一種帶制動器的液壓機械手擺動關節的制作方法與工藝

本發明涉及的是一種水下機器人，具體地說是水下作業的液壓機械手關節結構。

背景技術：
隨著人類對海洋開發和利用的深入，水下作業任務呈現出多樣化和復雜化，對水下機械手的結構和功能都提出了更高的要求。對于微小型作業水下機器人，需配置小型的水下液壓機械手，來滿足體積、重量和能源的要求。因此，研制結構緊湊、低成本、模塊化的機械手，對微小型作業水下機器人完成多種成水下任務具有很大的實用價值。水下液壓機械手關節的制動自鎖性，對于機械手不管是處于收藏狀態還是作業狀態都有很重要的作用。目前，水下液壓機械手關節大多通過液壓鎖實現自鎖，增加了系統能源損耗及液壓控制結構的復雜性。

技術實現要素：
本發明的目的在于提供采用電磁制動器實現機械自鎖的一種帶制動器的液壓機械手擺動關節。本發明的目的是這樣實現的：本發明一種帶制動器的液壓機械手擺動關節，其特征是：包括液壓驅動機械臂擺動模塊、角度檢測模塊、液壓驅動轉軸制動模塊，液壓驅動機械臂擺動模塊包括液壓擺動缸、前臂固定件、后臂轉動件、后臂連接件，前臂固定件與液壓擺動缸相固定，后臂轉動件和后臂連接件相固定，角度檢測模塊通過傳感器連接件固定在角度傳感器固定件上，角度傳感器固定件與前臂固定件相固定，角度檢測模塊的檢測軸通過角度檢測模塊聯軸器與液壓擺動缸的轉軸相連，角度檢測模塊聯軸器與后臂轉動件相固定，液壓驅動轉軸制動模塊包括電磁鐵、制動盤、制動盤聯軸器、電磁鐵固定盤、制動器模塊連接塊，電磁鐵與電磁鐵固定盤相固定，電磁鐵固定盤和制動器模塊連接塊相固定，制動盤和制動盤聯軸器相固定，制動盤設置在電磁鐵的端部，液壓擺動缸和制動盤聯軸器相固定。本發明的優勢在于：1、針對大部分中小型液壓驅動的水下機械手擺動關節保持力矩不足的問題，本發明專利可提供足以完成作業任務的力矩。2、針對大部分水下機械手的制動結構冗余復雜、制動可靠性差的問題，本發明專利提供了一種簡單可靠的關節制動方案。3、針對大多數水下機械手體積過大，質量過重的問題，本發明專利能夠大幅降低水下作業機械手關節體積過大的問題，減輕機械手整體重量。附圖說明圖1為本發明的主視圖；圖2為本發明的后視圖；圖3為本發明的剖視圖；圖4為本發明的俯視圖。具體實施方式下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述：結合圖1～4，液壓驅動擺動關節執行及制動裝置由三個模塊組成：液壓驅動機械臂擺動模塊、角度檢測模塊、液壓驅動轉軸制動模塊。液壓驅動機械臂擺動模塊由液壓擺動缸11、前臂固定件件1、后臂轉動件6和后臂連接件7構成，其中前臂固定件1與液壓擺動缸11通過螺栓固定，后臂轉動件6與后臂連接件7通過螺栓固定；角度檢測模塊3通過傳感器連接件5固定在角度傳感器固定件2上，并且通過螺紋固定在前臂固定件1上，角度檢測模塊檢測軸通過角度檢測模塊聯軸器4與擺動缸轉軸連接且與后臂轉動件6固定；液壓驅動轉軸制動模塊由電磁鐵9、制動盤10、制動盤聯軸器8、電磁鐵固定盤13以及制動器模塊連接塊12構成，其中，電磁鐵9與電磁鐵固定盤13通過螺栓連接，電磁鐵固定盤13和制動器模塊連接塊12通過螺栓連接，制動盤10和制動盤聯軸器8通過螺栓連接，擺動缸11和制動盤聯軸器8通過螺栓連接。結合圖3、圖4，前臂固定件1、角度傳感器固定件2、角度檢測模塊3、傳感器連接件5、液壓擺動缸11、電磁鐵9、電磁鐵固定盤13、制動器模塊連接塊12均固定在液壓驅動關節前臂上，角度檢測模塊聯軸器4、后臂轉動件6、后臂連接件7、制動盤聯軸器8、制動盤10跟隨后臂繞液壓擺動缸轉軸轉動。當需要液壓驅動擺動關節運動時，液壓能驅動擺動缸11轉軸帶動后臂轉動件6、后臂連接件7運動，從而帶動機械臂轉動；當需要液壓驅動擺動關節角度保持時，液壓能停止驅動擺動缸11，電磁鐵9上電，電磁鐵9吸合制動盤10并且產生制動力矩，由于制動盤10通過制動盤聯軸器8與擺動缸11連接，從而完成對液壓擺動關節制動。本發明所述的裝置包括液壓擺動缸、角度傳感器模塊、制動器模塊等組件。液壓擺動缸通過連接件固定在前向機械臂上，液壓擺動缸轉軸與后向機械臂通過聯軸器及連接件進行連接。角度傳感器模塊通過連接件固定在擺動缸上，角度傳感器輸入軸與液壓擺動缸通過聯軸器連接；制動器模塊通過連接件固定在擺動缸上，制動器模塊的制動盤與液壓擺動缸通過聯軸器連接。當需要機械臂關節轉動時，制動器處于非工作狀態，帶有能量的液壓介質驅動擺動缸運動從而帶動機械臂轉動；當需要機械臂關節角度保持時，帶有能量的液壓介質停止驅動擺動缸并且制動器上電，制動盤吸合在電磁鐵上，制動盤通過聯軸器鎖死液壓驅動關節的轉軸，使得關節制動并且角度保持。本發明主體由是液壓驅動擺動關節執行及制動裝置，液壓擺動缸與制動器配合使用，制動器通過固定盤及連接件固定在與擺動缸連接的關節本體結構上，角度檢測模塊也通過連接件固定在擺動缸本體結構上，擺動缸固定部分與機械手前臂相連，擺動缸轉軸通過聯軸器及連接件與機械手后臂連接件。當需要機械手的機械臂關節轉動時，擺動缸轉軸及于此連接的機械臂關節的后臂在帶有能量的液壓介質的驅動下轉動，使得機械手關節實現展開或者回收運動，在此過程中擺動缸的兩側轉軸分別與角度檢測模塊、關節轉動模塊通過聯軸器連接，角度檢測傳感器，關節轉動模塊的制動盤跟隨液壓擺動缸轉軸同步運動；當需要液壓驅動關節實現角度保持時，液壓站停止給液壓驅動擺動缸提供液壓能，關節制動模塊工作，制動器的電磁鐵部分上電，與液壓擺動缸轉軸通過聯軸器連接的制動制動盤吸合在制動器的電磁鐵上并產生制動力矩，從而使得擺動關節轉軸被鎖死。液壓驅動擺動關節執行及制動裝置，其實現關節驅動及制動分別通過液壓能和電磁能實現，機械手關節驅動由液壓能實現，機械手關節角度保持或制動由電磁能實現。液壓驅動擺動關節執行及制動裝置，由三個功能模塊組成，分別是關節轉動模塊、角度檢測模塊和關節制動模塊。關節轉動模塊實現機械手關機基本的運動功能，角度檢測模塊完成對機械手關節運動角度的檢測，關節制動模塊實現機械手關節角度保持。三個模塊均固定于機械手關節的上臂，三個模塊又以關節轉動模塊為主，角度檢測模塊實現角位移檢測，制動器模塊實現角度保持。