5]其中，第一框架52a通过螺钉连接到大臂壳体I上，大臂减速机51a输出轴的扭矩大臂减速机联轴器51d传递给第一丝杆52c，转变为第一丝杆52c的轴向力，第一丝杆滑块52d随之克服第一连杆52e的作用力进行移动，通过铰接的第一连杆52e推动抱箍52f进行俯仰运动；第一丝杆传动机构相当于对大臂减速机51a的输出进行了进一步的减速，降低了行星齿轮箱的扭矩要求。
[0026]参照图3所示，所述回转控制装置6包括设于小臂壳体2内的回转驱动单元；所述回转驱动单元包括设有小臂壳体2内的小臂减速机61a、小臂电机61b和小臂编码器61c ;所述小臂壳体2的前部通过螺钉安装有小臂密封法兰21、小臂减速机法兰22和小臂套筒23 ;所述小臂壳体2的后部安装有水密电连接器；所述小臂减速机61a通过螺钉固定于小臂减速机法兰22上；所述小臂套筒23的端部安装有挡板25 ;所述小臂套筒23内间隙配合有滑动轴承26 ;所述腕部壳体3的后部间隙配合于滑动轴承26内；所述腕部壳体3的后端部一体成型有联轴部31，联轴部31依次贯穿挡板25、小臂密封法兰21和小臂减速机法兰22与小臂减速机61a的输出轴连接；所述小臂密封法兰21与联轴部31之间设有安装有密封圈。
[0027]其中，滑动轴承26与小臂套筒23为间隙配合，腕部壳体3后部的联轴部31穿过滑动轴承26内孔，直到联轴部31的轴肩靠紧滑动轴承26的法兰端面，挡板25用螺栓固定到腕部壳体3上，再将小臂套筒23通过螺钉连接到小臂壳体2上，这样便限制了腕部壳体3的轴向运动，且由小臂套筒23承受腕部和爪部重量产生的弯矩。
[0028]参照图4所示，所述开合控制装置7包括设有腕部壳体3内的开合驱动单元和设有腕部壳体3前部并与开合控制器传动连接的第二丝杆传动机构；所述腕部壳体3的前部通过螺钉固定有腕部密封法兰32和腕部减速机法兰33 ;所述开合驱动单元通过螺钉与腕部减速机法兰33连接；所述第二丝杆72c传动机构通过螺钉与腕部密封法兰32连接。
[0029]所述开合驱动单元包括设于腕部壳体3内的腕部减速机71a、腕部电机7Ib和腕部编码器71c ;所述腕部减速机71a通过螺钉固定于腕部减速机法兰33上；所述腕部减速机71a的输出轴上安装有腕部减速机联轴器71d，腕部减速机联轴器71d依次穿过腕部减速机法兰33和腕部密封法兰32延伸至腕部壳体3外部；所述腕部密封法兰32与腕部减速机联轴器7Id之间安装有密封圈。
[0030]所述第二丝杆传动机构包括通过螺钉与腕部密封法兰32连接的第二框架72a、通过螺钉固定于第二框架72a内的第二端块组72b、安装于第二端块组72b上的第二丝杆72c、套设于第二丝杆72c上的第二丝杆滑块72d和连接第二丝杆滑块72d和手爪4的第二连杆72e。
[0031]值得强调的是，所述开合控制装置7与俯仰控制装置5的工作原理相同，均是通过丝杆传动机构将减速机输出轴的回转运动转化成丝杆的上滑块的直线运动进而通过连杆实现相应动作。
[0032]综合图1?图4所示的一种水下三自由度机械臂利用行星减速电机作为动力源，结构紧凑可靠，装拆方便，动作启停平滑，适用于中小型水下机器人；采用丝杠滑块机构代替常规的锥齿结构，作为俯仰关节和开合关节的传动件，相当于对电机实行了进一步的减速，降低了齿轮箱的扭矩要求，且免去了采用锥齿结构带来的齿轮箱密封问题；旋转关节采用套筒和滑动轴承26的方式对腕部壳体3进行支承，使该关节运行时可靠稳定。
[0033]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作出任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种水下三自由度机械臂，其特征在于:包括大臂壳体(I)、小臂壳体(2)、腕部壳体(3)、用于连接大臂壳体⑴和小臂壳体(2)的俯仰控制装置(5)、用于连接小臂壳体(2)和腕部壳体(3)的回转控制装置￠)、用于连接腕部壳体(3)和手爪(4)的开合控制装置(7)以及可旋转式的安装于开合控制装置(7)上的手爪(4);所述大臂壳体(I)、小臂壳体(2)和腕部壳体(3)均为圆筒形壳体。2.根据权利要求1所述的一种水下三自由度机械臂，其特征在于:所述俯仰控制装置(5)包括设于大臂壳体(I)内的俯仰驱动单元和设于大臂壳体(I)前部并与俯仰驱动单元传动连接的第一丝杆传动机构；所述大臂壳体(I)的前部通过螺钉安装有大臂密封法兰(11)和大臂减速机法兰(12);所述俯仰驱动单元通过螺钉与大臂减速机法兰(12)连接；所述第一丝杆传动机构通过螺钉与大臂密封法兰(11)连接。3.根据权利要求2所述的一种水下三自由度机械臂，其特征在于:所述俯仰驱动单元包括设有大臂壳体(I)内的大臂减速机(51a)、大臂电机(51b)和大臂编码器(51c);所述大臂减速机(51a)通过螺钉固定于大臂减速机法兰(12)上；所述大臂减速机(51a)的输出轴上安装有大臂减速机联轴器(51d)，大臂减速机联轴器(51d)依次穿过大臂减速机法兰(12)和大臂密封法兰(11)延伸至大臂壳体(I)外部；所述大臂密封法兰(11)与大臂减速机联轴器(51d)之间安装有密封圈。4.根据权利要求2或3所述的一种水下三自由度机械臂，其特征在于:所述第一丝杆传动机构包括通过螺钉与大臂密封法兰(11)连接的第一框架(52a)、通过螺钉固定于第一框架(52a)内的第一端块组(52b)、安装于第一端块组(52b)上的第一丝杆(52c)、套设于第一丝杆(52c)上的第一丝杆滑块(52d)、可旋转式的安装于第一框架(52a)前部的抱箍(52f)和连接第一丝杆滑块(52d)和抱箍(52f)的第一连杆(52e);所述第一丝杆(52c)的输入端与大臂减速机联轴器(51d)连接；所述抱箍(52f)与小臂壳体(2)固定连接。5.根据权利要求1所述的一种水下三自由度机械臂，其特征在于:所述回转控制装置(6)包括设于小臂壳体(2)内的回转驱动单元；所述回转驱动单元包括设有小臂壳体(2)内的小臂减速机(61a)、小臂电机(61b)和小臂编码器(61c);所述小臂壳体(2)的前部通过螺钉安装有小臂密封法兰(21)、小臂减速机法兰(22)和小臂套筒(23);所述小臂壳体(2)的后部安装有水密电连接器；所述小臂减速机(61a)通过螺钉固定于小臂减速机法兰(22)上；所述小臂套筒(23)的端部安装有挡板(25);所述小臂套筒(23)内间隙配合有滑动轴承(26);所述腕部壳体(3)的后部间隙配合于滑动轴承(26)内；所述腕部壳体(3)的后端部一体成型有联轴部(31)，联轴部(31)依次贯穿挡板(25)、小臂密封法兰(21)和小臂减速机法兰(22)与小臂减速机(61a)的输出轴连接；所述小臂密封法兰(21)与联轴部(31)之间设有安装有密封圈。6.根据权利要求1所述的一种水下三自由度机械臂，其特征在于:所述开合控制装置(7)包括设有腕部壳体(3)内的开合驱动单元和设有腕部壳体(3)前部并与开合控制器传动连接的第二丝杆传动机构；所述腕部壳体(3)的前部通过螺钉固定有腕部密封法兰(32)和腕部减速机法兰(33);所述开合驱动单元通过螺钉与腕部减速机法兰(33)连接；所述第二丝杆(72c)传动机构通过螺钉与腕部密封法兰(32)连接。7.根据权利要求6所述的一种水下三自由度机械臂，其特征在于:所述开合驱动单元包括设于腕部壳体⑶内的腕部减速机(71a)、腕部电机(71b)和腕部编码器(71c);所述腕部减速机(71a)通过螺钉固定于腕部减速机法兰(33)上；所述腕部减速机(71a)的输出轴上安装有腕部减速机联轴器(71d)，腕部减速机联轴器(71d)依次穿过腕部减速机法兰(33)和腕部密封法兰(32)延伸至腕部壳体(3)外部；所述腕部密封法兰(32)与腕部减速机联轴器(71d)之间安装有密封圈。8.根据权利要求6或7所述的一种水下三自由度机械臂，其特征在于:所述第二丝杆传动机构包括通过螺钉与腕部密封法兰(32)连接的第二框架(72a)、通过螺钉固定于第二框架(72a)内的第二端块组(72b)、安装于第二端块组(72b)上的第二丝杆(72c)、套设于第二丝杆(72c)上的第二丝杆滑块(72d)和连接第二丝杆滑块(72d)和手爪(4)的第二连杆(72e)。
【专利摘要】本实用新型涉及水下机器人技术领域，特别涉及一种水下三自由度机械臂，包括大臂壳体、小臂壳体、腕部壳体、用于连接大臂壳体和小臂壳体的俯仰控制装置、用于连接小臂壳体和腕部壳体的回转控制装置、用于连接小臂壳体和腕部壳体的开合控制装置以及可旋转式的安装于开合控制装置上的手爪；所述大臂壳体、小臂壳体和腕部壳体均为圆筒形壳体，本实用新型中各节臂的壳体均采用圆柱形的外形，使壳体内部空间得到了充分的利用，减轻了整体结构的重量，零部件空间布置合理，结构紧凑；丝杆传动方式将减速电机的旋转运动转化为丝杆滑块的直线运动，能够保证动作的准确性，并且丝杆传动对减速机输出运动进行了进一步的减速，降低了对行星齿轮箱和电机的要求。
【IPC分类】B25J9/12, B25J18/00
【公开号】CN204686889
【申请号】CN201520344420
【发明人】庄昀, 邓华伟, 王艳, 李祥辉, 吴俊强, 肖勇, 贾庆伟
【申请人】宁波韦尔德斯凯勒智能科技有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年5月26日