【技术实现步骤摘要】
一种水下机械臂及控制方法
[0001]本专利技术涉及机械臂领域，具体为一种水下机械臂及控制方法。
技术介绍
[0002]机械臂是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置，特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点，机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
[0003]随着我国在探索深海、开发利用深海资源以及保障国家深海安全等方面需求不断增加，越来越多的水下新型设备研发并投入使用，当需要对水下物体进行抓取、切割以及水下标本采集等工作时，需要用到水下机械手，海洋资源的开发离不开水下机械臂，复杂环境下高适应性、高稳定性、高精度、抗冲击性、高续航成为水下机械臂性能的发展趋势，在环境恶劣，水下作业空间狭窄的地方，可以取代人类进行复杂的操作。
[0004]现有的水下机械臂在进行水下工作时，一般是通过将机械臂装载于船体上，使用者于船体上控制机械臂的运动，可以对浅水域进行物件的抓取、切割等工作，随着船体的运动，实现机械臂工作位置的改变。
[0005]但当使用者需要对距离水面较深处进行工作时，机械臂的长度有限，很难进行相应的工作，倘若加长机械臂的长度，则可能会对机械臂的强度造成影响，水下动作压力较大，甚至可能导致机械臂损坏断裂，影响后续的工作使用。
技术实现思路
>[0006]基于此，本专利技术的目的是提供一种水下机械臂及控制方法，以解决使用者需要对距离水面较深处进行工作时，机械臂的长度有限，很难进行相应的工作，倘若加长机械臂的长度，则可能会对机械臂的强度造成影响，水下动作压力较大，甚至可能导致机械臂损坏断裂，影响后续的工作使用的技术问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种水下机械臂，包括包括安装在船体上的机械臂，机械臂上安装有夹爪，所述机械臂与夹爪之间设置有收卷机构与控制机构，所述收卷机构由电机与钢丝绳构成，所述电机的转动部与钢丝绳相连接，所述电机控制钢丝绳的收卷，所述钢丝绳的一端连接有控制机构，所述控制机构包括储水仓、气泵、排水口与检测机构，所述储水仓的顶部安装有气泵与检测机构，所述储水仓的底部设置有排水口。
[0008]通过采用上述技术方案，对原有的机械臂进行改进，将机械臂分为机械臂与夹爪两部分，两者既可以通过机械臂的运动控制夹爪的工作位置，也可以分离，夹爪单独进入水下进行工作，当需要分离机械臂与夹爪时，启动电机，带动转动辊正转，放出钢丝绳，此时钢丝绳底部的夹爪与机械臂分离，夹爪进入水中单独进行工作，夹爪进入水下后，动力机构带动螺旋桨旋转，控制夹爪前进，而当夹爪需要下潜时，启动气泵，将储水仓中的压缩气体沿
着输气管抽入压缩气罐中，此时外界水流沿着排水口进入储水仓中，增加整个夹爪的重量，此时夹爪下沉，当夹爪需要上升时，启动气泵，将压缩气罐中的压缩气体沿着输气管压入储水仓中，此时储水仓中的水流排出，减轻整个夹爪的重量，此时夹爪上升，通过储水仓的水量变化，控制夹爪的升降，使其可以适配于不同的水位高度工作，通过上述结构，机械臂与夹爪之间为可分离结构，即可以适应浅水位置的工作，也可以适应较深水位的工作，相较于传统固定长度的机械臂，本装置适用性更广泛。
[0009]本专利技术进一步设置为，所述收卷机构还包括固定壳与转动辊，所述固定壳设置于机械臂的一端，所述电机安装于固定壳的外壁，所述电机的输出端通过联轴器连接有转动辊，所述钢丝绳连接于转动辊的外壁。
[0010]通过采用上述技术方案，启动电机，电机带动转动辊正转或者反转，控制钢丝绳的收卷，进而控制夹爪是否与机械臂分离。
[0011]本专利技术进一步设置为，所述控制机构还包括定位壳、压缩气罐与输气管，所述定位壳与钢丝绳相连接，所述储水仓设置于定位壳的内部，所述储水仓的顶部设置有压缩气罐，所述压缩气罐、气泵与储水仓之间连接有输气管。
[0012]通过采用上述技术方案，当夹爪需要下潜时，启动气泵，将储水仓中的压缩气体沿着输气管抽入压缩气罐中，此时外界水流沿着排水口进入储水仓中，增加整个夹爪的重量，此时夹爪下沉，当夹爪需要上升时，启动气泵，将压缩气罐中的压缩气体沿着输气管压入储水仓中，此时储水仓中的水流排出，减轻整个夹爪的重量，此时夹爪上升，通过储水仓的水量变化，控制夹爪的升降，使其可以适配于不同的水位高度工作。
[0013]本专利技术进一步设置为，所述检测机构包括水下声呐、水下水声通信机与控制器，所述水下声呐、水下水声通信机与控制器皆位于密封壳的内部。
[0014]通过采用上述技术方案，将采集到的数据存储到水下水声通信机，经过水下水声通信机将声呐数据和夹爪的运行状态发送到水上水声通信机，由水上水声通信机解析声呐数据，进而控制控制器操作夹爪进行相应的动作，水上水声通信机位于船体上，具体结构图中未示出，定位壳的外壁安装有摄像头，摄像头配合上述的声呐结构，增加了船体上使用者对水下夹爪的控制力度。
[0015]本专利技术进一步设置为，所述定位壳的内部安装有动力机构，所述动力机构连接有螺旋桨，所述定位壳的外壁安装有摄像头。
[0016]通过采用上述技术方案，夹爪在水下的运动由动力机构与螺旋桨构成的驱动结构进行控制，动力机构连接有螺旋桨，动力机构带动螺旋桨旋转，螺旋桨旋转为夹爪提供动力，便于夹爪的前进与后退，摄像头配合的声呐结构，增加了船体上使用者对水下夹爪的控制力度。
[0017]本专利技术进一步设置为，所述船体的外壁设置有齿条，所述机械臂的一端设置有齿轮，且齿条与齿轮相互啮合，所述船体的外壁设置有导轨。
[0018]通过采用上述技术方案，启动机械臂内部的驱动机构，驱动机构可以为电动机等结构，驱动机构带动齿轮旋转，由于齿轮与齿条啮合，故旋转的齿轮可以沿着齿条旋转运动，进而带动机械臂调整在船体上的位置，导轨为机械臂的运动进行限位导向。
[0019]本专利技术进一步设置为，所述定位壳的顶部设置有卡块，且钢丝绳的一端与卡块相连接，所述固定壳的底部开设有卡槽，所述卡块的形状大小与卡槽的形状大小皆相互匹配，
且卡块可插入卡槽进行限位。
[0020]通过采用上述技术方案，当与卡块连接的钢丝绳收卷到最后时，卡块插入卡槽中，此时卡块与卡槽相配合，有效的防止了夹爪回归后发生偏转撞击，影响夹爪的使用寿命。
[0021]本专利技术进一步设置为，所述卡槽的内壁位于钢丝绳的进线口设置有清洁刷，且清洁刷为圆形。
[0022]通过采用上述技术方案，钢丝绳进入安装壳之前与圆形清洁刷接触，将表面的水草等杂质刷下，有效的保证了钢丝绳进入安装壳之后表面的清洁度，降低了内部结构损伤的可能性。
[0023]本专利技术进一步设置为，所述水下声呐、水下水声通信机用于检测夹爪船体的距离信息，所述控制器控制夹爪的动作。
[0024]通过采用上述技术方案，加大了船体上使用者对水本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水下机械臂，包括安装在船体(1)上的机械臂(2)，所述机械臂(2)上设置有夹爪(3)，其特征在于：所述机械臂(2)与夹爪(3)之间设置有收卷机构(4)与控制机构(5)，所述收卷机构(4)由电机(42)与钢丝绳(44)构成，所述电机(42)的转动部与钢丝绳(44)相连接，所述电机(42)控制钢丝绳(44)的收卷，所述钢丝绳(44)的一端连接有控制机构(5)，所述控制机构(5)包括储水仓(52)、气泵(54)、排水口(56)与检测机构(57)，所述储水仓(52)的顶部安装有气泵(54)与检测机构(57)，所述储水仓(52)的底部设置有排水口(56)。2.根据权利要求1所述的一种水下机械臂，其特征在于：所述收卷机构(4)还包括固定壳(41)与转动辊(43)，所述固定壳(41)设置于机械臂(2)的一端，所述电机(42)安装于固定壳(41)的外壁，所述电机(42)的输出端通过联轴器连接有转动辊(43)，所述钢丝绳(44)连接于转动辊(43)的外壁。3.根据权利要求2所述的一种水下机械臂，其特征在于：所述控制机构(5)还包括定位壳(51)、压缩气罐(53)与输气管(55)，所述定位壳(51)与钢丝绳(44)相连接，所述储水仓(52)设置于定位壳(51)的内部，所述储水仓(52)的顶部设置有压缩气罐(53)，所述压缩气罐(53)、气泵(54)与储水仓(52)之间连接有输气管(55)。4.根据权利要求3所述的一种水下机械臂，其特征在于：所述检测机构(57)包括水下声呐(571)、水下水声通信机(572)与控制器(573)，所述水下声呐(571)、水下水声通信机(572)与控制器(573)皆位于密封壳的内部。5.根据权利要求3所述的一种水下机械臂，其特征在于：所述定位壳(51)的内部安装有动力机构(6)，所述动力机构(6)连接有螺旋桨(7)，所述定位壳(51)的外壁安装有摄像头(8)。6.根据权利要求1所述的一种水下机械臂，其特征在于：所述船体(1)的外壁设置有齿条(9)，所述机械臂(2)的一端设置有齿轮(10)，且齿条(9)与齿轮(10)相互啮合，所述船体(1)的外壁设置有导轨(11)。7.根据权利要求3所述的一种水下机械臂，其特征在于：所述定位壳(51)的顶部设置有卡块(12)，且钢丝绳(44)的一端与卡块(12)相连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：周纪武，周纪文，
申请(专利权)人：宣城新田数控设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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