一种基于柔性机械臂的水下采集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于柔性机械臂的水下采集装置，包括水下采集框架，所述水下采集框架内竖向设置有用于采集作业的气动柔性机械臂，所述气动柔性机械臂的上端设置有与水下采集框架的上端中部固定连接的驱动控制集成模块，所述水下采集框架的上部固定有照明装置和水下摄像机，水下采集框架的中部设置有贮存网格方框，所述贮存网格方框的中部设置有用于气动柔性机械臂穿过的开口。该基于柔性机械臂的水下采集装置结构紧凑，方便实现海参等水下软体动物的水下采集作业。

An Underwater Acquisition Device Based on Flexible Manipulator

【技术实现步骤摘要】
一种基于柔性机械臂的水下采集装置
本技术涉及一种基于柔性机械臂的水下采集装置。
技术介绍
现有公开了一种申请号为2017111924670的一种开架式全方位海参捕捞机器人，用安装有刚性机械臂的水下机器人去实现水下采集作业。它包括架体、机械手、收集箱、推进机构和水密平衡室。由于机械臂由刚性材料组成，不适合对海参等软体动物的采集作业，机械臂末端夹爪与采集物体接触时往往容易因力度控制不当的问题对采集物体造成损坏。而针对海参等水下软体动物采集的问题，公开了一种申请号为2013106776810的水上操控管吸式海参捕捞装置。该装置包括：一根二位三通换向控制管，一套水下摄像显示系统，一种水下浮动管位置控制装置，一根吸参管，一根动力水流输入管，管道收放机构，海参收集箱、水泵及其操控机构等。由于海参等水下软体动物常栖息在含有泥沙的水下环境中，通过软管泵吸虽然不会损坏采集物体，但采集的效率有限，需要从泥沙中对海参等采集物体进行人工二次分拣与清洗。在采用的柔性机械臂中，申请号为2018103303822的公开了一种超冗余柔性机械臂,包括有自上而下依次连接并由柔性材料制成的第一节活动臂、第二节活动臂和第三节活动臂。但其结构设计和驱动方式上的缺陷使其并不具有水下采集作业的功能。需要安装在能保证水下采集功能执行的固定框架，同时在驱动控制上能克服水下浮力，压力以及水流的扰动。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于柔性机械臂的水下采集装置，结构紧凑，方便实现海参等水下软体动物的水下采集作业。本技术的技术方案在于：一种基于柔性机械臂的水下采集装置，包括水下采集框架，所述水下采集框架内竖向设置有用于采集作业的气动柔性机械臂，所述气动柔性机械臂的上端设置有与水下采集框架的上端中部固定连接的驱动控制集成模块，所述水下采集框架的上部固定有照明装置和水下摄像机，水下采集框架的中部设置有贮存网格方框，所述贮存网格方框的中部设置有用于气动柔性机械臂穿过的开口。进一步地，所述水下采集框架包括矩形框架，所述矩形框架的四个边角分别竖向设置有支撑杆，矩形框架的四个边角还分别设置有照明装置和水下摄像机。进一步地，所述水下采集框架上端的四个边角分别设置有缆绳捆扎扣，所述驱动控制集成模块经杆件与水下采集框架相连接。进一步地，所述气动柔性机械臂包括用于伸缩控制的第一节气腔，所述第一节气腔的下端连接有用于控制弯曲和工作空间的第二节气腔，所述第二节气腔的下端连接有下端具有末端气动夹爪并用于控制采集工作精度的第三节气腔。进一步地，所述第一节气腔、第二节气腔及第三节气腔的上端分别设置有连接板，所述连接板上设置有与对应的气腔相连通的气管连接孔。进一步地，所述末端气动夹爪的上端设置有与第三节气腔下端相连接的固定板，所述固定板上设置有浮力传感器安装固定孔和水流传感器安装固定孔。进一步地，所述驱动控制集成模块的周部均布有用于安装水压传感器的固定孔，驱动控制集成模块的中部设置有线路与气管连接孔。进一步地，所述贮存网格方框的上方为贮存区域，下方为采集区域，贮存网格方框的上、下部的四个边角分别经连接件与水下采集框架的支撑杆相连接。与现有技术相比较，本技术具有以下优点：结构紧凑，与水上操作人员采用有缆连接，制造成本低。使用柔性机械臂进行采集作业，能保证水下采集作业不损坏采集物体，保证采集的品质。机械臂由弹性材料制成，具有一定的抗自身振动和外界扰动的能力，更容易实现复杂工作环境下的精度控制；在有限的水下采集框架内，柔性机械臂占据的空间更小，活动的范围更大，有利于尽可能多的收集水下采集物，提高单次采集效率；通过对传感器采集的水压、浮力和水流数据，使用PID控制器对机械臂工作精度的控制，实现了水下使用气动柔性机械臂进行采集作业，能替代一些传统的需要人工潜水才能实现的水下软体动物采集作业，确保了水下生产作业的安全。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术的框架结构示意图；图3为本技术的气动柔性机械臂机构示意图；图4为本技术的末端夹爪的结构示意图；图5为本技术的控制系统框图；图中：1-照明装置；2-水下摄像机；3-驱动控制集成模块；4-气动柔性机械臂；5-贮存网格方框；6-缆绳捆扎扣；8-水下采集框架；10-支撑杆件；11-矩形框架；12-杆件；13-开口；15-线路与气管连接孔；17-气管连接孔；18-第一节气腔；19-第二节气腔；20-第三节气腔；21-末端气动夹爪；22-连接板；23-固定板；50-水压传感器安装固定孔；51-浮力传感器安装固定孔；52-水流传感器安装固定孔。具体实施方式为让本技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本技术并不限于此。参考图1至图5一种基于柔性机械臂的水下采集装置，包括由铝合金型材制成的水下采集框架8，所述水下采集框架内竖向设置有用于采集作业的气动柔性机械臂4，所述气动柔性机械臂的上端设置有与水下采集框架的上端中部固定连接的驱动控制集成模块3，用来作柔性机械臂悬挂的支点。所述水下采集框架的上部固定有照明装置1和水下摄像机2，水下采集框架的中部设置有铁制贮存网格方框5，供存放采集到的水下目标物体和配重物体使用。所述贮存网格方框的中部设置有用于气动柔性机械臂穿过的开口13，所述开口呈方形。本实施例中，所述水下采集框架包括由四根连接杆组成的矩形框架11，所述矩形框架的四个边角分别竖向设置有支撑杆10，矩形框架的四个边角还分别设置有照明装置1和水下摄像机2，供水下采集作业使用。本实施例中，所述水下采集框架上端的四个边角分别设置有缆绳捆扎扣6，供四条缆绳连接，以调整装置的水下姿态；所述驱动控制集成模块经杆件与水下采集框架相连接。本实施例中，所述贮存网格方框的上方为贮存区域，供柔性机械臂4将采集到的物体存放以及存放或丢弃配重物；贮存网格方框的下方为采集区域，利用柔性机械臂4的伸展和弯曲，扩展末端夹爪21的活动空间，进行水下采集作业。贮存网格方框的上、下部的四个边角分别经连接件12与水下采集框架的支撑杆相连接。本实施例中，所述气动柔性机械臂包括第一节气腔18，末端夹爪在采集区域和贮存区域的切换由第一节气腔的伸缩进行控制；所述第一节气腔的下端连接有第二节气腔19，第二节气腔用于控制气动柔性机械臂的弯曲和工作空间的进一步扩展；所述第二节气腔的下端连接有第三节气腔20，所述第三节气腔的下端连接有末端气动夹爪21，通过第三节气腔来确保气动柔性机械臂在水下环境下，能克服水压、浮力和水流扰动，保证末端夹爪的采集工作精度。本实施例中，所述第一节气腔、第二节气腔及第三节气腔的上端分别设置有连接板22，以便相邻气腔之间的连接；所述连接板上设置有与对应的气腔相连通的气管连接孔17，以便连接控制对应气腔的气管。本实施例中，所述末端气动夹爪的上端设置有与第三节气腔下端相连接的固定板23，末端气动夹爪基于现有技术，采用圆周分布的三瓣式设计，每瓣自上而下间隔设置有防滑凸部，以保证在无需机械臂或采集装置调转方向的情况下，可以从任意方向采集海参、贝壳等水下软体动物。所述固定板上设置有浮力传感器安装固定孔51和水流传感器安装固定孔52，从而固定浮力传感器和水流传感器。本实施例中，所述驱动控制集成模块的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于柔性机械臂的水下采集装置，其特征在于，包括水下采集框架，所述水下采集框架内竖向设置有用于采集作业的气动柔性机械臂，所述气动柔性机械臂的上端设置有与水下采集框架的上端中部固定连接的驱动控制集成模块，所述水下采集框架的上部固定有照明装置和水下摄像机，水下采集框架的中部设置有贮存网格方框，所述贮存网格方框的中部设置有用于气动柔性机械臂穿过的开口。

【技术特征摘要】
1.一种基于柔性机械臂的水下采集装置，其特征在于，包括水下采集框架，所述水下采集框架内竖向设置有用于采集作业的气动柔性机械臂，所述气动柔性机械臂的上端设置有与水下采集框架的上端中部固定连接的驱动控制集成模块，所述水下采集框架的上部固定有照明装置和水下摄像机，水下采集框架的中部设置有贮存网格方框，所述贮存网格方框的中部设置有用于气动柔性机械臂穿过的开口。2.根据权利要求1所述的一种基于柔性机械臂的水下采集装置，其特征在于，所述水下采集框架包括矩形框架，所述矩形框架的四个边角分别竖向设置有支撑杆，矩形框架的四个边角还分别设置有照明装置和水下摄像机。3.根据权利要求1或2所述的一种基于柔性机械臂的水下采集装置，其特征在于，所述水下采集框架上端的四个边角分别设置有缆绳捆扎扣，所述驱动控制集成模块经杆件与水下采集框架相连接。4.根据权利要求1或2所述的一种基于柔性机械臂的水下采集装置，其特征在于，所述气动柔性机械臂包括用于伸缩控制的第一节气腔，所述第一节气腔的下端连接有...

【专利技术属性】
技术研发人员：东辉，李敬仪，姚立纲，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：新型
国别省市：福建,35