一种冰层取心作业固定平台机构制造技术

本发明专利技术公开了一种冰层取心作业固定平台机构，钻具固定单元包括固定机架、钻具夹具和夹具支架；固定机架呈中空环状，夹具支架的一端连接固定机架的内侧；夹具支架的另一端与钻具夹具连接；平衡固定单元包括机械臂；控制单元包括处理模块、电机、陀螺仪和控制单元保护壳，电机与陀螺仪安装在控制单元保护壳的内部，控制单元保护壳连接在固定机架的内壁；陀螺仪，用于通过校准重心将信号反馈给处理模块，处理模块连接电机传输指令确定旋转角度，电机输出轴连接用于连接机械臂与控制单元外壳的连接轴，控制机械臂转动；上层保护罩与固定机架适配连接。本发明专利技术使机构与钻具在复杂冰川地貌上始终维持垂直于地心。川地貌上始终维持垂直于地心。川地貌上始终维持垂直于地心。

【技术实现步骤摘要】
一种冰层取心作业固定平台机构


[0001]本专利技术涉及柔性仿生机器人领域，特别涉及一种基于仿生原理的冰层取心作业固定平台机构。

技术介绍

[0002]柔性机器人具有高灵活性、可变形性和能量吸收特性等特点,对环境具有较强的适应性，在极端工作条件下,具有重要的应用价值。
[0003]冰川地貌是一片神秘的大陆，不论是极地还是高海拔冰原地区都是科学探索所需的知识宝库，冰心就像是打开宝库的钥匙，对于冰川学、气候学、生物学等具有很高的研究价值。为了获得冰心，各国科学家们进行了大量的科学钻探，相继开发了各种冰层取心钻具。针对于不同环境下的冰川地貌，进行冰层取心时所面临的冰层厚度不同，在工作时应用的钻具尺寸也不相同，在面临这种问题时，传统夹具往往是一对一的模式，一种夹具只能对应一个特定的尺寸，这就造成在进行勘测任务时，不仅要准备不同尺寸的钻具还要准备其尺寸相对应的钻具。另外在开发冰层取心钻具之上有一个更加棘手的问题，普通的夹具与固定机构往往每根机械臂的旋转角度都为相同，不能在四周为大小高低不同的冰石、冰盖等冰川地貌上维持整个装置的重心始终垂直指向地心，进而无法使钻具正常开展冰层取心任务。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对运动模式单一的夹具难以固定在雪波纹、冰裂隙、露岩、海冰等复杂地形的技术难题，提供一种冰层取心作业固定平台机构。
[0005]为实现上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案。
[0006]提供一种冰层取心作业固定平台机构，包括：钻具固定单元、平衡固定单元、控制单元和上层保护罩；
[0007]所述钻具固定单元包括固定机架、钻具夹具和夹具支架；
[0008]所述固定机架呈中空环状，所述夹具支架的一端连接固定机架的内壁；所述夹具支架的另一端与钻具夹具连接；
[0009]所述平衡固定单元包括机械臂；
[0010]所述控制单元包括处理模块、电机、陀螺仪和控制单元保护壳，所述处理模块、电机与陀螺仪安装在控制单元保护壳的内部，控制单元保护壳连接在固定机架的内壁；
[0011]所述陀螺仪，用于通过校准重心将信号反馈给处理模块，处理模块连接电机传输指令确定旋转角度，电机输出轴通过联轴器连接机械臂与控制单元外壳的连接轴，控制机械臂的转动；
[0012]所述上层保护罩与所述固定机架适配连接。
[0013]进一步地，所述平衡固定单元包括六条完全相同的机械臂，六条机械臂分别连接各自的控制单元。
[0014]进一步地，固定机架呈中空圆环状，固定机架上端设置环形沟槽用于固定上层保护罩。
[0015]进一步地，所述固定机架的内侧设置夹具卡槽，所述夹具支架外侧面与所述夹具卡槽配合，所述夹具支架的外侧面以及固定机架均设置螺纹孔，通过螺栓穿过夹具支架的外侧面螺纹孔和固定机架上的螺纹孔将夹具支架外侧面连接固定在固定机架内侧。
[0016]进一步地，所述夹具支架的中心连接凸出的中心连接板，所述钻具夹具包括相互连接的连接侧面和外侧夹具固定面；所述中心连接板的前端面开槽用于插入钻具夹具的连接侧面；在中心连接板的两侧开有螺纹孔，所述连接侧面设置多个距前端距离不同的螺纹孔，通过将螺栓穿过中心连接板上的螺纹孔和连接侧面上的螺纹孔将钻具夹具与夹具支架连接起来。
[0017]进一步地，所述外侧夹具固定面为弧形面。
[0018]进一步地，所述机械臂包括半球体，所述半球体的端面呈平面结构。
[0019]再进一步地，所述平面结构外侧设置倒钩。
[0020]本专利技术所取得的有益技术效果：
[0021]本专利技术提供的机构能通过各机械臂的控制单元控制每条机械臂的旋转角度，使机构与钻具在四周为大小高低不同的冰石、冰盖等冰川地貌上始终维持垂直于地心，保证整个工作可以在冰川地貌下开展；
[0022]本专利技术提供的平衡固定单元即六条机械臂分别通过连接轴配合连接在控制单元保护壳外侧；钻具固定单元上层有保护罩保护内部结构，结构简单，易于实现，适用于冰面作业环境；
[0023]传统夹具机构内部零件繁多冗杂，携带不便，本机构在未工作时为了应对复杂地形，既方便于运动又能保护内部控制单元，整个平台机构在未工作时呈球形，可在冰川表面滚动便于移动与携带；
[0024]传统夹具只能适用于一种尺寸的钻具，本机构在钻具夹具刻有多个螺纹孔用于实现夹持不同尺寸档位的钻具工作；传统的夹具机构支撑结构不能在冰川表面上牢固的定位，这就造成了其无法在复杂的极地环境下使用。
附图说明
[0025]更清楚的描述整套固定平台机构的工作过程及原理，下面将对实施方式中的示例使用附图做简单介绍。
[0026]图1为本专利技术实施例提供的平台机构在未工作状态下的正等测图；
[0027]图2为本专利技术实施例提供的平台机构在未工作状态下打开后的正等测图；
[0028]图3为本专利技术实施例提供的平台机构在未工作状态下正视图；
[0029]图4为本专利技术实施例提供的平台机构在未工作状态下剖视图；
[0030]图5为本专利技术实施例提供的机构在工作时各条机械臂旋转不同角度的正等测图；
[0031]图6为本专利技术实施例提供的机构在冰川地貌下通过调控机械臂旋转角度适应复杂环境进而顺利工作的工作状态示意图；
[0032]图7为本专利技术实施例中适用于3种尺寸档位的钻具夹具正视图；
[0033]图8为本专利技术实施例中适用于3种尺寸档位的钻具夹具俯视图；
[0034]图9为本专利技术实施例中钻具夹具与夹具支架间的配合关系主视图；
[0035]图10为本专利技术实施例中钻具夹具与夹具支架间的配合关系俯视图；
[0036]图11为本专利技术实施例中钻具夹具与夹具支架间的配合关系左视图；
[0037]图12为本专利技术实施例控制单元保护壳与机械臂的配合关系正视图；
[0038]图13为本专利技术实施例控制单元保护壳与机械臂的配合关系侧视图；图中附图标记：
[0039]1‑
上层保护罩；2
‑
钻具夹具；3
‑
夹具支架；4
‑
夹具卡槽；5
‑
控制单元保护壳；6
‑
倒钩；7
‑
机械臂；8
‑
固定机架；9
‑
环形面；10
‑
中心连接板；11
‑
弧形面；12
‑
第二连接孔；13
‑
连接侧面；14
‑
螺栓；15
‑
机械臂连接板；16
‑
连接轴；17
‑
冰层取心钻具。
具体实施方式
[0040]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冰层取心作业固定平台机构，其特征在于，包括：钻具固定单元、平衡固定单元、控制单元和上层保护罩(1)；所述钻具固定单元包括固定机架(8)、钻具夹具(2)和夹具支架(3)，上层保护罩(1)安装在固定机架(8)上；所述固定机架(8)呈中空环状，所述夹具支架(3)的一端连接固定机架(8)的内壁；所述夹具支架(3)的另一端与钻具夹具(2)连接；所述平衡固定单元包括机械臂(7)；所述控制单元包括处理模块、电机、陀螺仪和控制单元保护壳(5)，所述处理模块、电机与陀螺仪分别安装在控制单元保护壳(5)的内部，控制单元保护壳(5)连接在固定机架(8)的内壁；所述陀螺仪，用于测量整个机构的姿态，并将测量信号反馈给处理模块，处理模块用于根据测量信号确定机械臂(7)的摆动角度，并向电机传输控制指令，所述电机根据控制指令驱动机械臂(7)摆动，用于调整整个机构的姿态，以保持被钻具固定单元夹持的冰层取心钻具(17)始终垂直指向地心。2.根据权利要求1所述的一种冰层取心作业固定平台机构，其特征在于，所述平衡固定单元包括六条完全相同的机械臂(7)，六条机械臂(7)分别连接各自的控制单元。3.根据权利要求1所述的一种冰层取心作业固定平台机构，其特征在于，所述固定机架(8)的上端设置环形沟槽用于固定上层保护罩(1)。4.根据权利要求1所述的一种冰层取心作业固定平台机构，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张忠海，谢少荣，孙波，郭井学，孔庆华，孙余，岳涛，
申请(专利权)人：上海大学中国极地研究中心中国极地研究所，
类型：发明
国别省市：