一种带制动器的液压机械手摆动关节的制作方法与工艺

本发明涉及的是一种水下机器人，具体地说是水下作业的液压机械手关节结构。

背景技术：
随着人类对海洋开发和利用的深入，水下作业任务呈现出多样化和复杂化，对水下机械手的结构和功能都提出了更高的要求。对于微小型作业水下机器人，需配置小型的水下液压机械手，来满足体积、重量和能源的要求。因此，研制结构紧凑、低成本、模块化的机械手，对微小型作业水下机器人完成多种成水下任务具有很大的实用价值。水下液压机械手关节的制动自锁性，对于机械手不管是处于收藏状态还是作业状态都有很重要的作用。目前，水下液压机械手关节大多通过液压锁实现自锁，增加了系统能源损耗及液压控制结构的复杂性。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供采用电磁制动器实现机械自锁的一种带制动器的液压机械手摆动关节。本发明的目的是这样实现的：本发明一种带制动器的液压机械手摆动关节，其特征是：包括液压驱动机械臂摆动模块、角度检测模块、液压驱动转轴制动模块，液压驱动机械臂摆动模块包括液压摆动缸、前臂固定件、后臂转动件、后臂连接件，前臂固定件与液压摆动缸相固定，后臂转动件和后臂连接件相固定，角度检测模块通过传感器连接件固定在角度传感器固定件上，角度传感器固定件与前臂固定件相固定，角度检测模块的检测轴通过角度检测模块联轴器与液压摆动缸的转轴相连，角度检测模块联轴器与后臂转动件相固定，液压驱动转轴制动模块包括电磁铁、制动盘、制动盘联轴器、电磁铁固定盘、制动器模块连接块，电磁铁与电磁铁固定盘相固定，电磁铁固定盘和制动器模块连接块相固定，制动盘和制动盘联轴器相固定，制动盘设置在电磁铁的端部，液压摆动缸和制动盘联轴器相固定。本发明的优势在于：1、针对大部分中小型液压驱动的水下机械手摆动关节保持力矩不足的问题，本发明专利可提供足以完成作业任务的力矩。2、针对大部分水下机械手的制动结构冗余复杂、制动可靠性差的问题，本发明专利提供了一种简单可靠的关节制动方案。3、针对大多数水下机械手体积过大，质量过重的问题，本发明专利能够大幅降低水下作业机械手关节体积过大的问题，减轻机械手整体重量。附图说明图1为本发明的主视图；图2为本发明的后视图；图3为本发明的剖视图；图4为本发明的俯视图。具体实施方式下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：结合图1～4，液压驱动摆动关节执行及制动装置由三个模块组成：液压驱动机械臂摆动模块、角度检测模块、液压驱动转轴制动模块。液压驱动机械臂摆动模块由液压摆动缸11、前臂固定件件1、后臂转动件6和后臂连接件7构成，其中前臂固定件1与液压摆动缸11通过螺栓固定，后臂转动件6与后臂连接件7通过螺栓固定；角度检测模块3通过传感器连接件5固定在角度传感器固定件2上，并且通过螺纹固定在前臂固定件1上，角度检测模块检测轴通过角度检测模块联轴器4与摆动缸转轴连接且与后臂转动件6固定；液压驱动转轴制动模块由电磁铁9、制动盘10、制动盘联轴器8、电磁铁固定盘13以及制动器模块连接块12构成，其中，电磁铁9与电磁铁固定盘13通过螺栓连接，电磁铁固定盘13和制动器模块连接块12通过螺栓连接，制动盘10和制动盘联轴器8通过螺栓连接，摆动缸11和制动盘联轴器8通过螺栓连接。结合图3、图4，前臂固定件1、角度传感器固定件2、角度检测模块3、传感器连接件5、液压摆动缸11、电磁铁9、电磁铁固定盘13、制动器模块连接块12均固定在液压驱动关节前臂上，角度检测模块联轴器4、后臂转动件6、后臂连接件7、制动盘联轴器8、制动盘10跟随后臂绕液压摆动缸转轴转动。当需要液压驱动摆动关节运动时，液压能驱动摆动缸11转轴带动后臂转动件6、后臂连接件7运动，从而带动机械臂转动；当需要液压驱动摆动关节角度保持时，液压能停止驱动摆动缸11，电磁铁9上电，电磁铁9吸合制动盘10并且产生制动力矩，由于制动盘10通过制动盘联轴器8与摆动缸11连接，从而完成对液压摆动关节制动。本发明所述的装置包括液压摆动缸、角度传感器模块、制动器模块等组件。液压摆动缸通过连接件固定在前向机械臂上，液压摆动缸转轴与后向机械臂通过联轴器及连接件进行连接。角度传感器模块通过连接件固定在摆动缸上，角度传感器输入轴与液压摆动缸通过联轴器连接；制动器模块通过连接件固定在摆动缸上，制动器模块的制动盘与液压摆动缸通过联轴器连接。当需要机械臂关节转动时，制动器处于非工作状态，带有能量的液压介质驱动摆动缸运动从而带动机械臂转动；当需要机械臂关节角度保持时，带有能量的液压介质停止驱动摆动缸并且制动器上电，制动盘吸合在电磁铁上，制动盘通过联轴器锁死液压驱动关节的转轴，使得关节制动并且角度保持。本发明主体由是液压驱动摆动关节执行及制动装置，液压摆动缸与制动器配合使用，制动器通过固定盘及连接件固定在与摆动缸连接的关节本体结构上，角度检测模块也通过连接件固定在摆动缸本体结构上，摆动缸固定部分与机械手前臂相连，摆动缸转轴通过联轴器及连接件与机械手后臂连接件。当需要机械手的机械臂关节转动时，摆动缸转轴及于此连接的机械臂关节的后臂在带有能量的液压介质的驱动下转动，使得机械手关节实现展开或者回收运动，在此过程中摆动缸的两侧转轴分别与角度检测模块、关节转动模块通过联轴器连接，角度检测传感器，关节转动模块的制动盘跟随液压摆动缸转轴同步运动；当需要液压驱动关节实现角度保持时，液压站停止给液压驱动摆动缸提供液压能，关节制动模块工作，制动器的电磁铁部分上电，与液压摆动缸转轴通过联轴器连接的制动制动盘吸合在制动器的电磁铁上并产生制动力矩，从而使得摆动关节转轴被锁死。液压驱动摆动关节执行及制动装置，其实现关节驱动及制动分别通过液压能和电磁能实现，机械手关节驱动由液压能实现，机械手关节角度保持或制动由电磁能实现。液压驱动摆动关节执行及制动装置，由三个功能模块组成，分别是关节转动模块、角度检测模块和关节制动模块。关节转动模块实现机械手关机基本的运动功能，角度检测模块完成对机械手关节运动角度的检测，关节制动模块实现机械手关节角度保持。三个模块均固定于机械手关节的上臂，三个模块又以关节转动模块为主，角度检测模块实现角位移检测，制动器模块实现角度保持。