的输出法兰上，并且螺母9位于第一外转子电机8的上方。上述底座2上设有限制结构11，该限制结构11插接在上述管体1内，丝杠10与上述螺母9螺接并穿过上述第一外转子电机8后连接上述限制结构11，限制结构11可以限制该丝杠10转动，这样，该螺母9在第一外转子电机8的驱动下转动时，则可以驱动丝杠10相对于管体1升降，该丝杠10的顶端穿过上述端盖3以及安装座4，上述铰接座5便连接在上述丝杠10的顶端，需要说明的时，上述安装座4实际上是与上述管体1连接在一起的，这样铰接座5在丝杠10的驱动下便能相对于安装座4上下移动，从而驱动上述第一夹臂6和第二夹臂7组成的夹爪夹紧或者松开。

另外，本实施例中的铰接座5能够相对于上述丝杠10的顶端转动，也即丝杠10能够带动铰接座5上下移动的同时，铰接座5还可以在丝杠10顶端转动。本实施例中的螺母9与底座2之间通过第一传动组件进行连接，从而将螺母9受到的轴向力传递至底座2上。

上述丝杠10和螺母9组成丝杠螺母传动副，以将上述第一外转子电机8的转动转换为直线移动并传递至铰接座5，从而驱动夹爪夹紧或者松开，丝杠10穿过第一外转子电机8连接上述限制结构11，这样则可以使得整体的结构更加紧凑。使用时，外部压力作用在丝杠10的顶端，而后传递至上述螺母9，由于螺母9通过第一传力组件与底座2连接，而底座2又是与管体1连接的，故而螺母9受到的轴向力将传递至底座2以及管体1上，从而不会通过丝杠10以及螺母9而对第一外转子电机8造成损伤。

作为本实施例的一种最佳实施方式，本实施例中的第一传力组件包括第一固定杆12、第一电机安装板13、第二固定杆14、轴承座15、第一推力轴承16以及压板17，上述第一固定杆12、第一电机安装板13、第二固定杆14、轴承座15、第一推力轴承16以及压板17均是不锈钢制成的结构件，均能承受很强的压力。

上述压板17通过螺钉连接在上述螺母9的顶端，这样，压板17和第一外转子电机8则分别位于螺母9的顶端和底端，上述第一固定杆12则通过螺钉连接在底座2上并插接在上述管体1内部，上述第一电机安装板13则通过螺钉安装在第一固定杆12的顶端，第一固定杆12的数量为多根，多根该第一固定杆12包围为上述第一外转子电机8且均匀分布，上述第一外转子电机8则通过螺钉悬吊安装在上述第一电机安装板13上并位于第一电机安装板13的下方。

上述第二固定杆14则是设置在上述第一电机安装板13的顶面上且呈竖直状态，第二固定杆14的数量也是多根，多根第二固定杆14将上述螺母9包围住且均匀分布，上述轴承座15则设置在该第二固定杆14的顶端，值得注意的是，该轴承座15为推力轴承座，上述第一推力轴承16便安装该轴承座15上，并且该第一推力轴承16套在上述螺母9外，上述压板17则是压在上述第一推力轴承16上。

通过上述结构，丝杠10作用于螺母9上的轴向作用力，经螺母9传递至压板17，而后压板17传递至第一推力轴承16，第一推力轴承16再传递至轴承座15，轴承座15再将该轴向力传递至第二固定杆14，第二固定杆14传递至第一电机安装板13，第一电机安装板13再将其传递至第一固定杆12，最后经第一固定杆12传递至底座2上，底座2通过螺钉连接在上述管体1上，这样，螺母9所受轴向力则最后传递在本实施例提供的电动机械臂的外壳上。上述底座2上设有安装位，安装使用时，利用该安装位与其余关节或者部件进行连接，则可以将本实施例提供的电动机械臂安装好。由于底座2和外物连接，故而上述螺母9受到的轴向力则是传递至外物上，从而避免对第一外转子电机8造成损伤，以使得本实施例提供的电动机械臂的耐压能力更强。

值得注意的是，本实施例中，在上述底座2上安装有线缆中转接头28，该线缆中转接头28用于插接给第一外转子电机8供电的线缆，以驱使第一外转子电机8运转。

实施例3：

本实施例作为实施例2的一种具体实施方式，本实施例中的限制结构11为竖直设置在上述底座2上的方管，在上述丝杠10的底端设有与该方管适配的方型头，该方型头则是配合插接在上述方管中，使用方管内壁对方型头的限制作用，则使得方型头只能在方管中上下移动而不能转动，从而使得丝杠10只能上下移动而不能转动。

实施例4：

本实施例作为实施例2的一种更优实施方式，本实施例中，在上述丝杠10的顶端通过螺钉安装有一个与其同轴的滑动轴承18，上述铰接座5则连接在该滑动轴承18上，从而实现铰接座5能够相对于丝杠10转动且丝杠10能够带动铰接座5上下移动的效果，并且，通过该结构，则可以使得铰接座5在丝杠10上的转动更加灵活。

实施例5：

本实施例作为上述实施例的一种具体实施方式，本实施例中的第二驱动组件包括第二外转子电机19和旋转套筒20，上述第二外转子电机19安装在管体1内，旋转套筒20转动安装在上述端盖3上且该旋转套筒20的顶端伸出上述端盖3，上述安装座4通过螺钉安装在旋转套筒20的顶端，在该旋转套筒20的底端连接在上述第二外转子电机19的输出法兰上，该第二外转子电机19也通过上述线缆供电，当第二外转子电机19通电运行时，其将带动上述旋转套筒20在端盖3上旋转，从而带动上述安装座4相对于管体1旋转，第一夹臂6和第二夹臂7连接在安装座4上，这样，便可以带动第一夹臂6和第二夹臂7组成的夹爪相对于管体1旋转。以使得该夹爪可以从不同角度去夹持物体。

上述旋转套筒20与端盖3之间通过第二传力组件进行连接，从而将旋转套筒20受到的轴向力传递至端盖3。实际使用时，则是安装座4受到外部物体的轴向压力，安装座4传递至旋转套筒20，再经上述第二传力组件传递后，旋转套筒20受到的轴向力将会传递至端盖3，而端盖3则是与管体1连接在一起，故而旋转套筒20受到的轴向力传递至管体1以及底座2上，以避免旋转套筒20受到的轴向力传递至第二外转子电机19而造成第二外转子电机19损伤。

作为本实施例的一种最佳实施方式，本实施例中，在上述第一电机安装板13的顶壁上还竖直设有第三固定杆31，该第三固定杆31的数量也是多根，多根第三固定杆31包围住第二固定杆14并且第三固定杆31的长度大于第二固定杆14，在该第三固定杆31的顶端安装有第二电机安装板29，上述第二外转子电机19便是通过螺钉安装在该第二电机安装板29上，这样，第二外转子电机19则是位于第一外转子电机8的上方，以使得结构更加紧凑。上述丝杠10穿过上述第二外转子电机19和旋转套筒20并伸出。

作为本实施例的一种最佳实施方式，本实施例中的第二传力组件包括第二推力轴承21和压盖22，上述端盖3上设有轴承室23，当端盖3安装在管体1上端时，上述轴承室23插接在上述管体1内部，上述旋转套筒20则是转动插接在该轴承室23内的，上述第二推力轴承21则安装在该轴承室23中，上述旋转套筒20的外壁上设有轴肩，该第二推力轴承21的上表面则是与轴肩的下表面紧贴，上述压盖22通过螺钉连接在上述轴承室23的顶端(也即端盖3的底端)并将轴承室23的底部开口封住，该压盖22则于上述第二推力轴承21的下表面紧贴。采用该种结构，旋转套筒20受到的轴向力通过轴肩传递至第二推力轴承21上，第二推力轴承21又将该轴向力传递至压盖22上，压盖22与端盖3是连接在在一起的，故而旋转套筒20承受的轴向力则传递至端盖3上，从而避免旋转套筒20受到的轴向力传递至第二外转子电机19。

这样，第一外转子电机8和第二外转子电机19均不会承受轴向力，故而使得本实施例提供的电动机械臂在水中的耐压能力更强。

作为本实施例的一种更优实施方式，由于旋转套筒20将会相对于端盖3以及轴承室23产生旋转，为了使得旋转套筒20转动时受到的摩擦力更小，本实施例中，在上述轴承室23中还安装头深沟球轴承24，上述轴肩则配合插接在该深沟球轴承24的内孔中。

实施例6：

本实施例作为上述实施例的一种更优实施方式，本实施例中，在上述丝杠10与旋转套筒20之间、在旋转套筒20与端盖3(轴承室23内壁)之间、在轴承室23外壁与管体1内壁之间以及底座2与管体1之间均设有密封圈26，从而避免水从丝杠10与旋转套筒20之间、在旋转套筒20与端盖3(轴承室23内壁)之间、在轴承室23外壁与管体1内壁之间以及底座2与管体1之间渗透进入管体1而损伤第一外转子电机8和第二外转子电机19。值得注意的是，本实施例提供的密封圈29均是能够承受高水压的密封圈。另外，上述丝杠10与旋转套筒20之间的密封圈26以及旋转套筒26与端盖3之间的密封圈26均是旋转密封圈，其能够在转动的时候产生密封。

本实施例作为实施例5的一种最佳实施方式，本实施例中，在上述旋转套筒20的底端螺接有螺栓25，螺栓25的数量为多根，多根螺栓25均匀分布且每根螺栓25均凸出上述旋转套筒20的下表面。在上述第二外转子电机19的输出法兰上通过螺钉连接有法兰盘30，该法兰盘30上设有竖直的插孔，插孔的数量也是多个且与多根螺栓25一一对应，每个插孔中分别插接一根螺栓25。利用插孔孔壁对螺栓25的限制作用，从而实现利用第二外转子电机19驱动旋转套筒20转动的目的，此时，旋转套筒20与法兰盘30之间的连接并非硬连接，进一步减小对第二外转子电机19的影响。

作为本实施例的一种更优实施方式，本实施例中，在每根螺栓25外均套接有一个导套27，该导套27的外径稍小于上述插孔的孔径，使用时，则是导套27和螺栓25配合插接在插孔中，在导套27的外壁与插孔的内壁之间还具有一定的间隙，从而保证旋转套筒20与法兰盘30不会因为较差的安装位置、同轴度而导致转动不畅或者卡死的现象。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型记载的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。