專利名稱：多手指、多關(guān)節(jié)水下作業(yè)用水壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水下機(jī)械人技術(shù)領(lǐng)域，尤其是水下機(jī)器人作業(yè)機(jī)械手驅(qū)動(dòng) 技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
作業(yè)機(jī)械手的功能是維持對操縱目標(biāo)的形狀和力約束，完成特定作業(yè) 任務(wù)，如抓取、裝配作業(yè)等。依據(jù)功能不同，作業(yè)機(jī)械手通常劃分為夾持 器和靈巧手兩大類。其中，靈巧手具備采用多手指、多關(guān)節(jié)特征。在現(xiàn)有 技術(shù)條件下，關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)一般有三種動(dòng)力形式。 一是電磁驅(qū)動(dòng)，如電機(jī)、電 磁鐵等，二是流體驅(qū)動(dòng)，包括氣動(dòng)、液壓和水壓驅(qū)動(dòng)，三是特殊驅(qū)動(dòng)元件， 例如壓電陶資驅(qū)動(dòng)，^磁致伸縮驅(qū)動(dòng)等。
考察作業(yè)機(jī)械手作業(yè)能力的主要指標(biāo)有兩個(gè) 一是操縱目標(biāo)的靈活性， 二是負(fù)荷能力。其中，機(jī)械手操縱目標(biāo)靈活性一般用手指個(gè)數(shù)和關(guān)節(jié)個(gè)數(shù) 衡量，當(dāng)手指個(gè)數(shù)和關(guān)節(jié)個(gè)數(shù)越多時(shí)，機(jī)械手操縱目標(biāo)的靈活性越強(qiáng)，即 可以選擇多種方式操縱目標(biāo)；負(fù)荷能力指機(jī)械手針對目標(biāo)所能提供的最大 約束力。水下機(jī)械手作業(yè)環(huán)境比較特殊，涉及密封和水下壓力補(bǔ)償兩大難 題。很顯然，當(dāng)手指和關(guān)節(jié)個(gè)數(shù)增多時(shí)，機(jī)械結(jié)構(gòu)將變得復(fù)雜，增加了密 封困難。因此，目前水下機(jī)械手通常采用兩爪夾持器，主動(dòng)關(guān)節(jié)個(gè)數(shù)一般 只有1個(gè)。另外，水下作業(yè)通常要求機(jī)械手負(fù)荷比較大，且結(jié)構(gòu)緊湊，因 此關(guān)節(jié)一般采用液壓驅(qū)動(dòng)，且液壓驅(qū)動(dòng)的介質(zhì)通常選擇礦物型液壓油。
以礦物型液壓油作為介質(zhì)的液壓驅(qū)動(dòng)雖然實(shí)現(xiàn)比較簡單，4支術(shù)非常成 熟，油壓元件選擇非常方便，但泄漏和污染問題難以從才艮本上克服，同時(shí) 需要攜帶液壓油，配置油箱等輔助裝置，整個(gè)系統(tǒng)顯得比較龐大。另外， 水下載體空間有限，難以攜帶比較龐大的水下液壓系統(tǒng)。鑒于上述原因，
本專利提出水下作業(yè)機(jī)械手水壓直接驅(qū)動(dòng)。雖然，水壓驅(qū)動(dòng)可以取用工作現(xiàn)場的水源，不需要攜帶工作介質(zhì)，也不需要配置水箱，簡化了液壓系統(tǒng)，
但水壓驅(qū)動(dòng)面臨較多技術(shù)困難，主要表現(xiàn)為
1) 水的粘性低。
純水在50。C時(shí)的粘度為(0.55wi.o)x 10-6m2/s，而油的粘度則為(15^70) xl(T6m2/s。從水/油特性比較看，水動(dòng)力粘度(40。C)為礦物型液壓油的^， 水的運(yùn)動(dòng)粘度(50。C)為礦物型液壓油的^。^。在壓力相同的條件下，通
過相同間隙時(shí)，水的泄漏量比油大10 w20倍。
2) 磨損性
水介質(zhì)的粘壓系數(shù)只有液壓油的1/30,在同等工作情況下，水的最小 潤滑膜厚度只有液壓油的0.16倍，潤滑膜厚度的減小伴隨摩擦副表面的直 接接觸，引起邊界摩擦或干摩擦，產(chǎn)生嚴(yán)重的粘著磨損、磨粒磨損、疲勞 磨損。同時(shí)，低粘度會導(dǎo)致高速水流，引起沖蝕磨損，這些磨損將大大縮 短摩擦副壽命，進(jìn)一步擴(kuò)大工作表面之間的配合間隙并加劇內(nèi)部泄漏，從 而4吏元件和系統(tǒng)失歲文。
3) 腐蝕性
水介質(zhì)的導(dǎo)電率是液壓油的IOIO倍，腐蝕性強(qiáng)，極易引起水壓系統(tǒng)元 件的電化學(xué)腐蝕。
4) 氣蝕性與水擊
水介質(zhì)的蒸汽壓是液壓油的107倍，更易汽化和沸騰。水的密度較液 壓油大，高速流動(dòng)時(shí)慣性大，容易在元件和系統(tǒng)的過流通道中形成局部真 空，使水汽化或使水中溶解的氣體氣析產(chǎn)生大量氣穴并在高壓區(qū)潰滅，從 而導(dǎo)致過流表面的嚴(yán)重氣蝕，引起水液壓系統(tǒng)的振動(dòng)與噪聲、縮短元件壽 命、降低容積效率和工作性能。此外，水的彈性模量是液壓油的1.5。2.4 倍，水的壓縮性小、剛性大，當(dāng)系統(tǒng)中水流速度和方向突然變化時(shí)會產(chǎn)生 壓力沖擊，其形成的水擊在系統(tǒng)中會導(dǎo)致振動(dòng)與噪聲，降低元件和系統(tǒng)的 性能與可靠性。 針對上述問題，水下作業(yè)機(jī)械手水壓驅(qū)動(dòng)往往采用特殊的技術(shù)措施。
例如l)歐洲有關(guān)國家科學(xué)家合作研制的AMADEUS三指水下機(jī)械手驅(qū)動(dòng) 元件，每個(gè)手指上配置三^f艮圓柱桶，并向圓柱桶內(nèi)通入不同壓力，則三才艮 圓柱桶的軸向深縮量不同，驅(qū)動(dòng)手指做開合運(yùn)動(dòng)。2)日本小松實(shí)驗(yàn)室 (Research Division KOMATUS Ltb)研制的水下三指機(jī)械手驅(qū)動(dòng)器，指關(guān)節(jié)釆 用橡皮肌肉驅(qū)動(dòng)元件，原理是往橡皮管內(nèi)通入壓力，使橡皮管膨脹變形驅(qū) 動(dòng)手指開合。
國內(nèi)涉及水下機(jī)械手專利有5項(xiàng)，分別是"一種強(qiáng)作業(yè)水下機(jī)器人用 水下機(jī)械手腕部結(jié)構(gòu)(200510136710.8)"、"水下機(jī)械抓手(200420069960.5)"、
"水下機(jī)械手腕部結(jié)構(gòu)(200520145995.7)"、"強(qiáng)作業(yè)型水下機(jī)器人用水下機(jī) 械手伸縮關(guān)節(jié)(200620168723.3)"、"水下機(jī)械手多功能平行手爪 (90207036.3)，，。其中，"一種強(qiáng)作業(yè)水下機(jī)器人用水下機(jī)械手腕部結(jié)構(gòu)"和
"水下機(jī)械手腕部結(jié)構(gòu)"采用液壓擺線馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，流體介質(zhì)為液壓油；"水 下機(jī)械抓手"采用磁鐵夾緊；"強(qiáng)作業(yè)型水下機(jī)器人用水下機(jī)械手伸縮關(guān)節(jié)" 采用液壓缸驅(qū)動(dòng)，介質(zhì)也是液壓油；"水下機(jī)械手多功能平行手爪"是一種 水下手動(dòng)作業(yè)工具，無動(dòng)力配置，通過潛水員手動(dòng)操縱。
國內(nèi)上述5項(xiàng)專利，都不具備本專利所述的水下作業(yè)機(jī)械手水壓驅(qū)動(dòng) 特征。
常見的液壓驅(qū)動(dòng)元件有兩種基本形式，即液壓缸和液壓馬達(dá)。其中， 液壓缸驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件^故直線運(yùn)動(dòng)，液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件^f故;旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。液 壓缸和液壓馬達(dá)都是利用高壓腔和低壓腔的壓力差，驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件做旋轉(zhuǎn) 或直線運(yùn)動(dòng)。為了滿足常M/液壓缸和液壓馬達(dá)活動(dòng)部件與固定部件間相互 運(yùn)動(dòng)的要求，活動(dòng)部件與固定部件之間必須維持一定間隙。高壓腔的流體 經(jīng)過活動(dòng)部件與固定部件間的間隙流向低壓腔時(shí)，將伴隨能量損失。
目前，通過陶瓷、不銹鋼、鋁合金等特殊材料和特定成型工藝的運(yùn)用， 在解決水壓驅(qū)動(dòng)元件耐磨損、抗氣蝕性與水擊等方面，技術(shù)日益成熟、可 靠。日本川崎重工業(yè)技術(shù)研究所、日本NABCO公司、芬蘭Tampere科技
大學(xué)和丹麥Danfoss公司都有商業(yè)化產(chǎn)品出售，尤其是Danfoss公司，其產(chǎn) 品包含各種M^格的流量控制閥、壓力控制閥、方向控制閥、水壓泵、水壓 馬達(dá)等，種類比較齊全，能滿足本專利水下作業(yè)機(jī)械手水壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)水壓 元件選型要求。另外，水下作業(yè)機(jī)械手驅(qū)動(dòng)功率比較小，水壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的 流量比較小，流速也比較低，氣蝕性與水擊問題不太突出，能較好地獲得 解決。
在水下作業(yè)機(jī)械手水壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，主要技術(shù)難點(diǎn)在于泄漏和功率損 失。因水的粘度不足礦物型液壓油粘度的百分之一，泄漏比油壓驅(qū)動(dòng)要嚴(yán) 重得多，驅(qū)動(dòng)效率將迅速下降。在無纜水下機(jī)器人中，能源的供應(yīng)來自于 蓄電池，為了最大限度地提高無纜水下機(jī)器人的續(xù)航能力，對作業(yè)系統(tǒng)能 源利用效率的要求極為嚴(yán)格。因此，最大限度地降低泄漏造成的能量損失， 是水下作業(yè)機(jī)械手水壓驅(qū)動(dòng)的首要問題，需要采用特殊技術(shù)手段，才能有 希望克服這一技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決水壓驅(qū)動(dòng)水下作業(yè)機(jī)械手因泄漏造成的能量損失問題，本發(fā) 明提供一種新結(jié)構(gòu)多手指、多關(guān)節(jié)水下作業(yè)用水壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手。 實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下
多手指、多關(guān)節(jié)水下作業(yè)用水壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的才艮關(guān)節(jié)殼體1包括圓柱 筒狀的根關(guān)節(jié)體14和位于其軸向內(nèi)的下盤絲桿15;
根關(guān)節(jié)體14 一側(cè)軸向端面設(shè)有三個(gè)徑向?qū)虿?8，下盤絲桿15的軸 向截面為T形，下盤絲桿15的頂面為下盤絲軌跡面19,下盤絲軌跡面19 對應(yīng)著導(dǎo)向槽18;
每個(gè)導(dǎo)向槽18內(nèi)設(shè)有指關(guān)節(jié)支架12,指關(guān)節(jié)支架12為L形，其一端 連接著隔膜式水壓缸的缸體25，其另一端位于導(dǎo)向槽內(nèi)，且與下盤絲桿頂 面配合的對應(yīng)面上設(shè)有上盤絲齒22;隔膜式水壓缸的活塞桿31的外伸端連 接著機(jī)械手指中部，機(jī)械手指的底部活動(dòng)連接著指關(guān)節(jié)支架12的上盤絲齒 22的背部；
根關(guān)節(jié)體14另一側(cè)軸向端面通過上連接法蘭6連接著六維腕力傳感器 7，六維腕力傳感器7的另一端通過下連接法蘭8連接著水壓馬達(dá)；
所述隔膜式水壓缸包括彈性軸承28、缸體25、活塞桿31、過載限位板 29和隔膜27,缸體25內(nèi)由隔膜27軸向分隔為高壓腔和低壓腔，隔膜27 通過環(huán)狀彈性軸承28連接著缸體25內(nèi)壁，與過載限位板29對應(yīng)的隔膜27 側(cè)壁連接著活塞桿31,活塞桿31另一端經(jīng)低壓腔伸至缸體25外；高壓腔 一側(cè)壁設(shè)有高壓水入口 26，低壓腔側(cè)壁設(shè)有出水口 30。
所述水壓馬達(dá)為水壓擺線馬達(dá)，或水壓柱塞馬達(dá)，或水壓齒輪馬達(dá)。 所述下盤絲軌跡面19的盤絲軌跡為漸開線軌跡，或拋物線軌跡，或阿 基米德渦線軌跡，或橢圓軌跡，或雙曲線軌跡。
所述隔膜27通過環(huán)狀彈性軸承28連接著缸體25內(nèi)壁。 所述下盤絲桿15的下部軸身20上設(shè)有平鍵21。下盤絲桿15的下部軸 身20通過彈性聯(lián)軸器與馬達(dá)輸出軸連接。
所述下連接法蘭8另一側(cè)面通過四根連接螺桿連接著安裝法蘭10。 所述環(huán)狀彈性軸承28是在水壓缸內(nèi)可動(dòng)部件隔膜27和固定部件缸體 25內(nèi)壁之間的圓環(huán)形連接部位處，連接部位處采用圓弧過渡，缸體25、隔 膜27和彈性軸岸、28為一體式。
本發(fā)明的有益效果是用于水下作業(yè)多手指、多關(guān)節(jié)機(jī)械手，運(yùn)用水 壓驅(qū)動(dòng)，通過驅(qū)動(dòng)器的獨(dú)特設(shè)計(jì)思想，成功地解決了水壓驅(qū)動(dòng)泄漏嚴(yán)重， 傳動(dòng)效率低下的關(guān)鍵問題。
多手指、多關(guān)節(jié)水下作業(yè)用水壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)有 一是根關(guān)節(jié)傳動(dòng)采用上盤絲齒22與下盤絲齒19相互嚙合的形式，借 助相互嚙合盤絲齒間的摩擦角，實(shí)現(xiàn)了單向傳動(dòng)功能，即下盤絲齒19轉(zhuǎn)動(dòng) 能驅(qū)動(dòng)上盤絲齒22運(yùn)動(dòng)，而上盤絲齒22不能驅(qū)動(dòng)下盤絲齒19轉(zhuǎn)動(dòng)，也就 是說有逆向傳動(dòng)自鎖功能。這種傳動(dòng)形式最大優(yōu)點(diǎn)是，在機(jī)械手維持對操 縱目標(biāo)的夾持力時(shí)，驅(qū)動(dòng)根關(guān)節(jié)的水壓馬達(dá)9不需要繼續(xù)注入高壓水，可 以最大P艮度地減少水壓馬達(dá)9高、低壓腔壓力差維持的時(shí)間，減小泄漏造
成的功率損失。
二是指關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)元件采用為多手指、多關(guān)節(jié)水下作業(yè)用水壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械
手專門設(shè)計(jì)的隔膜式水壓缸2。與普通水壓缸結(jié)構(gòu)相比，隔膜式水壓缸可動(dòng) 部件不采用活塞而是用隔膜27替代。普通水壓缸活塞利用固定部件的缸體 內(nèi)壁圓柱面導(dǎo)向、支撐，而隔膜式水壓缸的隔膜采用彈性軸岸義28導(dǎo)向、支 撐。兩種水壓缸的根本區(qū)別在于，普通水壓缸的活塞與缸體的內(nèi)壁圓柱面 間存在間隙，無法杜絕泄漏造成的功率損失；隔膜式水壓缸的隔膜27、彈 性軸承28與缸體25做成整體結(jié)構(gòu)，隔膜27與缸體25間通過彈性軸承28 連接，其可動(dòng)部件與固定部件間不存在間隙，杜絕泄漏造成的功率損失。
多手指、多關(guān)節(jié)水下作業(yè)用水壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的根關(guān)節(jié)和指關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器 的特殊設(shè)計(jì)，有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高，泄漏造成的功率損失小等特點(diǎn)， 滿足了水下作業(yè)機(jī)械手傳動(dòng)效率高、體積小型化、重量輕和能源利用率高 的特殊要求。


圖1是本發(fā)明3指6關(guān)節(jié)水下作業(yè)機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的A-A剖視圖。
圖3是^^艮關(guān)節(jié)組件示意圖。
圖4是下盤絲桿結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是指關(guān)節(jié)支架結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是圖1的B-B剖切圖。
圖7是隔膜、缸體組件示意圖。
圖8是圖7的C-C剖切圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地-沈明。 實(shí)施例1:
參見圖1和圖2，多手指、多關(guān)節(jié)水下作業(yè)用水壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的根關(guān)節(jié) 殼體1包括圓柱筒狀的根關(guān)節(jié)體14和位于其軸向內(nèi)的下盤絲桿15;根關(guān)節(jié)體14一側(cè)軸向端面設(shè)有三個(gè)徑向?qū)虿?8,見圖3,下盤絲桿 15的軸向截面為T形，下盤絲桿15的頂面為下盤絲軌跡面19，下盤絲軌 跡面19對應(yīng)著導(dǎo)向槽18;每個(gè)導(dǎo)向槽18內(nèi)設(shè)有指關(guān)節(jié)支架12,指關(guān)節(jié)支 架12為L形，見圖5和圖6，其一端通過銷軸孔23、銷軸與隔膜式水壓缸 的缸體25—端的孔24 4史接，其另一端位于導(dǎo)向槽內(nèi)，且與下盤絲桿頂面 配合的對應(yīng)面上設(shè)有上盤絲齒22;隔膜式水壓缸的活塞桿31的外伸端連接 著機(jī)械手指中部，機(jī)械手指的底部鉸接連接著指關(guān)節(jié)支架12的上盤絲齒22 的背部；指關(guān)節(jié)支架12借助上盤絲齒22與下盤絲桿15的下盤絲齒19相 互嚙合，實(shí)現(xiàn)手指與根關(guān)節(jié)組件間的連接。機(jī)械手指共有三個(gè)，即左手指3、 中手指4和右手指5。
螺栓11穿過光孔17,將根關(guān)節(jié)體14和上法蘭6連接起來，上連接法 蘭6另一面連接著六維腕力傳感器7,用于感知手爪操縱目標(biāo)的六個(gè)方向力， 六維腕力傳感器7的另一端通過下連接法蘭8連接著水壓擺線馬達(dá)9,水壓 擺線馬達(dá)9是根關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)元件。下蓋板13安裝在上連接法蘭6的下端面， 密封上連接法蘭6體內(nèi)設(shè)置的電纜槽。
下連接法蘭8另一側(cè)面通過四根連接螺桿16連接著安裝法蘭10,安裝 法蘭IO用于機(jī)械手和機(jī)械臂間相互連接。
由圖6可見，隔膜式水壓缸包括彈性軸承28、缸體25、活塞桿31、過 載限位板29和隔膜27,缸體25內(nèi)由隔膜27軸向分隔為高壓腔和低壓腔， 隔膜27通過環(huán)狀彈性軸承28連接著缸體25內(nèi)壁，徹底消除了可動(dòng)部件隔 膜27和固定部件缸體25之間的間隙。與過載限位板29對應(yīng)的隔膜27側(cè) 壁連接著活塞桿31，活塞桿31另一端經(jīng)低壓腔伸至缸體25外；高壓腔一 側(cè)壁設(shè)有高壓水入口 26,低壓腔側(cè)壁設(shè)有出水口 30。過載限位板29旨在 防止高壓腔內(nèi)的壓力過大，隔膜27或彈性軸承28的變形超過許可范圍， 導(dǎo)致隔膜27或彈性軸承28產(chǎn)生不可恢復(fù)的彈性變形，造成損壞。
環(huán)狀彈性軸承28是在水壓缸內(nèi)可動(dòng)部件隔膜27和固定部件缸體25內(nèi) 壁之間的圓環(huán)形連接部位處，不采用直角過渡，而是采用1。3個(gè)圓弧過渡， 目的是在實(shí)現(xiàn)隔膜27導(dǎo)向和支撐的同時(shí)，增大了隔膜27的行程范圍；缸 體25、隔膜27和彈性軸承28的整體結(jié)構(gòu)，徹底消除了可動(dòng)部件隔膜27和 固定部件缸體25之間的間隙。
下盤絲桿15的下部軸身20上設(shè)有平4泉21。下盤絲桿15的下部軸身 20通過彈性聯(lián)軸器與液壓馬達(dá)輸出軸連接。
該機(jī)械手包括3個(gè)手指和6個(gè)關(guān)節(jié)，三個(gè)機(jī)械手指為左手指3、中手 指4和右手指5， 6個(gè)關(guān)節(jié)包括3個(gè)指關(guān)節(jié)和3個(gè)根關(guān)節(jié)。其中，3個(gè)指關(guān) 節(jié)用3個(gè)隔膜式水壓缸分別驅(qū)動(dòng)(也稱獨(dú)立驅(qū)動(dòng))，3個(gè)根關(guān)節(jié)用1個(gè)水壓擺 線馬達(dá)馬區(qū)動(dòng)(也稱欠驅(qū)動(dòng))。
擺線馬達(dá)9旋轉(zhuǎn)，經(jīng)彈性聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)下盤絲軸20轉(zhuǎn)動(dòng)，通過下盤絲齒 19和上盤絲齒22的相互嚙合，4e^動(dòng)傳遞給指關(guān)節(jié)支架12。因?yàn)?，指關(guān) 節(jié)支架12只能在根關(guān)節(jié)組件的導(dǎo)向槽18內(nèi)滑動(dòng)，所以當(dāng)擺線馬達(dá)9旋轉(zhuǎn) 時(shí)，左手指3、中手指4和右手指5同時(shí)作徑向開合運(yùn)動(dòng)，即3個(gè)根關(guān)節(jié)共 用1個(gè)水壓擺線馬達(dá)9驅(qū)動(dòng)元件。
當(dāng)高壓水流通過高壓水入口 26進(jìn)入缸體25的高壓腔后，隔膜27產(chǎn)生 形變，驅(qū)動(dòng)活塞桿31做直線運(yùn)動(dòng)。因?yàn)槭种竿ㄟ^活塞桿31的孔32鉸接， 當(dāng)活塞桿31做直線伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)，手指產(chǎn)生相應(yīng)擺動(dòng)，即活塞桿31的直線 運(yùn)動(dòng)可以驅(qū)動(dòng)相應(yīng)手指收攏或張開。當(dāng)高壓水入口 26停止通高壓水流，壓 力切換到與出水口 30相等時(shí)，隔膜27的形變逐步恢復(fù)，驅(qū)動(dòng)活塞桿31隨 之做直線恢復(fù)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)手指張開。借此，實(shí)現(xiàn)指關(guān)節(jié)開合動(dòng)作，指 頭與操縱目標(biāo)之間的接觸力，通過高壓腔內(nèi)的壓力實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。
實(shí)施例2:
所用水壓馬達(dá)9為水壓柱塞馬達(dá)；其它同實(shí)施例l。 實(shí)施例3:
所作水壓馬達(dá)9為水壓齒輪馬達(dá)；其它同實(shí)施例l。 實(shí)施例4:
下盤絲軌跡面19的盤絲軌跡為拋物線軌跡；其它同實(shí)施例1。
實(shí)施例5:
下盤絲軌跡面19的盤絲軌跡為阿基米德渦線軌跡；其它同實(shí)施例1。 實(shí)施例6:
下盤絲軌跡面19的盤絲軌跡為雙曲線軌跡；其它同實(shí)施例1。 實(shí)施例7:
下盤絲軌跡面19的盤絲軌跡為橢圓軌跡；其它同實(shí)施例l。
權(quán)利要求
1、多手指、多關(guān)節(jié)水下作業(yè)用水壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手，其特征在于該機(jī)械手的根關(guān)節(jié)殼體(1)包括圓柱筒狀的根關(guān)節(jié)體(14)和位于其軸向內(nèi)的下盤絲桿(15)；根關(guān)節(jié)體(14)一側(cè)軸向端面設(shè)有三個(gè)徑向?qū)虿?18)，下盤絲桿(15)的軸向截面為T形，下盤絲桿(15)的頂面為下盤絲軌跡面(19)，下盤絲軌跡面(19)對應(yīng)著導(dǎo)向槽(18)；每個(gè)導(dǎo)向槽(18)內(nèi)設(shè)有指關(guān)節(jié)支架(12)，指關(guān)節(jié)支架(12)為L形，其一端連接著隔膜式水壓缸的缸體(25)，其另一端位于導(dǎo)向槽內(nèi)，且與下盤絲桿頂面配合的對應(yīng)面上設(shè)有上盤絲齒(22)；隔膜式水壓缸的活塞桿(31)的外伸端連接著機(jī)械手指中部，機(jī)械手指的底部活動(dòng)連接著指關(guān)節(jié)支架(12)的上盤絲齒(22)的背部；根關(guān)節(jié)體(14)另一側(cè)軸向端面通過上連接法蘭(6)連接著六維腕力傳感器(7)，六維腕力傳感器(7)的另一端通過下連接法蘭(8)連接著水壓馬達(dá)；所述隔膜式水壓缸包括彈性軸承(28)、缸體(25)、活塞桿(31)、過載限位板(29)和隔膜(27)，缸體(25)內(nèi)由隔膜(27)軸向分隔為高壓腔和低壓腔，隔膜(27)通過環(huán)狀彈性軸承(28)連接著缸體(25)內(nèi)壁，與過載限位板(29)對應(yīng)的隔膜(27)側(cè)壁連接著活塞桿(31)，活塞桿(31)另一端經(jīng)低壓腔伸至缸體(25)外；高壓腔一側(cè)壁設(shè)有高壓水入口(26)，低壓腔側(cè)壁設(shè)有出水口(30)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多手指、多關(guān)節(jié)水下作業(yè)用水壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手， 其特征在于所述水壓馬達(dá)為水壓擺線馬達(dá)，或水壓柱塞馬達(dá)，或水壓齒 輪馬達(dá)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多手指、多關(guān)節(jié)水下作業(yè)用水壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手， 其特征在于所述下盤絲軌跡面(19)的盤絲軌跡為漸開線軌跡，或拋物線軌 跡，或阿基米德渦線軌跡，或橢圓軌跡，或雙曲線軌跡。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多手指、多關(guān)節(jié)水下作業(yè)用水壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手，其特征在于所述隔膜(27)通過環(huán)狀彈性軸承(28)連接著缸體(25)內(nèi)壁。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多手指、多關(guān)節(jié)水下作業(yè)用水壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手， 其特征在于所述下盤絲桿(15)的下部軸身(20)上設(shè)有平鍵(21)。下盤絲桿(15) 的下部軸身(20)通過彈性聯(lián)軸器與馬達(dá)輸出軸連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多手指、多關(guān)節(jié)水下作業(yè)用水壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手， 其特征在于所述下連接法蘭(8)另 一側(cè)面通過四根連接螺桿連接著安裝法蘭(io)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多手指、多關(guān)節(jié)水下作業(yè)用水壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手， 其特征在于所述環(huán)狀彈性軸承(28)是在水壓缸內(nèi)可動(dòng)部件隔膜(27)和固定 部件缸體(25)內(nèi)壁之間的圓環(huán)形連接部位處，連接部位處采用圓弧過渡，缸 體(25)、隔膜(27)和彈性軸承(28)為一體式。
全文摘要
本發(fā)明涉及多手指、多關(guān)節(jié)水下作業(yè)用水壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手。其包括3個(gè)手指、6個(gè)關(guān)節(jié)。其中，3個(gè)手指的根關(guān)節(jié)由水壓擺線馬達(dá)驅(qū)動(dòng)；3個(gè)手指的指關(guān)節(jié)分別由隔膜式水壓缸獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，根關(guān)節(jié)組件的端面盤絲齒與3個(gè)手指根部齒相互嚙合，由擺線馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，將運(yùn)動(dòng)傳遞到3個(gè)手指根部，驅(qū)使手指根部分別在各自導(dǎo)向槽內(nèi)做徑向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)3個(gè)手指大行程開合動(dòng)作。根關(guān)節(jié)采用端面盤絲齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，運(yùn)用其機(jī)械自鎖機(jī)構(gòu)特性，最大限度地減少高、低壓腔壓力差維持的時(shí)間，減小泄漏造成的功率損失。隔膜式水壓缸的可動(dòng)部件(隔膜)與缸體間采用機(jī)械彈性軸承連接，徹底杜絕泄漏造成的功率損失。本發(fā)明成功地解決了水壓驅(qū)動(dòng)泄漏嚴(yán)重，傳動(dòng)效率低下的關(guān)鍵問題。
文檔編號B63C11/52GK101337577SQ200810021928
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月8日
發(fā)明者明 楊, 汪步云, 葛運(yùn)建, 許德章 申請人:安徽工程科技學(xué)院