專利名稱：水下機(jī)械手肩關(guān)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種水下機(jī)器人技術(shù)，具體地說(shuō)是供一種水下機(jī)器人使用的 水下機(jī)械手肩關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)。
(二)
背景技術(shù)：
海洋擁有豐富的生物資源、礦物資源和大量的石油、煤和天然氣等能源。隨 著陸地上的資源不斷斷缺，因此人類走向海洋是必然趨勢(shì)。同時(shí)海洋決定了地球 各地區(qū)的氣候，海洋的生態(tài)環(huán)境是地球的生態(tài)環(huán)境的晴雨表，因此有必要對(duì)海洋 的各個(gè)部分，包括人無(wú)法到達(dá)的地方，進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)。
目前世界上許多國(guó)家都認(rèn)識(shí)到利用和開(kāi)發(fā)海洋的重要性，紛紛投入大量的資 金、人力、物力從事這方面的研究工作。海洋資源開(kāi)發(fā)、海洋環(huán)境氣候研究、內(nèi) 河水運(yùn)、水資源利用等在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位決定了發(fā)展水下技術(shù)和水下作業(yè)系統(tǒng) 的重要意義。各種水下機(jī)器人被海洋科學(xué)家們一致公認(rèn)為是開(kāi)發(fā)海洋資源最重要 的基礎(chǔ)技術(shù)。水下機(jī)器人將是今后人類開(kāi)發(fā)和利用海洋的重要手段之一，在某些 環(huán)境下，水下機(jī)器人能完成大量人類所根本無(wú)法完成的工作?，F(xiàn)在，水下機(jī)器人 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于海底礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)、海上救助打撈、海洋調(diào)査、水下工程施工以 及軍事和國(guó)防建設(shè)等許多方面，并已經(jīng)產(chǎn)生了很大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和國(guó)防效益。
水下機(jī)器人主要分為有纜水下機(jī)器人和無(wú)纜水下機(jī)器人。由于海洋石油工業(yè) 的興起導(dǎo)致了有纜水下機(jī)器人的迅速發(fā)展，并使其成為海洋石油開(kāi)發(fā)必不可少的 設(shè)備之一。按作業(yè)任務(wù)來(lái)劃分，水下機(jī)器人可以分為作業(yè)型和觀察型。作業(yè)型水 下機(jī)器人基本上都是R0V (Remotely Operated Vehicle)。 ROV是當(dāng)前海洋探索 研究最主要的工具之一，作業(yè)系統(tǒng)是ROV的重要組成部分，主要包括機(jī)械手及作 業(yè)工具。水下機(jī)械手的研制和開(kāi)發(fā)一直是水下機(jī)器人研究開(kāi)發(fā)中的一項(xiàng)重要內(nèi) 容，通常把機(jī)械手視為ROV上作業(yè)系統(tǒng)的心臟。
水下機(jī)械手肩關(guān)節(jié)的相關(guān)報(bào)道也較多，例如《六功能水下機(jī)械手的變結(jié)構(gòu) 控制方法和應(yīng)用研究》(中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所碩士論文，2002 )、《監(jiān)控式水下機(jī)械手及相關(guān)技術(shù)的研究》(中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所碩士論文， 2001 )中提到的水下機(jī)械手，其肩轉(zhuǎn)由安裝在底座內(nèi)的液壓缸實(shí)現(xiàn)，肩擺由安裝 在肩部空腔內(nèi)的液壓缸實(shí)現(xiàn)，肩轉(zhuǎn)軸與肩擺軸之間的距離較遠(yuǎn)，結(jié)構(gòu)不緊湊，且
不利于液壓油管管路的布置，造成整個(gè)機(jī)械手體積大、重量重等缺陷；《5自由 度自主式水下機(jī)械手的研制》(中國(guó)機(jī)械工程，2001,12增刊16~18)中提到 的5自由度自主式水下機(jī)械手，該水下機(jī)械手肩部只有一個(gè)回轉(zhuǎn)自由度；美國(guó) 專利US4648782中記載的水下機(jī)械手肩部只有一個(gè)俯仰自由度，而且肩部直接安 裝在底座上；《水下機(jī)器人機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》(鑿巖機(jī)械氣動(dòng)工具，2003 (4): 53~58)的肩只有一個(gè)俯仰自由度。
水下機(jī)械手要求具有重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、操縱靈活、運(yùn)動(dòng)范圍大等 特點(diǎn)，顯然現(xiàn)有的水下機(jī)械手肩關(guān)節(jié)的相關(guān)設(shè)計(jì)方案并不能達(dá)到這一要求。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、搡縱靈活、運(yùn)動(dòng)范 圍大的水下機(jī)械手肩關(guān)節(jié)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的由基礎(chǔ)架、上臂、偏航轉(zhuǎn)軸、俯仰轉(zhuǎn)軸、液壓 缸、液壓缸底端聯(lián)接軸、液壓缸活塞桿聯(lián)接鉸座組成，其中基礎(chǔ)架通過(guò)偏航轉(zhuǎn)軸 與肩關(guān)節(jié)聯(lián)接，上臂通過(guò)俯仰轉(zhuǎn)軸與肩關(guān)節(jié)相聯(lián)接；肩關(guān)節(jié)上設(shè)有兩個(gè)液壓缸活
塞桿聯(lián)接鉸座，分別聯(lián)接兩個(gè)液壓缸；兩個(gè)液壓缸通過(guò)液壓缸底端聯(lián)接軸分別安
裝在基礎(chǔ)架外與上臂空腔內(nèi)，與基礎(chǔ)架聯(lián)接的液壓缸安裝在基礎(chǔ)架的外面。
本發(fā)明專利優(yōu)點(diǎn)是
(1) 本發(fā)明專利供水下機(jī)器人使用，具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、轉(zhuǎn)動(dòng)靈活的特 點(diǎn)。
(2) 實(shí)現(xiàn)了肩關(guān)節(jié)的兩自由度轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，而且兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間的距離很近， 使得結(jié)構(gòu)緊湊。
(3) 與基礎(chǔ)架聯(lián)接的液壓缸安裝在基礎(chǔ)架的外面，節(jié)省了基礎(chǔ)架的大量空 間，大大減小了基礎(chǔ)架的體積，從而減少了水下機(jī)械手的重量和體積， 也有利于液壓油管的管線布置。
(四)


圖i是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的主視圖； 圖3是圖2的俯視圖。 具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述
結(jié)合圖1-圖3，水下機(jī)械手肩關(guān)節(jié)由基礎(chǔ)架1、上臂2、偏航轉(zhuǎn)軸3、俯仰 轉(zhuǎn)軸4、液壓缸5、液壓缸6、液壓缸底端聯(lián)接軸7、液壓缸活塞桿聯(lián)接鉸座8和 液壓缸活塞桿聯(lián)接鉸座9等組成，其中基礎(chǔ)架1和肩關(guān)節(jié)通過(guò)偏航轉(zhuǎn)軸3聯(lián)接， 上臂2通過(guò)俯仰轉(zhuǎn)軸4與肩關(guān)節(jié)相聯(lián)接；液壓缸5底端通過(guò)液壓缸底端聯(lián)接軸7 與基礎(chǔ)架1聯(lián)接，液壓缸5活塞桿端通過(guò)液壓缸活塞桿聯(lián)接鉸座8與肩關(guān)節(jié)聯(lián)接； 液壓缸6活塞桿端通過(guò)液壓缸活塞桿聯(lián)接鉸座9與肩關(guān)節(jié)聯(lián)接，液壓缸6的底端 安裝在上臂2的空腔內(nèi)。
本發(fā)明的工作過(guò)程與原理為基礎(chǔ)架固定安裝在水下機(jī)器人上(如ROV等)。 通過(guò)液壓缸5的直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)肩關(guān)節(jié)繞偏航轉(zhuǎn)軸3作偏航運(yùn)動(dòng)，液壓缸6的直線 運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)肩關(guān)節(jié)繞俯仰轉(zhuǎn)軸4作俯仰運(yùn)動(dòng)。
整個(gè)肩關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，實(shí)現(xiàn)了二自由度的肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，從而可以大大降 低水下機(jī)械手的體積，減輕水下機(jī)械手的重量，并具有操作靈活，提高作業(yè)空間 等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1、一種水下機(jī)械手肩關(guān)節(jié)，由基礎(chǔ)架、上臂、偏航轉(zhuǎn)軸、俯仰轉(zhuǎn)軸、液壓缸、液壓缸底端聯(lián)接軸、液壓缸活塞桿聯(lián)接鉸座組成，其特征是基礎(chǔ)架通過(guò)偏航轉(zhuǎn)軸與肩關(guān)節(jié)聯(lián)接，上臂通過(guò)俯仰轉(zhuǎn)軸與肩關(guān)節(jié)相聯(lián)接；肩關(guān)節(jié)上設(shè)有兩個(gè)液壓缸活塞桿聯(lián)接鉸座，分別聯(lián)接兩個(gè)液壓缸，其中一個(gè)液壓缸安裝在基礎(chǔ)架上，另一個(gè)液壓缸安裝在上臂空腔內(nèi)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的水下機(jī)械手肩關(guān)節(jié)，其特征是與基礎(chǔ)架聯(lián)接的 液壓缸安裝在基礎(chǔ)架的外面。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種水下機(jī)械手肩關(guān)節(jié)。由基礎(chǔ)架、上臂、偏航轉(zhuǎn)軸、俯仰轉(zhuǎn)軸、液壓缸、液壓缸底端聯(lián)接軸、液壓缸活塞桿聯(lián)接鉸座組成，其中基礎(chǔ)架通過(guò)偏航轉(zhuǎn)軸與肩關(guān)節(jié)聯(lián)接，上臂通過(guò)俯仰轉(zhuǎn)軸與肩關(guān)節(jié)相聯(lián)接；肩關(guān)節(jié)上設(shè)有兩個(gè)液壓缸活塞桿聯(lián)接鉸座，分別聯(lián)接兩個(gè)液壓缸，其中一個(gè)液壓缸安裝在基礎(chǔ)架上，另一個(gè)液壓缸安裝在上臂空腔內(nèi)。本發(fā)明供水下機(jī)器人使用，具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、轉(zhuǎn)動(dòng)靈活的特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)了肩關(guān)節(jié)的兩自由度轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，而且兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間的距離很近，使得結(jié)構(gòu)緊湊。
文檔編號(hào)B25J17/00GK101224581SQ20081006394
公開(kāi)日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2008年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月30日
發(fā)明者姚建均, 張存良, 茁 王, 王成軍, 王才東, 王立權(quán) 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)