CN110253616A - 一种单自由度水下电动机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单自由度水下电动机械手，包括前舱体、固定设在前舱体上的后舱体、设在前舱体的前端上并用于抓取物品的抓取机构、用于带动抓取机构张开或合拢的传动机构、连接在传动机构后端并用于驱动传动机构的驱动机构、与驱动机构电连接的线缆；本发明采用前舱体、后舱体、驱动机构、传动机构、抓取机构组合结构形成的浅海水下电动机械手，实现了对水下物品的抓取，具有较高的工作稳固性、牢靠性和平衡能力，并且安装、拆卸、更换、维护等操作极其便利，具有较高的工作效率；该机械手结构设计精巧且简洁，使用可靠且故障率低，体积小重量轻，节约了成本，且安装、拆卸、更换、维护等操作极其便利，具有较高的工作效率，适合推广应用。

Description

一种单自由度水下电动机械手

技术领域

本发明涉及水下电动机械手技术领域，尤其涉及一种单自由度水下电动机械手。

背景技术

机械手是工业和科研广泛使用的机械设备，现有的机械手发展较为成熟。近年来，探索海洋的趋势愈演愈烈，适用于水下使用的机械手很稀少。陆上的机械手主要通过伺服电机带动关节的运动，以及舵机带动爪手来实现抓取物品的能力，缺乏在水下使用的密封保障。而现有的水下机械手，主要存在如下缺点：一是传动工作过程中动密封性能较差；二是由于结构设置不合理使得机械手的体积较为庞大且不易安装，成本较高；三是现有的水下机械手还存在稳固性、牢靠性和平衡能力较低的缺点，使得水下机器人的使用安全性较低；四是在使用过程中安装、拆卸、更换、维护等操作极其繁琐，降低了工作效率。

发明内容

本发明解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种具有较高密封性能、防水防腐功能并且具有较高稳固性、牢靠性和平衡性且成本较低的单自由度水下电动机械手。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种单自由度水下电动机械手，包括前舱体、固定设在前舱体上的后舱体、设在前舱体的前端上并用于抓取物品的抓取机构、设在前舱体与后舱体之间形成的内部空间中并用于带动抓取机构张开或合拢的传动机构、连接在传动机构后端并用于驱动传动机构的驱动机构、与驱动机构电连接的线缆，抓取机构连接在传动机构上，驱动机构设在后舱体内部，线缆从前舱体与后舱体之间形成的内部空间的后部向外引出，引出舱体外面的线缆连接到供电装置，供电装置通过线缆为驱动机构供电；前舱体与后舱体之间通过螺纹连接方式可拆卸的固定连接，在前舱体和后舱体的中间设置有保持密封的第二密封圈，前舱体和后舱体的外形均为圆柱形，由前舱体与后舱体及两者形成的内部空间的组合结构设置，有助于在有限的内部空间中充分布置驱动机构、传动机构等各个部件，既使得电动机械手整体具有较高的稳固性、牢靠性和平衡能力，又使得电动机械手整体结构的安装、拆卸、更换、维护等操作极其便利，并且结构相对较简单且精巧；其中，当该电动机械手处于未工作状态时，抓取机构的初始状态处于完全合拢状态；当需要使用该电动机械手进行抓取物品工作时，启动驱动机构，驱动机构带动传动机构，传动机构带动抓取机构抓取目标物品；具体地，启动驱动机构，驱动机构正向运动带动传动机构同时正向运动，传动机构正向运动带动抓取机构同时运动至目标物品；当目标物品进入抓取机构之后，驱动机构反向运动带动传动机构同时反向运动，传动机构反向运动带动抓取机构闭合直至抓取机构抓牢目标物品；当需要将抓牢在抓取机构中的物品卸掉时，启动驱动机构，驱动机构正向运动带动传动机构同时正向运动，传动机构正向运动带动抓取机构同时张开使抓取机构松开物品而将物品从抓取机构中卸掉；抓取机构卸掉物品之后，驱动机构反向运动带动传动机构同时反向运动，传动机构反向运动带动抓取机构同时合拢直至抓取机构完全合拢并复原到未工作时的初始状态，以便下一次执行抓取和卸掉物品工作；采用前舱体、后舱体、驱动机构、传动机构、抓取机构组合结构形成的单自由度水下电动机械手，实现了对水下物品的抓取，具有较高的工作稳固性、牢靠性和平衡能力，并且安装、拆卸、更换、维护等操作极其便利，具有较高的工作效率。

作为优选，传动机构包括连接在驱动机构前端并由驱动机构驱动的丝杠、连接在丝杠前端并用于带动抓取机构张开或合拢的推杆，丝杠、推杆均设在前舱体内，抓取机构连接在推杆上。其中，推杆上设置有与丝杠配合的丝杠螺母，丝杠螺母安装在推杆与丝杠之间，丝杠螺母通过第四螺钉安装在推杆上，丝杠与丝杠螺母形成配合，将丝杠的旋转运动转化为丝杠螺母的直线运动，丝杠螺母的直线运动带动整个推杆进行直线运动，丝杠螺母由油性材料制成，有助于减少推杆与丝杠之间的摩擦力，能确保推杆运动的流畅性，让推杆的直线运动更加稳定；推杆与前舱体之间设置有由油性材料制成的油性轴承，有助于推杆进行顺畅的直线运动；由丝杠、丝杠螺母、推杆、油性轴承组合结构形成的传动机构，既具有高效且稳定的传动性能，又具有结构简单的特点，也进一步提高了安装、拆卸、更换、维护等操作的便利性；当需要使用该电动机械手进行抓取物品工作时，启动驱动机构，驱动机构带动丝杠正转，丝杠正转带动丝杠螺母同时沿着丝杠向前直线运动，向前直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向前直线运动，从而推杆带动抓取机构同时张开并形成供抓取物品的抓取开口，以便物品能进入并容纳在抓取机构张开的抓取开口中；在物品进入抓取机构后，驱动机构带动丝杠反转，丝杠反转带动丝杠螺母同时向后直线运动，向后直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向后直线运动，从而推杆带动抓取机构同时向内转动直至抓取机构抓牢物品；当需要将抓牢在抓取机构中的物品卸掉时，启动驱动机构，驱动机构带动丝杠正转，丝杠正转带动丝杠螺母沿着丝杠同时向前直线运动，向前直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向前直线运动，从而推杆带动抓取机构同时张开使抓取开口增大而抓取机构松开物品，以便将物品从抓取机构中卸掉或取出；抓取机构卸掉物品之后，驱动机构带动传动机构，传动机构带动抓取机构合拢直至抓取机构完全合拢并复原到未工作时的初始状态，以便下一次执行抓取工作。

作为优选，传动机构还包括连接在推杆与抓取机构之间的推杆连接件，推杆连接件的后端固定连接在推杆的前端，抓取机构通过第二轴承螺栓可滑动的铰接在推杆连接件的前端，第二轴承螺栓可滑动的铰接在推杆连接件与抓取机构之间。其中，推杆连接件与推杆之间通过第三螺钉连接，推杆连接件通过第三螺钉与推杆构成一体化结构，使得推杆与推杆连接件在传动过程中的联动更顺畅、更平稳、更牢靠，从而有效地保证了抓取机构在张开抓取物品时的稳定性和联动性；当需要使用该电动机械手进行抓取物品工作时，启动驱动机构，驱动机构带动丝杠正转，丝杠正转带动丝杠螺母同时向前直线运动，向前直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向前直线运动，向前直线运动的推杆带动推杆连接件同时向前直线运动使推杆连接件向前推动，从而推杆连接件带动第二轴承螺栓同时向前滑动使抓取机构同时张开并形成供抓取物品的抓取开口，以便物品能进入并容纳在抓取机构张开的抓取开口中；然后驱动机构带动丝杠反转，丝杠反转带动丝杠螺母同时向后直线运动，向后直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向后直线运动，推杆带动推杆连接件同时向后直线运动使推杆连接件向后回退，从而推杆连接件带动第二轴承螺栓同时向后滑动使抓取机构同时向内转动直至抓取机构抓牢物品；由丝杠、螺母、推杆、推杆连接件、第二轴承螺栓组合结构形成的传动机构，进一步提高了传动性能，也进一步提高了安装、拆卸、更换、维护等操作的便利性。

作为优选，传动机构还包括固定套设在推杆外面并供推杆穿过的第一密封圈，第一密封圈固定压设在前舱体前端的槽中，推杆通过第一密封圈密封设在前舱体前端。第一密封圈的设置，推杆在传动过程中推杆只通过第一密封圈中间的孔进行运动，使得推杆在传动过程中具有较高的动密封性能，保证了该电动机械手整体具有较高的密封性能，也提高了该电动机械手整体在水下长时间工作过程中的防水功能。

作为优选，驱动机构包括联轴器、电机、电机轴、销轴，联轴器设在后舱体中，电机轴与电机连接，电机和电机轴通过垫圈嵌套连接在联轴器上，联轴器设在销轴的内侧，电机轴通过销轴与丝杠铰接，丝杠设在销轴的前端，线缆与电机电连接；其中，联轴器通过紧定螺钉固定在电机的电机轴上；销轴贯通联轴器和丝杠，使得丝杠和联轴器保持固定；联轴器的中间设有紧定螺钉，通过紧定螺钉将联轴器与电机轴紧固连接；后舱体通过第三螺钉固定设有法兰盘，法兰盘套住丝杠使丝杠的旋转向前运动或旋转向后运动被限制在法兰盘内，进一步提高了丝杠传动时的稳固性、牢靠性和平衡能力，也进一步提高了安装、拆卸、更换、维护等操作的便利性；当需要使用该电动机械手进行抓取物品工作时，接通供电装置，启动电机，电机正转带动电机轴同时正转，电机轴正转带动丝杠同时正转，丝杠正转带动丝杠螺母同时向前直线运动，向前直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向前直线运动，向前直线运动的推杆带动推杆连接件同时向前直线运动使推杆连接件向前推动，从而推杆连接件带动第二轴承螺栓同时向前滑动使抓取机构同时张开并形成供抓取物品的抓取开口，以便物品能进入并容纳在抓取机构张开的抓取开口中；然后电机反转带动电机轴同时反转，电机轴反转带动丝杠同时反转，丝杠反转带动丝杠螺母同时向后直线运动，向后直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向后直线运动，推杆带动推杆连接件同时向后直线运动使推杆连接件向后回退，从而推杆连接件带动第二轴承螺栓同时向后滑动使抓取机构同时向内转动直至抓取机构抓牢物品；当需要将抓牢在抓取机构中的物品卸掉时，启动电机，电机正转带动电机轴同时正转，电机轴正转带动丝杠同时正转，丝杠正转带动丝杠螺母同时向前直线运动，向前直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向前直线运动，向前直线运动的推杆带动推杆连接件同时向前直线运动使推杆连接件向前推动，从而推杆连接件带动第二轴承螺栓同时向前滑动使抓取机构同时张开使抓取开口增大而抓取机构松开物品，以便将物品从抓取机构中卸掉或取出；抓取机构卸掉物品之后，电机反转带动电机轴同时反转，电机轴带动联轴器同时反转，联轴器带动丝杠同时反转，丝杠反转的同时丝杠螺母向后直线运动，向后直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向后直线运动，推杆带动推杆连接件同时向后直线运动使推杆连接件向后回退，从而推杆连接件带动第二轴承螺栓同时向后滑动使抓取机构同时向内转动直至抓取机构完全合拢并复原到未工作时的初始状态，以便下一次执行抓取工作。

作为优选，抓取机构包括固定设在前舱体的前端的爪座、通过第一轴承螺栓铰接在爪座的前端左侧的小爪、通过第一轴承螺栓铰接在爪座的前端右侧的大爪，小爪与大爪之间通过第二轴承螺栓铰接在推杆连接件的前端，推杆穿入爪座中。其中，通过第二螺钉将爪座可拆卸的固定设在前舱体的前端，第二螺钉在爪座内表面对称设置有4个，且第二螺钉的外表面与第一密封圈的外表面相吻合；大爪和小爪均由工程塑料制成，使得大爪和小爪具有耐腐蚀、成本低且容易加工的优点，并且能有效地适应水下的恶劣环境；大爪、小爪分别通过螺纹结构与爪座可拆卸的转动连接，大爪、小爪分别通过第一轴承螺栓与爪座构成转动结构，大爪和小爪分别设有相配合的夹齿，夹齿既提供了大爪和小爪抓取物品时的夹持力，又提高了物品夹持时的防滑作用，使得抓取物品工作时大爪和小爪同时张开通过夹齿将物品抓牢在抓取开口中；爪座的设置，既提高了大爪和小爪在抓取物品工作过程中的稳固性、牢靠性和平衡性，又使得大爪和小爪安装、拆卸、更换、维护等操作极其便利；具体地，当需要使用该电动机械手进行抓取物品工作时，接通供电装置，启动电机，电机正转带动电机轴同时正转，电机轴正转带动销轴同时正转，销轴正转带动丝杠同时正转，丝杠正转带动丝杠螺母同时向前直线运动，向前直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向前直线运动，向前直线运动的推杆带动推杆连接件同时向前直线运动使推杆连接件向前推动，从而推杆连接件带动第二轴承螺栓同时向前滑动，使大爪和小爪分别以各自相对应的第一轴承螺栓的铰接处为转动支点同时转动张开并形成供抓取物品的抓取开口，以便物品能进入并容纳在大爪和小爪张开的抓取开口中；然后电机由正转变成反转，电机反转带动电机轴同时反转，电机轴反转带动销轴同时反转，销轴反转带动丝杠同时反转，丝杠反转带动丝杠螺母同时向后直线运动，向后直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向后直线运动使推杆向后回退，推杆带动推杆连接件同时向后直线运动使推杆连接件向后回退，从而推杆连接件带动第二轴承螺栓同时向后滑动，使大爪和小爪分别以各自相对应的第一轴承螺栓的铰接处为转动支点同时向内转动直至大爪和小爪的夹齿抓牢物品；当需要将抓牢在大爪与小爪之间的物品卸掉时，启动电机，电机正转带动电机轴同时正转，电机轴正转带动销轴同时正转，销轴正转带动丝杠同时正转，丝杠正转带动丝杠螺母向前直线运动，向前直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向前直线运动使推杆向前推动，向前直线运动的推杆带动推杆连接件同时向前直线运动使推杆连接件向前推动，从而推杆连接件带动第二轴承螺栓同时向前滑动，使大爪和小爪分别以各自相对应的第一轴承螺栓的铰接处为转动支点同时转动张开使抓取开口增大而抓取机构松开物品，以便将物品从大爪和小爪之间卸掉或取出；将物品从大爪与小爪之间卸掉或取出之后，电机反转带动电机轴同时反转，电机轴反转带动销轴同时反转，销轴反转带动丝杠同时反转，丝杠反转带动丝杠螺母同时向后直线运动，向后直线运动的丝杠带动推杆同时向后直线运动使推杆向后回退，推杆带动推杆连接件同时向后直线运动使推杆连接件向后回退，从而推杆连接件带动第二轴承螺栓同时向后滑动，使大爪和小爪分别以各自相对应的第一轴承螺栓的铰接处为转动支点同时向内转动，大爪和小爪向内合拢直至大爪和小爪完全合拢并复原到未工作时的初始状态，以便下一次执行抓取和卸掉物品工作。

作为优选，大爪、小爪均设有供第二轴承螺栓滑动的滑动槽，推杆连接件的前端设有通孔，第二轴承螺栓可滑动的穿设在由大爪的滑动槽、推杆连接件前端的通孔和小爪的滑动槽形成的活动空间中。当电动机械手进行抓取物品工作时，第二轴承螺栓在滑动槽内进行运动，由滑动槽形成的活动空间，进一步提高了推杆、推杆连接件、第二轴承螺栓、大爪、小爪在传动过程中联动顺畅性。

作为优选，前舱体与后舱体之间通过第二密封圈密封连接。第二密封圈的设置，使得前舱体与后舱体之间具有较高的密封性能，进一步提高了该电动机械手整体的密封性能，也进一步提高了该电动机械手整体在水下长时间工作过程中的防水防腐功能。

作为优选，还包括可拆卸的固定设在前舱体后端的后舱盖，通过第三密封圈将后舱盖密封盖在后舱体的后端上；后舱盖通过第一螺钉可拆卸的固定设在前舱体后端上，便于打开或关闭后舱盖，提高了安装、拆卸、更换、维护等操作的便利性；后舱盖、第三密封圈、后舱体之间形成的组合结构，进一步提高了该电动机械手整体的密封性能，也进一步提高了该电动机械手整体在水下长时间工作过程中的防水防腐功能。

作为优选，还包括设在后舱盖后端的穿线螺栓，穿线螺栓与后舱盖之间通过第三密封圈密封连接，线缆从前舱体与后舱体之间形成的内部空间的后部依次穿过后舱盖、穿线螺栓向外引出。穿线螺栓的设置，既有助于将线缆的接线从舱体内引出连接到供电装置时的过线及布线，又提高了对线缆的防水防腐功能，也提高了线缆过线及布线时的稳固性和牢靠性。

本发明中，后舱体的内部设有内槽，内槽设有连接块，电机固定连接在连接块的前端，线缆从电机依次穿过连接块、后舱盖、穿线螺栓向外引出。内槽与连接块的组合结构设置，既有助于提高电机安装在后舱体内的稳固性、牢靠性和平衡能力，又提高了安装、拆卸、更换、维护等操作的便利性，也有助于线缆从电机引出之后的过线及布线。

本发明中，穿线螺栓的内部中空设有固化的环氧树脂灌封体，穿过穿线螺栓内部中空的线缆被固化的环氧树脂灌封体封住，既提高了线缆过线及布线时的稳固性和牢靠性，又提高了该电动机械手整体的密封性能，也提高了该电动机械手整体在水下长时间工作过程中的防水防腐功能。

具体地，由环氧树脂灌封胶凝固形成在穿线螺栓内的固化的环氧树脂灌封体的灌封方法如下：先将线缆穿过穿线螺栓的内部中空，再从穿线螺栓的外部向穿线螺栓的内部空间逐渐倒入环氧树脂灌封胶直至环氧树脂灌封胶填满穿线螺栓的内部空间，然后等待填满穿线螺栓的内部空间的环氧树脂灌封胶逐渐凝固形成固化的环氧树脂灌封体，固化的环氧树脂灌封体封住穿线螺栓的内部空间并将线缆封牢在穿线螺栓中，降低了水下工作时水渗透入穿线螺栓内的风险，使得电机及线缆不易遭受水的侵袭及腐化，使得电机的线缆被牢固地封住在穿线螺栓的内部，隔绝了海水对内部线缆的接触，大大提高了密封性能和防水防腐功能。

该单自由度水下电动机械手具有如下优点：

1.设置有圆柱状的前舱体，前端密封采用静密封和动密封合二为一的密封方式，极大地减少了整体结构的复杂度，而机械传动部分采用更加可靠的销轴连接和紧定螺钉固定，提高了可靠性，且整体形状为柱状，整体装置的体积较小，让使用者的操作与拆装更加的简便；

2.该装置的前端机械爪采用工程塑料制成，具有耐腐蚀、低成本、容易加工的优点，该设置让该电动机械手能够有效的适应恶劣的海下环境，保障了该电动机械手的可靠性；

3.设置有通过轴承螺栓相互连接的大爪和小爪，前端爪子的固定和转动采用轴承螺栓，设计简单，容易更换，使用可靠且故障率低，维护更加简便。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：采用前舱体、后舱体、驱动机构、传动机构、抓取机构组合结构形成的单自由度水下电动机械手，实现了对水下物品的抓取，具有较高的工作稳固性和牢靠性，并且安装、拆卸、更换、维护等操作极其便利，具有较高的工作效率；该机械手结构设计精巧且简洁，使用可靠且故障率低，体积小重量轻，节约了成本，且安装、拆卸、更换、维护等操作极其便利，具有较高的工作效率，适合推广应用。

附图说明

图1为本发明的单自由度水下电动机械手实施例的结构示意图。

图2为图1的剖视图。

图3为图1中B处的放大结构示意图。

图4为图2中C处的放大结构示意图。

图5为图1中A-A方向的剖视图。

图6为本发明的单自由度水下电动机械手实施例的另一结构示意图。

图7为图6中D处的放大结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。

一种单自由度水下电动机械手，如图1-7所示，包括前舱体5、固定设在前舱体5上的后舱体19、设在前舱体5的前端上并用于抓取物品的抓取机构、设在前舱体5与后舱体19之间形成的内部空间中并用于带动抓取机构张开或合拢的传动机构、连接在传动机构后端并用于驱动传动机构的驱动机构、与驱动机构电连接的线缆1，抓取机构连接在传动机构上，驱动机构设在后舱体19内部，线缆1从前舱体5与后舱体19之间形成的内部空间的后部向外引出，引出舱体外面的线缆1连接到供电装置，供电装置通过线缆为驱动机构供电。

本实施例中，传动机构包括连接在驱动机构前端并由驱动机构驱动的丝杠31、连接在丝杠31前端并用于带动抓取机构张开或合拢的推杆12，丝杠31、推杆12均设在前舱体5内，抓取机构连接在推杆12上。其中，推杆12上设置有与丝杠31配合的丝杠螺母33，丝杠螺母33安装在推杆12与丝杠31之间，丝杠螺母33通过第四螺钉32安装在推杆12上，丝杠31与丝杠螺母33形成配合，将丝杠31的旋转运动转化为丝杠螺母33的直线运动，丝杠螺母33的直线运动带动整个推杆进行直线运动，丝杠螺母33由油性材料制成，有助于减少推杆12与丝杠31之间的摩擦力，能确保推杆12运动的流畅性，让推杆12的直线运动更加稳定；推杆12与前舱体5之间设置有由油性材料制成的油性轴承34，有助于推杆进行顺畅的直线运动。由丝杠、丝杠螺母、推杆、油性轴承组合结构形成的传动机构，既具有高效且稳定的传动性能，又具有结构简单的特点，也进一步提高了安装、拆卸、更换、维护等操作的便利性。

本实施例中，传动机构还包括连接在推杆12与抓取机构之间的推杆连接件11，推杆连接件11的后端固定连接在推杆12的前端，抓取机构通过第二轴承螺栓13可滑动的铰接在推杆连接件11的前端，第二轴承螺栓13可滑动的铰接在推杆连接件11与抓取机构之间。其中，推杆连接件11与推杆12之间通过第三螺钉14连接，推杆连接件11通过第三螺钉14与推杆12构成一体化结构，使得推杆与推杆连接件在传动过程中的联动更顺畅、更平稳、更牢靠，从而有效地保证了抓取机构在张开抓取物品时的稳定性和联动性；当需要使用该电动机械手进行抓取物品工作时，启动驱动机构，驱动机构带动丝杠正转，丝杠正转带动丝杠螺母同时向前直线运动，向前直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向前直线运动，向前直线运动的推杆带动推杆连接件同时向前直线运动使推杆连接件向前推动，从而推杆连接件带动第二轴承螺栓同时向前滑动使抓取机构同时张开并形成供抓取物品的抓取开口，以便物品能进入并容纳在抓取机构张开的抓取开口中；然后驱动机构带动丝杠反转，丝杠反转带动丝杠螺母同时向后直线运动，向后直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向后直线运动，推杆带动推杆连接件同时向后直线运动使推杆连接件向后回退，从而推杆连接件带动第二轴承螺栓同时向后滑动使抓取机构同时向内转动直至抓取机构抓牢物品；由丝杠、螺母、推杆、推杆连接件、第二轴承螺栓组合结构形成的传动机构，进一步提高了传动性能，也进一步提高了安装、拆卸、更换、维护等操作的便利性。

本实施例中，传动机构还包括固定套设在推杆12外面并供推杆12穿过的第一密封圈15，第一密封圈15固定压设在前舱体5前端的槽中，推杆12通过第一密封圈15密封设在前舱体5前端。

本实施例中，驱动机构包括联轴器26、电机30、电机轴29、销轴25，联轴器26设在后舱体19中，电机轴29与电机30连接，电机30和电机轴29通过垫圈28嵌套连接在联轴器26上，联轴器26设在销轴25的内侧，电机轴29通过销轴25与丝杠31铰接，丝杠31设在销轴25的前端，线缆1与电机30电连接。其中，联轴器26通过紧定螺钉27固定在电机30的电机轴29上；销轴25贯通联轴器26和丝杠31，使得丝杠31和联轴器26保持固定；联轴器26的中间设有紧定螺钉27，通过紧定螺钉27将联轴器26与电机轴29紧固连接；后舱体19通过第三螺钉14固定设有法兰盘24，法兰盘24套住丝杠31使丝杠31的旋转向前运动或旋转向后运动被限制在法兰盘24内，进一步提高了丝杠传动时的稳固性、牢靠性和平衡能力，也进一步提高了安装、拆卸、更换、维护等操作的便利性；销轴的设置，使得电机轴通过销轴带动丝杠旋转直线运动更顺畅，转动过渡更自然；通过垫圈限制了联轴器轴向位置，减小了联轴器轴向方向可能发生的窜动，提高了联轴器的传动效率和稳定性；由联轴器、电机、电机轴、销轴组合结构形成的驱动机构配合由丝杠、螺母、推杆、推杆连接件、第二轴承螺栓组合结构形成的传动机构，进一步提高了传动性能，进一步提高了传动时的稳固性、牢靠性和平衡能力，也进一步提高了安装、拆卸、更换、维护等操作的便利性；具体地，当需要使用该电动机械手进行抓取物品工作时，接通供电装置，启动电机，电机正转带动电机轴同时正转，电机轴正转带动丝杠同时正转，丝杠正转带动丝杠螺母同时向前直线运动，向前直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向前直线运动，向前直线运动的推杆带动推杆连接件同时向前直线运动使推杆连接件向前推动，从而推杆连接件带动第二轴承螺栓同时向前滑动使抓取机构同时张开并形成供抓取物品的抓取开口，以便物品能进入并容纳在抓取机构张开的抓取开口中；然后电机反转带动电机轴同时反转，电机轴反转带动丝杠同时反转，丝杠反转带动丝杠螺母同时向后直线运动，向后直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向后直线运动，推杆带动推杆连接件同时向后直线运动使推杆连接件向后回退，从而推杆连接件带动第二轴承螺栓同时向后滑动使抓取机构同时向内转动直至抓取机构抓牢物品；当需要将抓牢在抓取机构中的物品卸掉时，启动电机，电机正转带动电机轴同时正转，电机轴正转带动丝杠同时正转，丝杠正转带动丝杠螺母同时向前直线运动，向前直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向前直线运动，向前直线运动的推杆带动推杆连接件同时向前直线运动使推杆连接件向前推动，从而推杆连接件带动第二轴承螺栓同时向前滑动使抓取机构同时张开使抓取开口增大而抓取机构松开物品，以便将物品从抓取机构中卸掉或取出；抓取机构卸掉物品之后，电机反转带动电机轴同时反转，电机轴带动联轴器同时反转，联轴器带动丝杠同时反转，丝杠反转的同时丝杠螺母向后直线运动，向后直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向后直线运动，推杆带动推杆连接件同时向后直线运动使推杆连接件向后回退，从而推杆连接件带动第二轴承螺栓同时向后滑动使抓取机构同时向内转动直至抓取机构完全合拢并复原到未工作时的初始状态，以便下一次执行抓取工作。

本实施例中，抓取机构包括固定设在前舱体5的前端的爪座6、通过第一轴承螺栓8铰接在爪座6的前端左侧的小爪9、通过第一轴承螺栓8铰接在爪座6的前端右侧的大爪10，小爪9与大爪10之间通过第二轴承螺栓13铰接在推杆连接件11的前端，推杆12穿入爪座6中。其中，通过第二螺钉7将爪座6可拆卸的固定设在前舱体5的前端，第二螺钉7在爪座6内表面对称设置有4个，且第二螺钉7的外表面与第一密封圈15的外表面相吻合；大爪和小爪均由工程塑料制成，使得大爪和小爪具有耐腐蚀、成本低且容易加工的优点，并且能有效地适应水下的恶劣环境；大爪、小爪分别通过螺纹结构与爪座可拆卸的固定连接，大爪、小爪分别通过第一轴承螺栓与爪座构成转动结构，大爪和小爪分别设有相配合的夹齿16，夹齿16既提供了大爪和小爪抓取物品时的夹持力，又提高了物品夹持时的防滑作用，使得抓取物品工作时大爪和小爪同时张开通过夹齿将物品抓牢在抓取开口中；爪座的设置，既提高了大爪和小爪在抓取物品工作过程中的稳固性、牢靠性和平衡性，又使得大爪和小爪安装、拆卸、更换、维护等操作极其便利；具体地，当需要使用该电动机械手进行抓取物品工作时，接通供电装置，启动电机，电机正转带动电机轴同时正转，电机轴正转带动销轴同时正转，销轴正转带动丝杠同时正转，丝杠正转带动丝杠螺母同时向前直线运动，向前直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向前直线运动，向前直线运动的推杆带动推杆连接件同时向前直线运动使推杆连接件向前推动，从而推杆连接件带动第二轴承螺栓同时向前滑动，使大爪和小爪分别以各自相对应的第一轴承螺栓的铰接处为转动支点同时转动张开并形成供抓取物品的抓取开口，以便物品能进入并容纳在大爪和小爪张开的抓取开口中；然后电机由正转变成反转，电机反转带动电机轴同时反转，电机轴反转带动销轴同时反转，销轴反转带动丝杠同时反转，丝杠反转带动丝杠螺母同时向后直线运动，向后直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向后直线运动使推杆向后回退，推杆带动推杆连接件同时向后直线运动使推杆连接件向后回退，从而推杆连接件带动第二轴承螺栓同时向后滑动，使大爪和小爪分别以各自相对应的第一轴承螺栓的铰接处为转动支点同时向内转动直至大爪和小爪的夹齿抓牢物品；当需要将抓牢在大爪与小爪之间的物品卸掉时，启动电机，电机正转带动电机轴同时正转，电机轴正转带动销轴同时正转，销轴正转带动丝杠同时正转，丝杠正转带动丝杠螺母向前直线运动，向前直线运动的丝杠螺母带动推杆同时向前直线运动使推杆向前推动，向前直线运动的推杆带动推杆连接件同时向前直线运动使推杆连接件向前推动，从而推杆连接件带动第二轴承螺栓同时向前滑动，使大爪和小爪分别以各自相对应的第一轴承螺栓的铰接处为转动支点同时转动张开使抓取开口增大而抓取机构松开物品，以便将物品从大爪和小爪之间卸掉或取出；将物品从大爪与小爪之间卸掉或取出之后，电机反转带动电机轴同时反转，电机轴反转带动销轴同时反转，销轴反转带动丝杠同时反转，丝杠反转带动丝杠螺母同时向后直线运动，向后直线运动的丝杠带动推杆同时向后直线运动使推杆向后回退，推杆带动推杆连接件同时向后直线运动使推杆连接件向后回退，从而推杆连接件带动第二轴承螺栓同时向后滑动，使大爪和小爪分别以各自相对应的第一轴承螺栓的铰接处为转动支点同时向内转动，大爪和小爪向内合拢直至大爪和小爪完全合拢并复原到未工作时的初始状态，以便下一次执行抓取和卸掉物品工作。

本实施例中，大爪10、小爪9均设有供第二轴承螺栓13滑动的滑动槽17，推杆连接件11的前端设有通孔110，第二轴承螺栓13可滑动的穿设在由大爪10的滑动槽17、推杆连接件11前端的通孔110和小爪9的滑动槽17形成的活动空间中。

本实施例中，前舱体5与后舱体19之间通过第二密封圈18密封连接。

本实施例中，还包括可拆卸的固定设在前舱体5后端的后舱盖4，通过第三密封圈22将后舱盖4密封盖在后舱体19的后端上。后舱盖4通过第一螺钉3可拆卸的固定设在前舱体5后端上，便于打开或关闭后舱盖，提高了安装、拆卸、更换、维护等操作的便利性；后舱盖、第三密封圈、后舱体之间形成的组合结构，进一步提高了该电动机械手整体的密封性能，也进一步提高了该电动机械手整体在水下长时间工作过程中的防水防腐功能。

本实施例中，还包括设在后舱盖4后端的穿线螺栓2，穿线螺栓2与后舱盖4之间通过第三密封圈22密封连接，线缆1从前舱体5与后舱体19之间形成的内部空间的后部依次穿过后舱盖4、穿线螺栓2向外引出。

本实施例中，后舱体19的内部设有内槽20，内槽20设有连接块21，电机30固定连接在连接块21的前端，线缆1从电机30依次穿过连接块21、后舱盖4、穿线螺栓2向外引出。内槽与连接块的组合结构设置，既有助于提高电机安装在后舱体内的稳固性、牢靠性和平衡能力，又提高了安装、拆卸、更换、维护等操作的便利性，也有助于线缆从电机引出之后的过线及布线。

本实施例中，穿线螺栓2的内部中空设有固化的环氧树脂灌封体23，穿过穿线螺栓2内部中空的线缆1被固化的环氧树脂灌封体23封住，既进一步提高了线缆过线及布线时的稳固性和牢靠性，又进一步提高了该电动机械手整体的密封性能，也进一步提高了该电动机械手整体在水下长时间工作过程中的防水防腐功能。

具体地，由环氧树脂灌封胶凝固形成在穿线螺栓内的固化的环氧树脂灌封体的灌封方法如下：先将线缆穿过穿线螺栓的内部中空，再从穿线螺栓的外部向穿线螺栓的内部空间逐渐倒入环氧树脂灌封胶直至环氧树脂灌封胶填满穿线螺栓的内部空间，然后等待填满穿线螺栓的内部空间的环氧树脂灌封胶逐渐凝固形成固化的环氧树脂灌封体，固化的环氧树脂灌封体封住穿线螺栓的内部空间并将线缆封牢在穿线螺栓中，降低了水下工作时水渗透入穿线螺栓内的风险，使得电机及线缆不易遭受水的侵袭及腐化，使得电机的线缆被牢固地封住在穿线螺栓的内部，大大提高了密封性能和防水防腐功能。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种单自由度水下电动机械手，其特征在于：包括前舱体(5)、固定设在前舱体(5)上的后舱体(19)、设在前舱体(5)的前端上并用于抓取物品的抓取机构、设在前舱体(5)与后舱体(19)之间形成的内部空间中并用于带动抓取机构张开或合拢的传动机构、连接在传动机构后端并用于驱动传动机构的驱动机构、与驱动机构电连接的线缆(1)，抓取机构连接在传动机构上，驱动机构设在后舱体(19)内部，线缆(1)从前舱体(5)与后舱体(19)之间形成的内部空间的后部向外引出；启动驱动机构，驱动机构带动传动机构，传动机构带动抓取机构抓取目标物品。

2.根据权利要求1所述的一种单自由度水下电动机械手，其特征在于：传动机构包括连接在驱动机构前端并由驱动机构驱动的丝杠(31)、连接在丝杠(31)前端并用于带动抓取机构张开或合拢的推杆(12)，丝杠(31)、推杆(12)均设在前舱体(5)内，抓取机构连接在推杆(12)上。

3.根据权利要求2所述的一种单自由度水下电动机械手，其特征在于：传动机构还包括连接在推杆(12)与抓取机构之间的推杆连接件(11)，推杆连接件(11)的后端固定连接在推杆(12)的前端，抓取机构通过第二轴承螺栓(13)可滑动的铰接在推杆连接件(11)的前端，第二轴承螺栓(13)可滑动的铰接在推杆连接件(11)与抓取机构之间。

4.根据权利要求2或3所述的一种单自由度水下电动机械手，其特征在于：传动机构还包括固定套设在推杆(12)外面并供推杆(12)穿过的第一密封圈(15)，第一密封圈(15)固定压设在前舱体(5)前端的槽中，推杆(12)通过第一密封圈(15)密封设在前舱体(5)前端。

5.根据权利要求4所述的一种单自由度水下电动机械手，其特征在于：驱动机构包括联轴器(26)、电机(30)、电机轴(29)、销轴(25)，联轴器(26)设在后舱体(19)中，电机轴(29)与电机(30)连接，电机(30)和电机轴(29)通过垫圈(28)嵌套连接在联轴器(26)上，联轴器(26)设在销轴(25)的内侧，电机轴(29)通过销轴(25)与丝杠(31)铰接，丝杠(31)设在销轴(25)的前端，线缆(1)与电机(30)电连接。

6.根据权利要求3或5所述的一种单自由度水下电动机械手，其特征在于：抓取机构包括固定设在前舱体(5)的前端的爪座(6)、通过第一轴承螺栓(8)铰接在爪座(6)的前端左侧的小爪(9)、通过第一轴承螺栓(8)铰接在爪座(6)的前端右侧的大爪(10)，小爪(9)与大爪(10)之间通过第二轴承螺栓(13)铰接在推杆连接件(11)的前端，推杆(12)穿入爪座(6)中。

7.根据权利要求6所述的一种单自由度水下电动机械手，其特征在于：大爪(10)、小爪(9)均设有供第二轴承螺栓(13)滑动的滑动槽(17)，推杆连接件(11)的前端设有通孔(110)，第二轴承螺栓(13)可滑动的穿设在由大爪(10)的滑动槽(17)、推杆连接件(11)前端的通孔(110)和小爪(9)的滑动槽(17)形成的活动空间中。

8.根据权利要求1或2或3或5或7所述的一种单自由度水下电动机械手，其特征在于：前舱体(5)与后舱体(19)之间通过第二密封圈(18)密封连接。

9.根据权利要求8所述的一种单自由度水下电动机械手，其特征在于：还包括可拆卸的固定设在前舱体(5)后端的后舱盖(4)，通过第三密封圈(22)将后舱盖(4)密封盖在后舱体(19)的后端上。

10.根据权利要求9所述的一种单自由度水下电动机械手，其特征在于：还包括设在后舱盖(4)后端的穿线螺栓(2)，穿线螺栓(2)与后舱盖(4)之间通过第三密封圈(22)密封连接，线缆(1)从前舱体(5)与后舱体(19)之间形成的内部空间的后部依次穿过后舱盖(4)、穿线螺栓(2)向外引出。