一种水下机器人作业机械手臂制造技术

技术编号：39990123 阅读：10 留言：0更新日期：2024-01-09 02:12

本申请涉及水下机器人技术领域，提供一种水下机器人作业机械手臂，包括机架、采集机构、抓取机构、存储机构和控制器；所述机架转动安装在水下机器人上；所述采集机构和抓取机构安装在机架的安装壳体上，所述存储机构设在安装壳体内；所述安装壳体上对应采集机构和抓取机构均设有摄像头、光源、避空一和避空二；所述存储机构中旋转存储组件设有两组，分别对应采集机构和抓取机构，所述顶出组件中的电动推杆一对应相应避空一和避空二设置；本申请提供的水下机器人作业机械手臂实现了水下对小尺寸残余碎片、小型生物、水底土壤等较小目标物的灵活采集或抓取臂。

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【技术实现步骤摘要】

本申请属于水下机器人，更具体地说，是涉及一种水下机器人作业机械手臂。

技术介绍

1、水下机器人按用途可以分为观测型和作业型，配备水下操作机械臂的作业型水下机器人(underwater vehicle—manipulator systems,uvms)能够代替人工完成复杂的水下作业任务，具有广阔的研究前景和工程意义；水下机械臂是作业型水下机器人不可缺少的工具，广泛用于水下作业型机器人的水下采样、抓取等任务，是提高水下机器人作业效率的重要组成部分，在水下科学考察、海洋工程等领域得到广泛应用。

2、然而，现阶段的水下机器人作业手臂大多只能采集、抓取较大体积的目标，如公告号为cn101518897b的专利公开了一种水下机器人抱持式机械手，它包括一块连接水下机器人的顶板，在所述顶板下面的左右两侧铰连安装相互对称的两对手臂；在所述顶板下面的中间部位，左右反对称固定安装两个电机；所述每个电机分别通过传动机构驱动一对所述相互对称的手臂开合。以及公开号为cn113753207a的专利公开了一种用于水下机器人的机械抓取装置，包括防护框架，其中一个垫盘的一侧穿插设有转动轴，转动轴的一端固定设有第一电机，转动轴的另一端固定设有支撑轴，支撑轴一端的中间位置开设有凹槽，凹槽内壁两侧的中间位置均转动设有支撑套筒，第一电动伸缩杆的输出端固定设有机械手臂。

3、上述两个专利中所涉及的机械抓取方式仅能夹取较大物件，其很难在水下实现对小尺寸残余碎片(如海底探测取证)、小型生物(如濒临灭绝的海底小型贝类)、水底土壤等较小目标的灵活采集或抓取；</p>

4、因此，申请一种能够对水下较小目标进行灵活采集或抓取的水下机器人作业机械手臂显得很有必要。

5、申请内容

6、针对上述现有技术存在的不足，本申请实施例的目的在于提供一种水下机器人作业机械手臂，能够对水下较小目标进行灵活采集或抓取。

7、为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种水下机器人作业机械手臂，其特征在于，包括机架、采集机构、抓取机构、存储机构和控制器；所述机架转动安装在水下机器人本体上；

8、所述机架包括安装壳体，所述采集机构和抓取机构安装在安装壳体外侧，所述存储机构固定安装在安装壳体内部；所述安装壳体上对应采集机构和抓取机构的位置均设有摄像头、光源、避空一和避空二；

9、所述存储机构包括旋转存储组件和顶出组件；所述旋转存储组件设有两组，分别对应采集机构和抓取机构设置；每组所述旋转存储组件的支撑板一上均旋转且滑动安装有至少一个存储箱，每个存储箱与支撑板一之间设有复位弹簧；每个存储箱上通过转轴转动安装有箱盖，并通过箱盖开合装置将箱盖进行开闭；所述顶出组件安装在两组旋转存储组件之间，且顶出组件中的电动推杆一对应安装壳体上避空一和避空二的位置设置；在采集机构或抓取机构作业过程中，对应旋转存储组件中的一个存储箱旋转至正对避空一和避空二的位置，而后在所述电动推杆一作用下伸出安装壳体外，且在箱盖开合装置作用下将箱盖打开；当采集机构或抓取机构将获取目标物放入存储箱后，该存储箱在箱盖开合装置和复位弹簧作用下将箱盖关闭并缩回至安装壳体内；

10、所述控制器密闭安装在机架上，并通过信息传输模块与远程的水下机器人遥控端电性连接，用于在水下机器人遥控端操控下完成整个作业机械手臂的运行。

11、进一步地，所述采集机构包括摆臂组件、伸缩电缸和采集组件；所述摆臂组件固定安装在安装壳体上，且自由端与伸缩电缸固定连接；所述采集组件安装在伸缩电缸的输出端上；所述抓取机构与采集机构的区别在于：将采集组件更换为机械夹爪。

12、进一步地，所述摆臂组件包括摆臂安装架、转动架、电机二、电机三和锥齿轮组；所述摆臂安装架固定安装在安装壳体上，前端与转动架转动连接；所述锥齿轮组安装在转动架上，且输出端与伸缩电缸固定连接；所述电机二和电机三固定安装在摆臂安装架内部，且电机二的输出端与锥齿轮组的输入端通过带轮组一同步转动连接，电机三的输出端与转动架轴端通过带轮组二同步转动连接。

13、进一步地，所述采集组件包括采集铲、铲盖、电机四和旋转电缸；所述采集铲转动安装在伸缩电缸的输出端，并通过电机四驱动转向；所述铲盖转动安装在采集铲上，并通过旋转电缸驱动开合。

14、进一步地，所述旋转存储组件还包括电机六和带轮组三；所述电机六和带轮组三安装在支撑板一上，且电机六输出端与带轮组三其中一个带轮同轴固定连接；所述带轮组三的皮带上对应存储箱固定安装有相同数量的支撑块，所述存储箱通过滑动杆与对应支撑块滑动连接，所述复位弹簧套设安装在滑动杆上，用于存储箱相对支撑块的缩回复位。

15、进一步地，所述箱盖开合装置包括箱盖开合组件和开合齿条；所述箱盖开合组件安装在每个存储箱上，所述开合齿条平行安装在避空二一侧；

16、每个所述箱盖开合组件均还包括滑槽板、滑动头、支撑板二、开合齿轮和带轮组四；所述滑槽板固定安装在存储箱上，并位于箱盖的转轴位置；所述支撑板二一端固定安装在滑槽板上，另一端转动安装有开合齿轮，所述开合齿轮在存储箱旋转至正对避空一和避空二的位置时与开合齿条啮合；所述带轮组四套设安装在转轴与开合齿轮的连接轴上。

17、进一步地，所述顶出组件还包括伺服丝杠、换位齿轮和换位齿条；所述伺服丝杠与旋转存储组件平行设置，且两端位于采集机构和抓取机构所对应的避空一和避空二位置；所述电动推杆一与换位齿轮固定连接，并共同转动安装在伺服丝杠的滑块上；所述换位齿条与伺服丝杠平行设置，并在伺服丝杠带动电动推杆一滑动过程中与换位齿轮间歇性啮合，用于将电动推杆一进行180度旋转。

18、进一步地，所述安装壳体上还固定安装有破碎机构，并对应破碎机构的位置设有摄像头和光源；所述破碎机构包括二轴旋转组件和破碎组件；所述二轴旋转组件固定安装在安装壳体上；所述破碎组件固定安装在二轴旋转组件的自由端。

19、进一步地，所述破碎组件包括电动推杆二、导向套筒、连接盘、电机九和破碎头；所述电动推杆二和导向套筒平行设置，并通过安装板垂直固定安装在二轴旋转组件的自由端上；所述电动推杆二和导向套筒的伸出端通过连接盘固定连接；所述电机九与电动推杆二伸出端同轴设置，并固定安装在连接盘上；所述破碎头同轴固定安装在电机九输出端。

20、进一步地，所述机架还包括连接板、转动盘、电机一和连接柱；所述安装壳体通过转动盘转动安装在连接板上；所述电机一和连接柱固定安装在连接板上，且电机一的输出轴与转动盘同轴固定连接；所述连接柱与水下机器人本体固定连接。

21、本申请提供的水下机器人作业机械手臂的有益效果在于：

22、1、本申请通过机架、采集机构、抓取机构以及存储机构的配合设计，实现了水下对小尺寸残余碎片、小型生物、水底土壤等较小目标物的灵活采集或抓取；除此之外，本申请结构简单稳定，方便操作，适用性广。

23、2、本申请通过存储机构的设计，既保证了对目标物的有效保护，又有效解决了反复下水、费工费时的问题。

24本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种水下机器人作业机械手臂，其特征在于，包括机架(1)、采集机构(2)、抓取机构(3)、存储机构(4)和控制器(6)；所述机架(1)转动安装在水下机器人本体上；

2.根据权利要求1所述的一种水下机器人作业机械手臂，其特征在于，所述采集机构(2)包括摆臂组件(21)、伸缩电缸(22)和采集组件(23)；所述摆臂组件(21)固定安装在安装壳体(11)上，且自由端与伸缩电缸(22)固定连接；所述采集组件(23)安装在伸缩电缸(22)的输出端上；所述抓取机构(3)与采集机构(2)的区别在于：将采集组件(23)更换为机械夹爪(33)。

3.根据权利要求2所述的一种水下机器人作业机械手臂，其特征在于，所述摆臂组件(21)包括摆臂安装架(2101)、转动架(2102)、电机二(2103)、电机三(2104)和锥齿轮组(2105)；所述摆臂安装架(2101)固定安装在安装壳体(11)上，前端与转动架(2102)转动连接；所述锥齿轮组(2105)安装在转动架(2102)上，且输出端与伸缩电缸(22)固定连接；所述电机二(2103)和电机三(2104)固定安装在摆臂安装架

4.根据权利要求2所述的一种水下机器人作业机械手臂，其特征在于，所述采集组件(23)包括采集铲(2301)、铲盖(2302)、电机四(2303)和旋转电缸(2304)；所述采集铲(2301)转动安装在伸缩电缸(22)的输出端，并通过电机四(2303)驱动转向；所述铲盖(2302)转动安装在采集铲(2301)上，并通过旋转电缸(2304)驱动开合。

5.根据权利要求1所述的一种水下机器人作业机械手臂，其特征在于，所述旋转存储组件(41)还包括电机六(4102)和带轮组三(4103)；所述电机六(4102)和带轮组三(4103)安装在支撑板一(4101)上，且电机六(4102)输出端与带轮组三(4103)其中一个带轮同轴固定连接；所述带轮组三(4103)的皮带上对应存储箱(4104)固定安装有相同数量的支撑块(4103a)，所述存储箱(4104)通过滑动杆(4104a)与对应支撑块(4103a)滑动连接，所述复位弹簧(4104b)套设安装在滑动杆(4104a)上，用于存储箱(4104)相对支撑块(4103a)的缩回复位。

6.根据权利要求1所述的一种水下机器人作业机械手臂，其特征在于，所述箱盖开合装置包括箱盖开合组件(4105)和开合齿条(4106)；所述箱盖开合组件(4105)安装在每个存储箱(4104)上，所述开合齿条(4106)平行安装在避空二(1104)一侧；

7.根据权利要求1所述的一种水下机器人作业机械手臂，其特征在于，所述顶出组件(42)还包括伺服丝杠(4201)、换位齿轮(4203)和换位齿条(4204)；所述伺服丝杠(4201)与旋转存储组件(41)平行设置，且两端位于采集机构(2)和抓取机构(3)所对应的避空一(1103)和避空二(1104)位置；所述电动推杆一(4202)与换位齿轮(4203)固定连接，并共同转动安装在伺服丝杠(4201)的滑块上；所述换位齿条(4204)与伺服丝杠(4201)平行设置，并在伺服丝杠(4201)带动电动推杆一(4202)滑动过程中与换位齿轮(4203)间歇性啮合，用于将电动推杆一(4202)进行180度旋转。

8.根据权利要求1所述的一种水下机器人作业机械手臂，其特征在于，所述安装壳体(11)上还固定安装有破碎机构(5)，并对应破碎机构(5)的位置设有摄像头(1101)和光源(1102)；所述破碎机构(5)包括二轴旋转组件(51)和破碎组件(52)；所述二轴旋转组件(51)固定安装在安装壳体(11)上；所述破碎组件(52)固定安装在二轴旋转组件(51)的自由端。

9.根据权利要求8所述的一种水下机器人作业机械手臂，其特征在于，所述破碎组件(52)包括电动推杆二(5201)、导向套筒(5202)、连接盘(5203)、电机九(5204)和破碎头(5205)；所述电动推杆二(5201)和导向套筒(5202)平行设置，并通过安装板垂直固定安装在二轴旋转组件(51)的自由端上；所述电动推杆二(5201)和导向套筒(5202)的伸出端通过连接盘(5203)固定连接；所述电机九(5204)与电动推杆二(5201)伸出端同轴设置，并固定安装在连接盘(5203)上；所述破碎头(5205)同轴固定安装在电机九(5204)输出端。

10.根据权利要求1-9中任...

【技术特征摘要】

6.根据权利要求1所述的一种水下机器...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫剑，田海平，张军，刘佳龙，顾克，张琰，胡波，李文波，周希念，宋永昊，周立华，王辉斌，阎朝辉，刘子兴，杨覃棕，尹亦凡，胡臻，王玎，胡锦豪，盛杰，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：

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