一种多关节柔性水下机械手关节单元结构的制作方法

本实用新型涉及一种关节单元结构，具体是一种多关节柔性水下机械手关节单元结构。

背景技术：

机械手关节单元是机械手组成的基本单元，机械手关节单元的结构决定了机械手整体结构的优劣，因此机械手关节单元的结构设计对于机械手整体的结构具有十分重要的意义。对于多关节柔性水下机械手，质量轻、自由度多、柔性高是其相交于传统刚性机械手的最大优势，因此在进行机械手关节单元的结构设计必须强调轻量化。

技术实现要素：

本实用新型提供一种多关节柔性水下机械手关节结构，目的在于解决现有水下作业机械臂的柔性差、自由度低以及环境适应性能差的问题。

本实用新型技术方案的具体内容如下：

本实用新型包括联接端盖、中间单元、内筒、内壳以及挡片，以中间单元的两轴端为支撑，联接端盖通过其轴端圆槽定位，同时联接端盖和中间单元侧面分别开有联接端盖侧壁孔、中间单元侧壁孔，用于安装紧固件。挡片安装在中间单元的内腔，其一个表面和联接端盖的下表面接触，并通过联接端盖的下表面定位防止其转动。内筒两端和挡片的另一端面接触，挡片的该端面开有和内筒外径一样大小的挡片圆槽，该挡片圆槽能够对安装在其内壁的内筒定位，防止其周向运动。内壳安装在中间单元的内腔，两端面和联接端盖的下表面接触，并通过联接端盖的下表面定位防止其轴向运动，内壳的内壁和挡片外圆周面接触，并对其产生周向定位作用。

进一步说，所述的联接端盖为中通圆结构，端面沿中轴线均匀开有3n个联接端盖阶梯孔，联接端盖阶梯孔用于安装柔性绳，1≤n≤12，联接端盖下表面外圆切除了部分实体形成凹形结构，用于联接端盖和中间单元的定位，中通圆做成上下半圆结构，中间留有挡板，挡板用于固定挡片，使挡片不会在联接端盖中通圆中转动。联接端盖上表面加工有两个联接端盖耳板，联接端盖耳板用于和万向节链接件的连接，联接端盖阶梯孔内安装有外径和其相同的陶瓷轴套。

进一步说，所述的中间单元为薄壁圆筒，两轴端出开有圆槽，同时在两轴端圆周面上开有通孔。

进一步说，所述的内筒为空心圆筒结构，内筒沿着圆周面上均匀开有内筒侧壁孔，沿着内筒轴向方向，镜像列相同的内筒侧壁孔，每个相邻的内筒侧壁孔之间都开有内筒侧壁槽。

进一步说，所述的内壳为薄壁圆筒结构。

进一步说，所述的挡片为圆片结构，挡片开有中间通孔，中间通孔一面挖有挡片圆槽，挡片外圆挖空并开有挡片槽。

本实用新型的有益效果：

1、整个关节单元结构在满足强度要求的前提下，为减少机械手质量，主要零件都采用挖空处理，因此关节单元的自重相较传统的水下作业机械臂很小。

2、关节单元内筒安装在薄壁圆筒状的中间单元内部，内筒外壁做过镂空处理，这种结构的优点在于能够在内筒里放置油囊，多关节柔性水下机械手在水下完成作业上浮时，通过往油囊充油增加浮力，减轻电机负载，利于装置上浮。

3、实际作业时，关节单元在柔性绳的控制下偏转，柔性绳和联接端盖阶梯孔之间发生摩擦，摩擦频繁的情况下，联接端盖阶梯孔会发生疲劳破坏，不利于零部件的使用寿命，因此本实用新型提出在联接端盖阶梯孔中安装硬度高的陶瓷轴承。这样就减少联接端盖阶梯孔的磨损，大大提高零部件使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的整体机械手结构图；

图2是本实用新型的关节单元结构图；

图3a和图3b是联接端盖的结构图；

图4是内筒的结构图；

图5a和图5b是挡片的结构图；

图6是中间单元的结构图；

图中：1-关节单元，2-联接端盖，3-万向节螺钉，4-轴套，5-万向节链接件，6-陶瓷轴套，7-柔性绳，8-内筒，9-挡片，10-内壳，11-中间单元，12-联接端盖阶梯孔，13-联接端盖侧壁孔，14-联接端盖耳板，15-内筒侧壁孔，16-内筒侧壁槽，17-挡片中间通孔，18-挡片槽，19-挡片圆槽，20-中间单元侧壁孔。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，机械手臂体由六个相同的关节单元1重复串联构成，相邻的关节单元1通过万向节链接件5连接在一起。每个关节单元1能够实现两个自由度方向的运动。图1给出六个关节单元的机械手，实际作业时可以根据实际工况在机械手末端增减相同关节单元1，从而增减机械手作业长度和自由度。

如图2所示为关节单元1的结构，由图中易知，每个关节单元1包括联接端盖2、万向节螺钉3、轴套4、万向节链接件5、陶瓷轴套6、柔性绳7、内筒8、挡片9、内壳10以及中间单元11。中间单元11作为关节单元1的基本骨架，是其他零部件的支撑关键。以中间单元11的两轴端为支撑，联接端盖2通过其轴端圆槽定位，同时联接端盖2和中间单元11侧面分别开有联接端盖侧壁孔13、中间单元侧壁孔20，用于安装紧固件。挡片9安装在中间单元11的内腔，其一个表面和联接端盖2的下表面接触，并通过联接端盖2的下表面定位防止其转动。内筒8两端和挡片9的另一端面接触，挡片9该端面开有和内筒8外径一样大小的挡片圆槽19，该挡片圆槽19能够对安装在其内壁的内筒8定位，防止其周向运动。内壳10安装在中间单元11的内腔，两端面和联接端盖2的下表面接触，并通过联接端盖2的下表面定位防止其轴向运动，内壳10的内壁和挡片9外圆周面接触，并对其产生周向定位作用。万向节链接件5通过万向节螺钉3和联接端盖2连接，保证关节单元1两自由度的运动。柔性绳7穿过联接端盖阶梯孔12，同时联接端盖阶梯孔12内安装有外径和其相同的陶瓷轴套6。

如图3a、3b，联接端盖2为中通圆筒结构，端面沿中轴线均匀开有3n个联接端盖阶梯孔12，1≤n≤12，联接端盖阶梯孔12用于安装柔性绳7，联接端盖2下表面外圆切除了部分实体形成凹形结构，该结构主要是利于联接端盖2和中间单元11的定位。联接端盖2中通部分留有部分缺口，缺口的作用是能够固定挡片9，使挡片9不会在联接端盖2中通部分中转动。联接端盖2上表面加工有两个联接端盖耳板14，联接端盖耳板14是用于和万向节链接件5的连接。联接端盖2侧面开有联接端盖侧壁孔13，联接端盖侧壁孔13的作用在于连接联接端盖2和中间单元11。

如图4，内筒8为空心圆筒结构，内筒8沿着圆周面上均匀开有内筒侧壁孔15，沿着内筒8轴向方向，镜像5列相同的内筒侧壁孔15。每个相邻的内筒侧壁孔15之间都开有内筒侧壁槽16。

如图5a、图5b，挡片9为圆片结构，挡片9开有中间通孔17，中通孔17的一侧开有挡片圆槽19，同时为了减轻关节单元1的自重，挡片9外圆挖空出挡片槽18。

如图6，中间单元11为薄壁圆筒结构，其两轴端开有圆槽，并在两轴端的圆周面上开有中间单元侧壁孔20。

实施例：

如图2所示，将联接端盖2通过中间单元11的一轴端安装，中间单元11两轴端都开有圆槽，开槽深度刚好使得中间单元11的轴端外径和联接端盖2外圆内径相等，联接端盖2伸入中间单元11后，圆槽便对联接端盖2进行轴向定位。联接端盖2和中间单元11的周向分别开有联接端盖侧壁孔13、中间单元侧壁孔20，用于安装两者之间的紧固件。该联接端盖2和中间单元11的一端固定后，中间单元11的该侧端面封闭。将内壳10从中间单元11的另一端开放端面伸入，内壳10的伸入面和联接端盖2的下表面接触后轴向即被定位完成。将挡片9没有开挡片圆槽19的一面从中间单元11的开放端面伸入，挡片9的伸入面和联接端盖2下表面接触，并通过联接端盖2的下表面定位防止其转动。挡片9的外圆面和内壳10内壁接触，对内壳10起到周向定位作用。内筒8从中间单元11的开放端面伸入，内筒8的伸入面和挡片9的挡片圆槽19接触。挡片圆槽19对内筒8的轴向和周向进行定位。同理，按照挡片9、联接端盖2的顺序依次安装到中间单元11的开放端面即完成关节单元1的内部安装。陶瓷轴套6装入联接端盖阶梯孔12内后，然后将柔性绳7穿入到陶瓷轴套6内。此处安装陶瓷轴套6的作用在于关节单元1在运动过程中，柔性绳7与联接端盖阶梯孔12发生摩擦，陶瓷轴套6材质比较硬，避免联接端盖阶梯孔12直接磨损，增强联接端盖2的使用寿命。万向节链接件5通过万向节螺钉3和联接端盖2连接。