一种海底垃圾清理机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种海底垃圾清理机器人，包括箱体结构、抓取结构、足部结构、逐级传送运输装置以及传感器；机械抓取部分采用了多关节机械臂，自由度灵活，抓取机械手的设计上针对水下抓取稳定性问题采用了三爪结构与吸力扇配合工作的形式，提高了抓取的稳定性；机械足采用了三自由度，多连杆结构，一个水平面的转动和两个垂直平面的转动实现机械足的步态运动，本实用新型专利技术在足端加入了弹性结构，使机器人在水底受到扰动失衡而落地时有缓冲，也能够适应复杂地形，增大机器人稳定性；箱体内部垃圾的储存装置设计上提出了一种逐级传送的装置，实现一次下潜可进行多个工作周期，同时打破了机器人外形体积对抓取垃圾总量的限制，提高了垃圾清理效率。

A kind of robot for cleaning the sea bottom rubbish

【技术实现步骤摘要】
一种海底垃圾清理机器人
本技术属于机器人
，具体涉及一种海底垃圾清理机器人。
技术介绍
从工业革命以来，随着人类社会的快速发展，我们对海洋的开发与影响越来越多，随之而来的便是海洋环境的急剧恶化。造成海洋环境恶化的因素有很多，其中之一便是大量的海底垃圾。现如今各种各样的海洋垃圾问题十分严峻，不仅仅威胁到了海洋生物和鸟类的安全，也对我们人类的生存造成了很大的影响。当前垃圾清理船等设备大多都只能在海面上工作，对于海底垃圾如今却没有一个很好的解决办法。大多数地区现在还是靠潜水员下潜捡垃圾，这种方法不仅工作效率底且潜水员还可能出现生命危险。现有的水下机器人的传统下潜伏方式为通过一根脐带缆下放至海底，需回收时再通过脐带缆将其拉回。但海下浪涌和湍流较强，脐带缆经常发生打结，使机器人下落受到冲击扰动，不能保证下潜时的平衡，且单次下潜仅能有一次作业周期，回收垃圾效率较低。现有的水下机器人机械臂主要分为柔性、刚性两大类，柔性机械臂是当前较热门的研究方向，刚性机械臂较为传统，发展也更为完善。柔性机械臂可以控制范围广，自由度高，但难以实现精确建模与控制，依赖智能软材料制备以及结构成型，受能源供应装置限制，驱动力较小。刚性机械臂建模精确、容易控制；控制方式成熟、已有完备的控制体系，但自由度固定，可以到达的范围较小，体系较完善，视觉传感器——识别——利用软硬识别完成抓握控制。且现有水下机器人的作业系统多为两爪系统，使用范围较小，对于一些工作目标无法进行有效抓取，如杯状、球状等形状的物体。现有的水下机器人海底行走方式多为履带式和多足式，履带式机器人在不平地面上的机动性较差，行驶时机身晃动严重；由于没有自位轮和转向机构，多足式机器人能够在凸凹不平的地上行走、跨越沟壑，具有广泛的适应性；步行机器人的运动轨迹是一系列离散的足印，运动时只需要离散的点接触地面，可以在可能到达的地面上选择最优的支撑点，对崎岖地形的适应性强。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种海底垃圾清理机器人。本技术是通过以下技术方案实现的：一种海底垃圾清理机器人，包括箱体结构、抓取结构、足部结构、逐级传送运输装置以及传感器；在所述箱体结构上方开口，其内部设置有逐级传送运输装置、箱体两侧设置有两个抓取结构和四个足部结构；所述抓取结构包括连接关节、多关节机械臂和机械手指，所述连接关节安装于箱体结构外壁，所述多关节机械臂安装于连接关节上，包括依次连接的第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂和第四机械臂，所述第四机械臂上安装有机械手指和吸力扇；所述足部结构包括固定架、U型架、第一中间节、第二中间节、第三中间节和末肢节，所述固定架安装于箱体结构外壁，所述U型架与固定架相连接并可绕其转动，所述第一中间节安装在U型架上，第一中间节与第二中间节相连，第二中间节与第三中间节相连，末肢节与第三中间节相连，足底过渡架设置于末肢节末端，在足底过渡架的下方设置有足底结构；所述逐级传送运输装置包括固定架、双向电机、传送结构、锁合夹、网袋和气囊，所述固定架对称设置于箱体结构内部的左右两侧，在固定架上设置有双向电机和分别位于双向电机左右两侧受其驱动的传送结构，所述网袋设置于两固定架的中间，所述传送结构的链条上设置有用于夹持网袋的锁合夹，在网袋上设置有气囊；所述传感器包括水深传感器、高度传感器、称重传感器和探测传感器，所述水深传感器、高度传感器设置于固定架上，所述称重传感器设置于网袋下方的箱体结构内的底面上，所述探测传感器设置于箱体结构的外表面(前端或后端)。在上述技术方案中，所述连接关节内部还有一号舵机，第一机械臂和连接关节之间设置有二号舵机，第二机械臂和第一机械臂之间设置有三号舵机，第三机械臂和第二机械臂之间设置有四号舵机，第三机械臂分为两部分，两部分之间设置有五号舵机使其可以绕轴线转动，所述第三机械臂和第四机械臂之间设置有六号舵机；上述各舵机共同工作最后实现机械臂多自由度抓取的功能。在上述技术方案中，所述第四机械臂内设置有用于驱动机械手指的液压缸和活塞杆，所述活塞杆连接对应的手指。在上述技术方案中，所述一号舵机和二号舵机采用DHLG-02X大型自密封舵机，所述三号舵机和四号舵机采用DS500型号自密封舵机，所述五号舵机和六号舵机采用BBPS-380型号自密封舵机。在上述技术方案中，所述机械手指通过活塞杆与液压缸连接并受其驱动，液压缸的型号为MOB30*75-FB型，液压泵为CB-B2.5型，额定压力为2.5MPa的齿轮油泵，溢流阀为DBDH10G2.5型溢流阀，电磁换向阀为DSG-03-3C2-D24-N1-50型换向阀；液压系统各部件相互配合，共同完成机械手的抓取工作。在上述技术方案中，所述固定架部位的中心轴线与机壳外身中心轴线正交，对整个机械足装置起到固定支撑作用。在上述技术方案中，所述固定架内设置有一套筒密封的DH-03X型号260KG/CM的舵机(称该处舵机为第一舵机)，套筒底部与壳体的凸台接触固定，第一舵机轴可绕轴线步态角范围内转动，驱使机械足整体在水平范围内摆动。在上述技术方案中，所述的第一舵机输出轴与U型架首端内孔中深沟球轴承密封配合，U型架为两个开口方向相反正交的连接件，U型架末端内孔中深沟球轴承与第一中间节中包含的第二舵机输出轴密封配合，第二舵机可绕轴线在步态角范围内转动，驱使机械足下肢在垂直平面内转动。在上述技术方案中，所述的第一中间节内部含有滑槽，滑槽底部与第二中间节头部的固定块密封配合，固定套筒，第二舵机密封在套筒内部。在上述技术方案中，所述第二中间节内部密封驱动舵机的电池，电池底部有橡胶绝缘基座，基座两端有金属固定块，固定基座在第二中间节内部的位置，第二中间节尾部的固定块与第三中间节滑槽底部密封配合，第三中间节滑槽与密封第三舵机的套筒配合。在上述技术方案中，所述的末肢节内孔中深沟球轴承与第三中间节中包含的第三舵机输出轴密封配合，第三中间节在末肢节的U型槽中在步态角范围内转动，驱使机械足在垂直平面内转动，末肢节另一端内部开有长槽，其中装有铰孔四连杆，四连杆两端与空心圆柱金属连接，两端空心圆柱金属中间支撑有刚度很大的弹簧。末肢节与防腐蚀橡足底胶密封相连。底端空心圆柱金属在防腐蚀橡胶足底内部圆柱槽内用螺栓固定。在上述技术方案中，所述固定架上设置有耐压仓。在上述技术方案中，所述逐级传送运输装置的固定架与箱体通过螺钉连接固定，在固定架上装有水深传感器、高度传感器、耐压仓及五个支座，分别为两个链轮轴承支座，两个传送架支座，一个电机轴承座，各轴承座与固定架用螺钉连接。本技术的优点和有益效果为：本技术的有益效果在于一种带有机械臂和机械足的水下机器人，操作简便，延长水下工作周期，提高了海底垃圾清理效率。机械抓取部分采用了多关节机械臂，自由度灵活，抓取机械手的设计上针对水下抓取稳定性问题采用了三爪结构与吸力扇配合工作的形式，提高了抓取的稳定性；机械足采用了三自由度，多连杆结构，一个水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海底垃圾清理机器人，其特征在于：包括箱体结构、抓取结构、足部结构、逐级传送运输装置以及传感器；/n在所述箱体结构上方开口，其内部设置有逐级传送运输装置、箱体两侧设置有两个抓取结构和四个足部结构；/n所述抓取结构包括连接关节、多关节机械臂和机械手指，所述连接关节安装于箱体结构外壁，所述多关节机械臂安装于连接关节上，包括依次连接的第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂和第四机械臂，所述第四机械臂上安装有机械手指和吸力扇；/n所述足部结构包括固定架、U型架、第一中间节、第二中间节、第三中间节和末肢节，所述固定架安装于箱体结构外壁，所述U型架与固定架相连接并可绕其转动，所述第一中间节安装在U型架上，第一中间节与第二中间节相连，第二中间节与第三中间节相连，末肢节与第三中间节相连，足底过渡架设置于末肢节末端，在足底过渡架的下方设置有足底结构；/n所述逐级传送运输装置包括固定架、双向电机、传送结构、锁合夹、网袋和气囊，所述固定架对称设置于箱体结构内部的左右两侧，在固定架上设置有双向电机和分别位于双向电机左右两侧受其驱动的传送结构，所述网袋设置于两固定架的中间，所述传送结构的链条上设置有用于夹持网袋的锁合夹，在网袋上设置有气囊；/n所述传感器包括水深传感器、高度传感器、称重传感器和探测传感器，所述水深传感器、高度传感器设置于固定架上，所述称重传感器设置于网袋下方的箱体结构内的底面上，所述探测传感器设置于箱体结构的外表面。/n...

【技术特征摘要】
1.一种海底垃圾清理机器人，其特征在于：包括箱体结构、抓取结构、足部结构、逐级传送运输装置以及传感器；
在所述箱体结构上方开口，其内部设置有逐级传送运输装置、箱体两侧设置有两个抓取结构和四个足部结构；
所述抓取结构包括连接关节、多关节机械臂和机械手指，所述连接关节安装于箱体结构外壁，所述多关节机械臂安装于连接关节上，包括依次连接的第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂和第四机械臂，所述第四机械臂上安装有机械手指和吸力扇；
所述足部结构包括固定架、U型架、第一中间节、第二中间节、第三中间节和末肢节，所述固定架安装于箱体结构外壁，所述U型架与固定架相连接并可绕其转动，所述第一中间节安装在U型架上，第一中间节与第二中间节相连，第二中间节与第三中间节相连，末肢节与第三中间节相连，足底过渡架设置于末肢节末端，在足底过渡架的下方设置有足底结构；
所述逐级传送运输装置包括固定架、双向电机、传送结构、锁合夹、网袋和气囊，所述固定架对称设置于箱体结构内部的左右两侧，在固定架上设置有双向电机和分别位于双向电机左右两侧受其驱动的传送结构，所述网袋设置于两固定架的中间，所述传送结构的链条上设置有用于夹持网袋的锁合夹，在网袋上设置有气囊；
所述传感器包括水深传感器、高度传感器、称重传感器和探测传感器，所述水深传感器、高度传感器设置于固定架上，所述称重传感器设置于网袋下方的箱体结构内的底面上，所述探测传感器设置于箱体结构的外表面。


2.根据权利要求1所述的一种海底垃圾清理机器人，其特征在于：所述连接关节内部还有一号舵机，第一机械臂和连接关节之间设置有二号舵机，第二机械臂和第一机械臂之间设置有三号舵机，第三机械臂和第二机械臂之间设置有四号舵机，第三机械臂分为两部分，两部分之间设置有五号舵机使其可以绕轴线转动，所述第三机械臂和第四机械臂之间设置有六号舵机；上述各舵机共同工作最后实现机械臂多自由度抓取的功能。


3.根据权利要求2所述的一种海底垃圾清理机器人，其特征在于：所述一号舵机和二号舵机采用DHLG-02X大型自密封舵机，所述三号舵机和四号舵机采用DS500型号自密封舵机，所述五号舵机和六号舵机采用BBPS-380型号自密封舵机。


4.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨雨馨，刘浩，彭路，王溪，谭佳豪，咸威，温洋，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津;12