【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于打捞机器人，特别是涉及一种适用于水下异物清理的可折叠机械臂夹爪机构。
技术介绍
1、在核工程领域，水下作业一直以来都面临着极高的危险性和挑战。对于核工程领域的维护保养工作，其中一个主要工作就是在高辐射环境下进行水池底面清淤及异物清除的清理，大多数情况下都是由人工下水中进行清理，少数作业采用了水下异物清理机器人帮助人工完成水底清淤。对于水下异物清理机器人来说，机器人可以在水下工作，通过视觉系统识别掉落水下的异物，不但可以降低打捞清理难度，而且可以提高打捞准确性。
2、然而，现有的水下异物清理机器人采用的机械臂结构普遍采用单个机械爪，虽然单个机械爪方便操作，但是在抓取能力方面存在明显的不足，尤其是对于复杂形状的物体，存在打捞范围小、适应被打捞物体形状的能力弱及无法打捞小型沉积物等缺点，尤其是核工程领域水池环境中存在着小型沉积物如螺丝和漆片，这些沉积物的存在给作业环境带来了隐患，它们的体积较小或者厚度较薄，使得一般的机械夹爪难以有效抓取。导致实际应用中配备了单一机械爪的机械臂清理作业效果并不好，抓取效率过低。在核工程中，需要对物体进行精密定位和抓取的情况下，传统设备的抓取能力受到限制，从而限制了水下作业的多样性和适用性。
技术实现思路
1、为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种适用于水下异物清理的可折叠机械臂夹爪机构。与传统机械臂相比，本专利技术机械臂夹爪机构具有更灵活的操作能力且强化了抓取能力，能够抓取一些形状独特的异形物体如扳手和改锥等，
2、本专利技术所采用的技术方案如下：
3、可折叠机械臂夹爪机构包括可折叠的机械臂、造清装置和吸附夹爪；所述机械臂的根端固定安装在机器人机体的顶部，机械臂的末端连接有吸附夹爪，吸附夹爪用于对水下物体的夹紧抓取；造清装置安装在机械臂上，造清装置用于对水下物体的吸附捕捉。
4、所述机械臂包括第一关节舵机固定座、第一关节舵机、第一摆臂、第二关节舵机固定座、第二关节舵机、第二摆臂、第三关节舵机固定座、第三关节舵机、第三摆臂、吸附夹爪旋转关节舵机；
5、第一关节舵机固定座固定安装在机器人机体的顶部，第一关节舵机连接在第一关节舵机固定座上，第一关节舵机的输出轴与机器人机体的前进方向垂直，第一摆臂的根端连接在第一关节舵机的输出轴上，第一摆臂的末端与第二关节舵机固定座之间固定连接，第二关节舵机连接在第二关节舵机固定座上，第二摆臂的根端连接在第二关节舵机的输出轴上，第二摆臂的末端与第三关节舵机固定座之间固定连接，第三关节舵机连接在第三关节舵机固定座上，第三摆臂的根端连接在第三关节舵机的输出轴上，第三摆臂的末端与吸附夹爪旋转关节舵机之间固定连接，吸附夹爪旋转关节舵机的末端连接有吸附夹爪；
6、造清装置与第二摆臂之间固定连接，且造清装置的轴向与第二摆臂的轴向平行；所述造清装置和第三摆臂分别位于第三关节舵机固定座的两侧。
7、所述吸附夹爪包括夹爪固定座、弹簧、真空吸盘移动板、凸轮、两个夹抓组件和两个吸附组件和舵机固定架；吸附夹爪旋转关节舵机的输出轴和夹爪固定座之间同轴连接，舵机固定架和夹爪固定座之间通过连接杆件固定连接，舵机固定架用于固定连接机械爪舵机；真空吸盘移动板位于舵机固定架和夹爪固定座之间，且真空吸盘移动板可沿着自身轴向移动地安装在连接杆件上，弹簧套设在连接杆件的外侧壁上，且弹簧的两端分别与夹爪固定座和真空吸盘移动板连接；
8、两个夹抓组件中一个夹抓组件与机械爪舵机的输出轴连接，另一个夹抓组件与舵机固定架铰接，两个夹抓组件之间可啮合地连接，夹抓组件用于夹紧并抓取水下物体，凸轮通过夹抓组件与机械爪舵机的输出轴连接；吸附组件的根端与真空吸盘移动板固定连接，吸附组件用于对水下物体进行吸附。
9、所述造清装置包括导流罩、造流管、连接管和滤网管；滤网管连接在第二摆臂的根端，滤网管的末端通过连接管与造流管的根端连接，造流管的末端与导流罩连接；导流罩、造流管、连接管和滤网管中均开设有空腔，导流罩用于吸附捕捉水中异物且将异物留在滤网管内。
10、所述的夹抓组件包括一级主摆杆、一级副摆杆、连接板、二级摆杆、柔性夹块和扣爪；一个一级主摆杆的根端与机械爪舵机的输出轴连接，且该一级主摆杆与凸轮固定连接，机械爪舵机的输出轴用于驱动一级主摆杆转动，并带动凸轮同步转动，另一个一级主摆杆的根端与舵机固定架铰接，两个一级主摆杆的根端可啮合地连接；
11、一级主摆杆的末端通过连接板与柔性夹块的根端铰接，柔性夹块的末端铰接有扣爪；一级副摆杆位于一级主摆杆的外侧，一级副摆杆的根端铰接在舵机固定架上，一级副摆杆的中部与连接板外侧铰接，一级副摆杆的末端与二级摆杆的根端铰接，二级摆杆的末端与扣爪的根端铰接。
12、所述吸附组件包括真空吸盘连接支架和真空吸盘；真空吸盘连接支架的根端与真空吸盘移动板固定连接，真空吸盘连接支架的末端连接有真空吸盘。
13、所述导流罩主要由外壳和导流叶片组成，若干个导流叶片沿着外壳的周向均匀间隔地连接在外壳的内侧壁上；造流管内部设置有水流管道，水流管道的一端从造流管的外壁面穿出，使得水流管道与外部环境连通。
14、所述第一摆臂根端的两侧对称连接在第一关节舵机的两端，第一摆臂末端固定连接第二关节舵机固定座的外壁上，且第一摆臂末端的宽度小于第一摆臂根端的宽度。
15、本专利技术的有益效果：
16、1、本专利技术的一种适用于水下异物清理的吸附夹爪，与传统机械打捞爪相比具有更强的抓取能力，吸附夹爪能够抓取一些形状独特的异形物体入扳手和改锥等，并实现在夹取之后将被夹持物体牢牢固定。
17、2、本专利技术的一种适用于水下异物清理的可折叠机械臂，与传统水下机器人机械臂相比具有灵活操作能力和更小的占用空间体积。
18、3、本专利技术一种适用于水下异物清理的吸附夹爪及可折叠机械臂配套的造清装置可以吸取较小的物体，能够捕捉作业环境中的小型沉积物如螺丝和漆片等，有效提高了打捞能力。
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1.一种适用于水下异物清理的可折叠机械臂夹爪机构，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种适用于水下异物清理的可折叠机械臂夹爪机构，其特征在于：所述机械臂包括第一关节舵机固定座(1)、第一关节舵机(2)、第一摆臂(3)、第二关节舵机固定座(4)、第二关节舵机(5)、第二摆臂(6)、第三关节舵机固定座(8)、第三关节舵机(9)、第三摆臂(10)、吸附夹爪旋转关节舵机(11)；
3.根据权利要求2所述的一种适用于水下异物清理的可折叠机械臂夹爪机构，其特征在于：所述吸附夹爪(12)包括夹爪固定座(12.1)、弹簧(12.2)、真空吸盘移动板(12.3)、凸轮(12.4)、两个夹抓组件和两个吸附组件和舵机固定架(12.14)；吸附夹爪旋转关节舵机(11)的输出轴和夹爪固定座(12.1)之间同轴连接，舵机固定架(12.14)和夹爪固定座(12.1)之间通过连接杆件固定连接，舵机固定架(12.14)用于固定连接机械爪舵机(13)；真空吸盘移动板(12.3)位于舵机固定架(12.14)和夹爪固定座(12.1)之间，且真空吸盘移动板(12.3)可沿着自身轴向移动地安装在
4.根据权利要求2所述的一种适用于水下异物清理的可折叠机械臂夹爪机构，其特征在于：所述造清装置(7)包括导流罩(7.1)、造流管(7.2)、连接管(7.3)和滤网管(7.4)；滤网管(7.4)连接在第二摆臂(6)的根端，滤网管(7.4)的末端通过连接管(7.3)与造流管(7.2)的根端连接，造流管(7.2)的末端与导流罩(7.1)连接；导流罩(7.1)、造流管(7.2)、连接管(7.3)和滤网管(7.4)中均开设有空腔，导流罩(7.1)用于吸附捕捉水中异物且将异物留在滤网管(7.4)内。
5.根据权利要求3所述的一种适用于水下异物清理的可折叠机械臂夹爪机构，其特征在于：所述的夹抓组件包括一级主摆杆(12.5)、一级副摆杆(12.6)、连接板(12.7)、二级摆杆(12.8)、柔性夹块(12.9)和扣爪(12.10)；一个一级主摆杆(12.5)的根端与机械爪舵机(13)的输出轴连接，且该一级主摆杆(12.5)与凸轮(12.4)固定连接，机械爪舵机(13)的输出轴用于驱动一级主摆杆(12.5)转动，并带动凸轮(12.4)同步转动，另一个一级主摆杆(12.5)的根端与舵机固定架(12.14)铰接，两个一级主摆杆(12.5)的根端可啮合地连接；
6.根据权利要求3所述的一种适用于水下异物清理的可折叠机械臂夹爪机构，其特征在于：所述吸附组件包括真空吸盘连接支架(12.11)和真空吸盘(12.13)；真空吸盘连接支架(12.11)的根端与真空吸盘移动板(12.3)固定连接，真空吸盘连接支架(12.11)的末端连接有真空吸盘(12.13)。
7.根据权利要求4所述的一种适用于水下异物清理的可折叠机械臂夹爪机构，其特征在于：所述导流罩(7.1)主要由外壳和导流叶片组成，若干个导流叶片沿着外壳的周向均匀间隔地连接在外壳的内侧壁上；造流管(7.2)内部设置有水流管道，水流管道的一端从造流管(7.2)的外壁面穿出，使得水流管道与外部环境连通。
8.根据权利要求2所述的一种适用于水下异物清理的可折叠机械臂夹爪机构，其特征在于：所述第一摆臂(3)根端的两侧对称连接在第一关节舵机(2)的两端，第一摆臂(3)末端固定连接第二关节舵机固定座(4)的外壁上，且第一摆臂(3)末端的宽度小于第一摆臂(3)根端的宽度。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于水下异物清理的可折叠机械臂夹爪机构，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种适用于水下异物清理的可折叠机械臂夹爪机构，其特征在于：所述机械臂包括第一关节舵机固定座(1)、第一关节舵机(2)、第一摆臂(3)、第二关节舵机固定座(4)、第二关节舵机(5)、第二摆臂(6)、第三关节舵机固定座(8)、第三关节舵机(9)、第三摆臂(10)、吸附夹爪旋转关节舵机(11)；
3.根据权利要求2所述的一种适用于水下异物清理的可折叠机械臂夹爪机构，其特征在于：所述吸附夹爪(12)包括夹爪固定座(12.1)、弹簧(12.2)、真空吸盘移动板(12.3)、凸轮(12.4)、两个夹抓组件和两个吸附组件和舵机固定架(12.14)；吸附夹爪旋转关节舵机(11)的输出轴和夹爪固定座(12.1)之间同轴连接，舵机固定架(12.14)和夹爪固定座(12.1)之间通过连接杆件固定连接，舵机固定架(12.14)用于固定连接机械爪舵机(13)；真空吸盘移动板(12.3)位于舵机固定架(12.14)和夹爪固定座(12.1)之间，且真空吸盘移动板(12.3)可沿着自身轴向移动地安装在连接杆件上，弹簧(12.2)套设在连接杆件的外侧壁上，且弹簧(12.2)的两端分别与夹爪固定座(12.1)和真空吸盘移动板(12.3)连接；
4.根据权利要求2所述的一种适用于水下异物清理的可折叠机械臂夹爪机构，其特征在于：所述造清装置(7)包括导流罩(7.1)、造流管(7.2)、连接管(7.3)和滤网管(7.4)；滤网管(7.4)连接在第二摆臂(6)的根端，滤网管(7.4)的末端通过连接管(7.3)与造流管(7.2)的根端连接，造流管(7.2)的末端与导流罩(7.1)连接；导流罩(7.1)、造流管(7.2)、连接管(7.3)和滤网管(7.4...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷勇，张连杰，兰琦，于亮，王聪，刘萍萍，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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