【技术实现步骤摘要】
本技术属于机械臂水动力测试领域，具体公开了一种复杂流场下机械臂水动力参数测试装置。
技术介绍
1、水下机械臂在水下环境工作时，由于外部复杂的水环境会对机械臂产生复杂的作用力，所以为了保证水下机械臂的精确工作，必须要对水下机械臂进行水动力特性分析。对水下机械臂水动力特性进行研究时要将水环境的影响考虑在内，水环境对水下机械臂的影响通常表现在浮力、水阻力、附加质量力等作用，对他们的研究通常是将水环境影响参数（浮力、水阻力，流体加速力、附加质量力等）融入到所建立的动力学方程中。
2、一般的水下机械臂的水动力模型含有水动力项，水动力的计算涉及水动力系数的选取，目前最常用最有效方法是通过实验获取。通过水动力实验，可以测量出所需要的水动力参数（力矩，阻力，速度等），进行一定的数据处理后，可分析出不同的水动力对机械臂运动的影响程度以及其他水流现象对机械臂水下运动的影响，进而为机械臂的准确控制做好基础。
3、机械臂的水动力实验大都是测量机械臂在不同水流速度与水流方向下机械臂的各种物理量，为在有限的条件下模仿出不同的水流速度与水流方向，现在普遍使用的实验方法原理是相对运动原理，即迫使机械臂运动，相对静水做不同的运动，从而模拟机械臂面对不同的水流环境时的情景。
4、通过查找与阅读目前所存在的水动力测试试验台相关资料发现，目前所存在水动力测试试验台其测试环境受条件限制，大都是在实验池或水槽中进行模拟实验，有的是通过水泵注水以及出水口出水的方式模拟水流环境，有的是通过行车带动机械臂相对静水运动模拟水流环境。分析目前所常
5、1、只能模拟方向单一的稳态直线水流运动，不能模拟复杂多变的水流环境；
6、2、目前的试验台大都是直接将实验模型完全浸没在水中，没有可调节不同入水程度的结构，这样便不能测量不同入水程度的机械臂水动力参数；
7、3、目前在水下机械臂的水动力研究方面，对于机械臂涡激振动响应特性的研究还很少，仅存的少数研究也是局限于理论研究与仿真实验，所以目前的机械臂水动力实验装置还缺少针对研究水下机械臂涡激振动响应特性的功能设计；
8、4、目前的机械臂水动力实验装置在测量不同姿态的机械臂的水动力参数时，调节姿态时操作复杂，步骤不够简化；
9、5、调节机械臂姿态时，反复拆装，容易产生误差以及对机械臂造成损伤。
技术实现思路
1、针对上述现有技术所存在的技术问题，本技术提出一种复杂流场下机械臂水动力参数测试装置，旨在为研究水下机械臂水动力特性提供帮助。
2、为了实现上述目的，本技术通过如下的技术方案来实现：
3、本技术的实施例提供了一种复杂流场下机械臂水动力参数测试装置；包括x向驱动装置、y向驱动装置、夹持装置、机械臂和实验池；
4、所述x向驱动装置安装在y向驱动装置上，所述的夹持装置安装在x向驱动装置上；所述的机械臂与夹持装置相连，夹持装置与机械臂之间在高度方向上的相对位置可调；所述的机械臂包括臂段一和臂段二，所述的夹持装置与臂段一相连，在所述夹持装置上连接第一三分力仪，所述的臂段一通过第二三分力仪与关节相连，关节与臂段二相连，且臂段一和臂段二之间的夹角可调；所述的实验池位于机械臂下方。
5、作为进一步的技术方案，所述的夹持装置包括连接部、圆筒形夹具，所述的连接部下端通过法兰盘与第一三分力仪相连接，第一三分力仪通过法兰盘与圆筒形夹具相连接。
6、作为进一步的技术方案，所述的圆筒形夹具与臂段一之间通过齿轮副实现位置调节。
7、作为进一步的技术方案，所述圆筒形夹具的侧面沿着其轴线方向设有贯穿其底部的矩形安装槽，在矩形安装槽的一侧固定有齿条。
8、作为进一步的技术方案，在矩形安装槽内安装有齿轮，所述的齿轮与所述的齿条啮合；所述的齿轮固定在齿轮轴上，齿轮轴的一端通过与臂段一相连，齿轮轴的另一端与旋转把手相连。
9、作为进一步的技术方案，所述齿轮与齿条配合处有遮挡盖，遮挡盖与齿条凸缘外围凹槽相配合，遮挡板上下两侧有卡板一个。
10、作为进一步的技术方案，所述齿轮轴与臂段一的连接处采用轴承支撑齿轮轴。
11、作为进一步的技术方案，在关节的x轴与y轴方向上设有定位孔，所述定位孔与圆锥销配合，进行定位操作。
12、作为进一步的技术方案，所述实验池为矩形，实验池底部与安装底板相连。
13、作为进一步的技术方案，所述的x向驱动装置、y向驱动装置、驱动电机与控制系统相连。
14、上述本技术的实施例的有益效果如下：
15、本技术采用x向驱动装置、y向驱动装置共同驱动机械臂，在x向驱动装置、y向驱动装置的配合驱动下，能够同时实现机械臂两个方向的运动，这样便能够使机械臂按照任意的平面曲线路径与任意速度相对静水运动；这样能模拟出水下机械臂在静水中以不同速度运动与在运动中转向时的情况；还能够模拟出机械臂在水下面对不同方向来流以及不同速度水流冲击时的情况，这样不仅能够更加真实的模拟机械臂水下运动时的状况，还能够更加真实的模拟出机械臂工作时所面临的复杂多变的水下环境；采用三分力仪，这样便能够准确地测量机械臂的三维方向力的变化，为分析机械臂涡激振动响应特性提供必要数据，从而可以实现机械臂在复杂流场作用下的涡激振动测试。
16、2.本装置因为采用x向驱动装置、y向驱动装置，这样使得本装置可以在一次实验过程中可以不断改变机械臂的移动方向与移动速度，这样便可在一次测试过程中测出机械臂在面对不同方向来流与不同速度来流时的水动力参数，节约了实验时间以及人力物力。
17、3.本技术的机械臂与夹具之间采用了齿轮齿条机构进行升降，通过此结构可以实现夹持高度的便捷调节，通过此机构可以精确调节机械臂的入水程度，从而能够测试机械臂不同入水程度时的水动力数据，以便能够研究机械臂入水过程中的水动力变化状况。相对于现有常见的伸缩结构，该种方式测试精度高。
18、4.本技术在机械臂的机械臂关节处的x方向与y方向处各设计了一周定位孔，调整到预定姿态后用圆锥销进行固定姿态即可。所以本技术在调节机械臂姿态时不用拆卸与重新装夹，姿态调节操作简单。
19、5.本技术一次装夹便可测试多种形态下机械臂的水动力参数，简化了操作流程，更减少了因多次装夹而造成的误差。
20、6.本技术的夹紧方式是利用齿轮轴的轴向力对臂段一进行夹紧，齿轮轴与机械臂一中间用轴承过渡连接，减少了因直接接触对及臂段一产生的磨擦损伤；
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1.一种复杂流场下机械臂水动力参数测试装置，其特征在于，包括X向驱动装置、Y向驱动装置、夹持装置、机械臂和实验池；
2.如权利要求1所述的复杂流场下机械臂水动力参数测试装置，其特征在于，所述的夹持装置包括连接部、圆筒形夹具，所述的连接部下端通过法兰盘与第一三分力仪相连接，第一三分力仪通过法兰盘与圆筒形夹具相连接。
3.如权利要求2所述的复杂流场下机械臂水动力参数测试装置，其特征在于，所述的圆筒形夹具与臂段一之间通过齿轮副实现位置调节。
4.如权利要求3所述的复杂流场下机械臂水动力参数测试装置，其特征在于，所述圆筒形夹具的侧面沿着其轴线方向设有贯穿其底部的矩形安装槽，在矩形安装槽的一侧固定有齿条。
5.如权利要求4所述的复杂流场下机械臂水动力参数测试装置，其特征在于，在矩形安装槽内安装有齿轮，所述的齿轮与所述的齿条啮合；所述的齿轮固定在齿轮轴上，齿轮轴的一端通过与臂段一相连，齿轮轴的另一端与旋转把手相连。
6.如权利要求5所述的复杂流场下机械臂水动力参数测试装置，其特征在于，所述齿轮与齿条配合处有遮挡盖，遮挡盖与齿条凸缘外
7.如权利要求5所述的复杂流场下机械臂水动力参数测试装置，其特征在于，所述齿轮轴与臂段一的连接处采用轴承支撑齿轮轴。
8.如权利要求1所述的复杂流场下机械臂水动力参数测试装置，其特征在于，在关节的X轴与Y轴方向上设有定位孔，所述定位孔与圆锥销配合，进行定位操作。
9.如权利要求1所述的复杂流场下机械臂水动力参数测试装置，其特征在于，所述实验池为矩形，实验池底部与安装底板相连。
10.如权利要求1所述的复杂流场下机械臂水动力参数测试装置，其特征在于，所述的X向驱动装置、Y向驱动装置、驱动电机与控制系统相连。
...【技术特征摘要】
1.一种复杂流场下机械臂水动力参数测试装置，其特征在于，包括x向驱动装置、y向驱动装置、夹持装置、机械臂和实验池；
2.如权利要求1所述的复杂流场下机械臂水动力参数测试装置，其特征在于，所述的夹持装置包括连接部、圆筒形夹具，所述的连接部下端通过法兰盘与第一三分力仪相连接，第一三分力仪通过法兰盘与圆筒形夹具相连接。
3.如权利要求2所述的复杂流场下机械臂水动力参数测试装置，其特征在于，所述的圆筒形夹具与臂段一之间通过齿轮副实现位置调节。
4.如权利要求3所述的复杂流场下机械臂水动力参数测试装置，其特征在于，所述圆筒形夹具的侧面沿着其轴线方向设有贯穿其底部的矩形安装槽，在矩形安装槽的一侧固定有齿条。
5.如权利要求4所述的复杂流场下机械臂水动力参数测试装置，其特征在于，在矩形安装槽内安装有齿轮，所述的齿轮与所述的齿条啮合；所述的齿轮固定在齿轮轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：李勇岐，任善彬，代森良，张伟琪，刘霞，段德荣，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：新型
国别省市：
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