一种带双连杆的水下机械臂

1.本实用新型涉及机械臂领域，更具体地，涉及一种带双连杆的水下机械臂。


背景技术：

2.机械臂作为移动执行机构的机械装置，其是一个多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统，因其独特的操作灵活性,已在工业装配、安全防爆等领域得到广泛应用。部分机械臂采用铰链机构实现机械臂的组装，结构简单且生产成本低；但是这类机械臂在臂长增加后容易出现稳定性差和负载不足的弊端，使这类机械臂的应用范围受到了限制；而部分电机虽然采用了拉杆辅助机构实现机械臂的组装，此结构增加了机械臂的提高机械臂整体的稳定性和负载能力，使第一机械臂和第二机械臂的臂长可以进一步延伸，扩展使用范围，但这类机械臂容易造成的机械臂操作灵活性不足。
3.机械臂应用于海洋作业时，由于海洋作业的情况更复杂，因此对机械臂自身各种部件的重量会影响机械臂负载能力，同时复杂的水下环境对机械臂操作的灵活性有更高的要求。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种带双连杆的水下机械臂，提高机械臂负载能力的同时机械臂的灵活性更高。
5.一种带双连杆的水下机械臂，包括第一机械臂、第二机械臂、机械臂爪组件，所述第二机械臂与所述机械臂爪组件连接，还包括安装在第一机械臂上的第一动力驱动装置、设置在所述第一机械臂以及第二机械臂外侧的双连杆结构；所述第一机械臂与所述第二机械臂活动连接；双连杆结构包括两个分别设置在第一机械臂两外侧的连杆组件，每个所述连杆组件两端分别与第一动力驱动装置的输出轴、第二机械臂铰接，所述连杆组件与所述第二机械臂铰接处和第一机械臂与所述第二机械臂的活动连接处不靠近。
6.本实用新型提供的带双连杆的水下机械臂通过在第一机械臂与第二机械臂外侧设置的双连杆结构，外侧安装双连杆结构可以将第一动力驱动装置放在第一机械臂任意合适的位置，减少第一机械臂与第二机械臂连接关节负载；可以将所述第一动力驱动装置放在第一机械臂上再用双连杆结构连接第一机械臂和第二机械臂的连接关节处，使第一机械臂和第二机械臂的连接关节更加灵活，进一步使工作时第一动力驱动装置驱动所述双连杆结构从而实现第二机械臂的抬升，提高了第一动力驱动装置的有效输出功率，以此提高带双连杆的水下机械臂负载能力。
7.进一步，所述第一机械臂包括相互平行设置的两个支撑架，两个支撑架顶部与所述第二机械臂活动连接，第一动力驱动装置安装在两个支撑架之间并位于支撑架的中上部，连杆组件设置在对应支撑架的外侧，所述第一动力驱动装置两端的输出轴分别穿过两个支撑架与双连杆结构铰接。将第一动力驱动装置安装在两个支撑架之间并位于支撑架的中上部，能够以同样的动力可带更重的物体，减少第二机械臂完全伸展时重心前移给所述
第一机械臂带来更大的负载，提高机械臂负载能力。
8.进一步，每个所述连杆组件包括第一连杆与第二连杆，所述第一连杆一端与第二连杆一端铰接，所述第一连杆另一端与所述第一动力驱动装置的输出轴铰接；所述第二连杆另一端在支撑架的外侧并与所述第二机械臂铰接且不位于所述第一机械臂与所述第二机械臂的活动连接处，以此形成以第一连杆、第二连杆、第一机械臂和第二机械臂连接的平面四杆机构，其制造结构简单，造价便宜，连杆组件的承载能力强。
9.进一步，所述第一连杆为直杆，所述第二连杆为弯杆，便于所述连杆组件的设计，有效克服所述连杆组件转动过程出现死点。
10.进一步，所述第二机械臂包括力臂和侧板组件、动力驱动装置安装架、力臂安装架、第二动力驱动装置、第一旋转机构；所述侧板组件包括相互平行设置的两个侧板；每个侧板包括铰接所述双连杆结构的前段、活动连接所述第一机械臂的中段和安装所述力臂安装架的后段；所述动力驱动装置安装架安装在两个侧板之间，所述第二动力驱动装置安装在所述动力驱动装置安装架一端；第一旋转机构通过动力驱动装置安装架、力臂安装架安装，且其一端活动连接第二动力驱动装置、另一端穿过力臂安装架后与力臂连接；所述力臂另一端活动连接机械臂爪组件；所述动力驱动装置安装架支撑第二动力驱动装置，将第二动力驱动装置进行相对于所述力臂后置反配重，降低了第二动力驱动装置的无效负重，提高了第二动力驱动装置的有效输出功率，使第二动力驱动装置的输出轴驱动所述力臂相对所述侧板组件上的第一机械臂转动；而所述侧板组件与所述双连杆结构的连接位置则可以使所述双连杆结构传动至所述侧板组件时，更加灵活。
11.进一步，所述第一旋转机构套设有限位件，所述限位件固定在所述力臂安装架上，所述限位件可以限制所述第一旋转机构的位置不会因为转动时脱落，同时，所述限位件固定在所述力臂安装架上，可以支撑被其套住的所述第一旋转机构。
12.进一步，所述机械臂爪组件包括第三动力驱动装置、机械臂爪安装架、末端爪，所述机械臂爪安装架安装在所述第二机械臂上；所述第三动力驱动装置安装在所述机械臂爪安装架上；所述末端爪铰接所述第三动力驱动装置的输出轴，所述末端爪被所述第三动力驱动装置的输出轴驱动，使所述末端爪相对于所述第二机械臂转动，进一步，增加所述带双连杆的水下机械臂的灵活性。
13.所述第一机械臂、第二机械臂均设有用于减轻自重或连接悬浮物的开孔和/或开槽，为了减少结构的自重，第一机械臂与第二机械臂都有若干的开孔以及中间都留有大量开槽，所有开孔和开槽都是在不影响材料刚度和结构强度的情况下进行的，且所有开孔和开槽都可以穿过螺丝，可在中间填充固定浮力材料，经过合适的配比，可将所述带双连杆的水下机械臂在水中重量配比为悬浮状态，即无自重状态，以使带双连杆的水下机械臂所使用的动力驱动装置的大部分动力都可用来抓取物体，无需或者只需分配极少动力用于支持机械臂的自重，减少自重对自身负载的影响，提高带双连杆的水下机械臂的负载能力。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：提高带双连杆的水下机械臂整体的负载能力且其灵活性高，能降低减少第二机械臂自重对第一机械臂的影响；对水下作业时适应性更强，同时减少自重对自身负载的影响。
附图说明
15.图1为带双连杆的水下机械臂的结构图。
16.图2为第二机械臂的结构图。
17.图3为底座的正视图。
18.图4为底座的侧视图。
19.图5为第一机械臂与第二机械臂的开孔或开槽图。
20.图中，第一机械臂100、支撑架110、开孔130、开槽140、
21.第二机械臂200、力臂210、侧板221、动力驱动装置安装架230、力臂安装架240、第二动力驱动装置250、第一旋转机构260、垫片261、第一法兰盘262、传动轴263、轴承限位板 264、第二法兰盘265、开孔270、开槽280、机械臂爪300、第三动力驱动装置310、机械臂爪安装架320、末端爪330、双连杆结构400、第一连杆410、第二连杆420、第一动力驱动装置500、底座600、底座支架610、基座620、承重架630、第四动力驱动装置640、平面轴承650、第一限位件651、第二限位件652、第三旋转机构660、第三联轴器661、第二承重轴承662、第三限位件663、第四旋转机构670、第四联轴器671、第三承重轴承672、第四限位件673、第五动力驱动装置680、第六动力驱动装置690。
具体实施方式
22.本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
23.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
24.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
25.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
26.实施例1
27.如图1所示，本实施例提供一种带双连杆的水下机械臂，包括：
28.第一机械臂100、第二机械臂200、机械臂爪组件300，所述第二机械臂200与所述机械臂爪组件300连接，还包括安装在第一机械臂100上的第一动力驱动装置500、设置在所述第一机械臂100以及第二机械臂200外侧的双连杆结构400；所述第一机械臂100与所述第二机械臂200活动连接；所述双连杆结构包括两个分别设置在第一机械臂100外侧的连杆组件，所述连杆组件两端分别与第一动力驱动装置500的输出轴、第二机械臂200铰接，所述连
连接；所述力臂210另一端连接机械臂爪组件300，所述动力驱动装置安装架230支撑第二动力驱动装置250，将第二动力驱动装置250机进行相对于所述力臂210后置反配重，降低了第二动力驱动装置250的无效负重，提高了第二动力驱动装置250的有效输出功率，使第二动力驱动装置250的输出轴驱动所述力臂210相对所述侧板组件上的第一机械臂100转动；而所述侧板组件与所述双连杆结构400的连接位置则可以使所述双连杆结构400传动至所述侧板组件时，更加灵活。
35.根据上述方案，可选的，所述第二动力驱动装置250为防水电机，可根据实际使用需要，选择其他类型的电机或驱动装置，通过防水包装或设计可以用于水下工作。
36.可选的，所述第一旋转机构260包括第一法兰盘262、传动轴263、轴承限位板264、轴承、第二法兰盘265和若干垫片261，轴承套在传动轴263上，传动轴263一端通过第一法兰盘262和垫片261安装在动力驱动装置安装架230上，该传动轴263的一端连接所述第二动力驱动装置250的输出轴，轴承通过位于力臂安装架240两侧的轴承限位板264安装在传动轴263另一端，传动轴263另一端通过第二法兰盘265和垫片261连接力臂210一端。
37.作为优选方案，所述第一旋转机构260套设有轴承限位件264，所述限位件264固定在所述力臂安装架240上；可选的，所述轴承限位件264为限位环,可根据实际所述第一旋转机构 260的类型选择对应的轴承限位件264；所述轴承限位件264可以限制所述第一旋转机构260 的位置不会因为转动时脱落，同时，所述轴承限位件264固定在所述力臂安装架240上，可以支撑与被其套住的所述第一旋转机构260，使所述第一旋转机构260更好的传动。
38.作为优选方案，所述机械臂爪组件300包括第三动力驱动装置310、机械臂爪安装架320、末端爪330，所述机械臂爪安装架320安装在所述第二机械臂200上，具体地，所述机械臂爪安装架320安装在力臂210上；所述第三动力驱动装置310安装在所述机械臂爪安装架320；所述末端爪330铰接所述第三动力驱动装置310的输出轴，所述末端爪330被所述第三动力驱动装置310的输出轴驱动，使所述末端爪330相对于所述第二机械臂200转动，可选的，第三动力驱动装置310可以是防水电机，可根据实际情况使用还可以是其他类型的驱动装置，比如各种类型的电机，通过防水包装或设计可以用于水下工作；进一步，增加所述带双连杆的水下机械臂的灵活性。
39.作为优选方案，如图5所示，所述第一机械臂100设有用于减轻自重或连接悬浮物的开孔130和/或开槽140、第二机械臂200设有用于减轻自重或连接悬浮物的开孔270和/或开槽280；具体的，开孔270和/或开槽280设置在支撑架110、力臂210上。为了减少结构的自重，第一机械臂100与第二机械臂200都有若干的开孔以及中间都留有大量开槽，所有开孔和开槽都是在不影响材料刚度和结构强度的情况下进行的，且所有开孔和开槽都可以穿过螺丝，可在中间填充固定浮力材料，经过合适的配比，可将所述带双连杆的水下机械臂在水中重量配比为悬浮状态，即无自重状态，以使带双连杆的水下机械臂所使用的动力驱动装置的大部分动力都可用来抓取物体，无需或者只需分配极少动力用于支持机械臂的自重，减少自重对自身负载的影响，提高带双连杆的水下机械臂的负载能力。
40.结合图1、2所示，本实施例的带双连杆的水下机械臂装配过程如下：
41.所述机械臂爪安装架320安装在所述力臂210一端；所述第三动力驱动装置310安装在所述机械臂爪安装架320；所述末端爪330铰接所述第三动力驱动装置310的输出轴；第一旋转机构260第一法兰盘262、传动轴263、轴承限位板264、轴承、第二法兰盘265和若干垫
片261组装好后，所述力臂210另一端连接传动轴263另一端；传动轴263的一端固定在与所述动力驱动装置安装架230一端；所述第二动力驱动装置250安装在所述动力驱动装置安装架230另一端；所述第二动力驱动装置250的输出轴连接传动轴263。所述动力驱动装置安装架230安装在两个相对平行设置的所述侧板221之间并位于其前段；所述第一动力驱动装置500安装在相对平行设置的一支撑架110、另一支撑架120之间并位于支撑架的中上部；支撑架110、另一支撑架120相对的外侧以及所述侧板组件相对的外侧分别安装有所述连杆组件；每个连杆组件中的所述第一连杆410一端与第二连杆420一端铰接，所述第一连杆410另一端与所述第一动力驱动装置500的输出轴一端铰接，所述第二连杆420另一端在支撑架的外侧并与所述侧板221铰接且位于所述侧板221的前段，所述力臂安装架240在所述两个侧板221的后段；所述支撑架110、另一支撑架120的顶部与两个所述侧板221的中段活动连接。所述第三承重轴承263套设有限位件290，所述限位件290固定在所述力臂安装架240上。
42.如图5，所述第一机械臂100设有用于减轻自重或连接悬浮物的开孔130和/或开槽140、第二机械臂200设有用于减轻自重或连接悬浮物的开孔270和/或开槽280。
43.本实施例的带双连杆的水下机械臂，工作过程如下：
44.通过第一动力驱动装置500的驱动使得每个连杆组件的第一连杆410转动第二连杆420；第二连杆420再转动侧板221，侧板221相对于第一机械臂100转动，以此使每个连杆组件的运动带动第二机械臂200以第一机械臂100为基准进行运动，抬升第二机械臂200；通过第二动力驱动装置250的驱动使得传动轴263转动带动所述力臂210转动，以此实现力臂210 相对于所述力臂210相对第二动力驱动装置250可以360度旋转，最后带动与力臂210连接的机械臂爪安装架320；通过第三动力驱动装置310的驱动，使得末端爪330相对第三动力驱动装置转动。
45.在具体实施过程中，结合图3、4所示，所述第一机械臂100的两个支撑架底部安装在一个底座上，所述底座600包括底座支架610；基座620；承重架630；第四动力驱动装置 640；平面轴承650；第三联轴器661；第二承重轴承662；第四联轴器671；第三承重轴承 672；第五动力驱动装置680；第六动力驱动装置690；第一限位件651；第二限位件652；第三限位件663；第四限位件673。所述基座620通过平面轴承650设于底座支架610上；所述基座620上分别安装有所述承重架630、所述第四动力驱动装置640；所述第五动力驱动装置 680、所述第六动力驱动装置690安装在所述基座两侧；所述第四动力驱动装置640的输出轴与平面轴承650连接；所述第三联轴器661一端连接所述第五动力驱动装置680的输出轴且中间穿过一支撑架110底部后固定在支撑架110上；所述第四联轴器671一端连接所述第六动力驱动装置690的输出轴且中间穿过另一支撑架120底部后固定在支撑架120上；所述第三联轴器661另一端与第四联轴器671另一端连接且中间穿过所述第二承重轴承662以及第三承重轴承672、再穿过所述承重架630；所述第二承重轴承662、第三承重轴承672分别固定安装在所述承重架630上。所述平面轴承650与基座620、底座支架610连接的两端套接有第一限位件651、第二限位件652，所述第一限位件651、第二限位件652分别固定在底座支架610和基座620上。所述第二承重轴承662与所述第三承重轴承672连接所述承重架630 的两端套接有第三限位件663、第四限位件673；所述第三限位件663、第四限位件673分别固定在所述承重架630上。
46.本实施例中的底座，工作过程如下：
47.通过所述第四动力驱动装置640驱动基座620相对底座支架610可以360度旋转，使安装在基座620上转动带动第一机械臂100的两个支撑架底部，从而使第一机械臂100在水平面上可360度旋转；第三动力驱动装置680、第四动力驱动装置690同时工作，可以分别驱动第三联轴器661、第四联轴器671；第三联轴器661、第四联轴器671分别带动支撑架110、支撑架120，同时为抬升第一机械臂100提供驱动力，使第一机械臂100可以在所述底座的垂直面上转动。
48.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。凡在本实用新型权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。