CN106181987B - 自身浮力可调节的柔性水下作业机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自身浮力可调节的柔性水下作业机械手。本发明中的机械手本体由许多段构成，相邻两段由万向节或球铰构成的关节连接，每段的运动由控制绳驱动；机械手每一段中安装有体积可调节的浮囊。相比传统水下作业机械手，本发明具有重量轻、结构简单、姿态灵活、柔性好等优点，适用于空间狭小、复杂的场合作业；而且，可通过调节每一段浮囊的体积来控制每段的净浮力，从而能够充分利用环境水的浮力作用，来提高机械手的负载操作能力。

Description

自身浮力可调节的柔性水下作业机械手
技术领域
本发明涉及一种水下作业机械手，特别是自身浮力可调节的柔性水下作业机械手。
背景技术
水下作业机械手是载人潜水器和遥控潜水器的重要装备，以完成采样、勘探、打捞、维护等水下作业活动。现有水下作业机械手通常为多连杆结构，由液压缸驱动，其结构笨重、系统复杂；而且，该种机械手的灵活度较差，无法适用于空间狭小、复杂的场合作业。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自身浮力可调节的柔性水下作业机械手。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自身浮力可调节的柔性水下作业机械手，由机械手本体和动力单元组成：（1）机械手本体由许多段构成，相邻两段由万向节或球铰构成的关节连接，每段的运动由控制绳驱动；第1段通过万向节与动力单元连接，第n段（末段）与末段执行器固连。（2）控制绳由电机驱动，电机及其控制系统、电源等都安装在动力单元之中。
机械手每一段，由前端盖、后端盖、外壳、内壳、浮囊和内筒构成。前端盖和后端盖分别安装在外壳的两端，形成一个中空腔，内壳和内筒安装在该中空腔中，内筒安装在内壳中。
每一段的控制绳安装在外壳和内壳之间的空腔中，并通过前端盖和后端盖的控制绳通孔，控制绳末端通过挡块与后端盖接触。
浮囊安装在内壳和内筒之间的空腔中，该空腔通过前端盖和后端盖的排水孔，与外界水连通。浮囊管路安装在内筒中，并通过内筒壁上的通孔与浮囊连通。该段的浮囊管路与其它靠近末端执行器的段的浮囊管路、末端执行器的控制管线，都经内筒接入动力单元中。
每段的浮囊管路接入动力单元后，通过对应的开关阀与一个可正反转动的控制泵的出口相连。控制泵的进口与油箱相连。控制泵通过开关阀可控制每一段的浮囊体积来调节每一段的净浮力，进而控制整个机械手本体的净浮力。开关阀、控制泵和油箱都安装在动力单元中。
本发明具有的有益效果是：
（1）相比传统水下作业机械手，机械手本体采用开放式结构，且机械手本体上未安装有电机、液压缸等驱动元件，机械手本体的重量轻、结构简单。
（2）相比传统水下作业机械手，机械手本体由多段组成，相邻两段通过万向节或球铰构成的关节连接，每个关节至少有2个自由度，从而使机械手本体能够有较多的自由度，导致机械手本体的姿态灵活、柔性好，用于空间狭小、复杂的场合作业。
（3）机械手每段中有一个体积可调节的浮囊，可以控制每段的净浮力，有利于充分利用环境水的浮力作用，以利于提高机械手的负载操作能力。
附图说明
图1是本发明的总体示意图。
图2是本发明中每一段的结构示意图。
图3是本发明中浮囊体积控制系统示意图。
图中：1、前端盖，2、后端盖，3、外壳，4、内壳，5、浮囊，6、内筒，7、挡块，8.1、8.2、8.n、开关阀，9、控制泵，10、油箱。
具体实施方式
如图1所示，本发明由机械手本体和动力单元组成：机械手本体由许多段构成，相邻两段由万向节或球铰构成的关节连接，每段的运动由控制绳驱动；第1段通过万向节与动力单元连接，第n段（末段）与末段执行器固连。所述控制绳由电机驱动，拉动控制绳，每段的角度发生变化，进而控制总体姿态，电机及其控制系统、电源等都安装在动力单元之中。
机械手每一段，由前端盖1、后端盖2、外壳3、内壳4、浮囊5和内筒6构成。前端盖1和后端盖2分别安装在外壳3的两端，形成一个中空腔，内壳4和内筒6安装在该中空腔中，内筒6安装在内壳4中。
每一段的控制绳安装在外壳3和内壳4之间的空腔中，并通过前端盖1和后端盖2的控制绳通孔，控制绳末端通过挡块7与后端盖2接触。
浮囊5安装在内壳4和内筒6之间的空腔中，该空腔通过前端盖1和后端盖2的排水孔，与外界水连通。浮囊管路安装在内筒6中，并通过内筒6壁上的通孔与浮囊5连通。该段的浮囊管路与其它靠近末端执行器的段的浮囊管路、末端执行器的控制管线，都经内筒6接入动力单元中。
每段的浮囊管路接入动力单元后，通过对应的开关阀8.1、8.2、…8.n与一个可正反转动的控制泵9的出口相连。控制泵9的进口与油箱10相连。控制泵9通过开关阀可控制每一段的浮囊5的体积来调节每一段的净浮力，进而控制整个机械手本体的净浮力。开关阀、控制泵9和油箱10都安装在动力单元中。

Claims (1)

1.自身浮力可调节的柔性水下作业机械手，由机械手本体和动力单元组成；机械手本体由许多段构成，相邻两段由万向节或球铰构成的关节连接，每段的运动由控制绳驱动；第一段通过万向节与动力单元连接，最后一段与末端执行器固连；控制绳由电机驱动，电机及其控制系统、电源都安装在动力单元之中，其特征在于：机械手每一段由前端盖（1）、后端盖（2）、外壳（3）、内壳（4）、浮囊（5）和内筒（6）构成；前端盖（1）和后端盖（2）分别安装在外壳（3）的两端，形成一个中空腔，内壳（4）和内筒（6）安装在该中空腔中，内筒（6）安装在内壳（4）中；
每一段的控制绳安装在外壳（3）和内壳（4）之间的空腔中，并通过前端盖（1）和后端盖（2）的控制绳通孔，控制绳末端通过挡块（7）与后端盖（2）接触；
浮囊（5）安装在内壳（4）和内筒（6）之间的空腔中，该空腔通过前端盖（1）和后端盖（2）的排水孔，与外界水连通；浮囊管路安装在内筒（6）中，并通过内筒（6）壁上的通孔与浮囊（5）连通；该段的浮囊管路与其它段的浮囊管路、末端执行器的控制管线，都经内筒（6）接入动力单元中；
每段的浮囊管路接入动力单元后，通过对应的开关阀与一个可正反转动的控制泵（9）的出口相连；控制泵（9）的进口与油箱（10）相连；控制泵（9）通过开关阀可控制每一段的浮囊（5）的体积来调节每一段的净浮力，进而控制整个机械手本体的净浮力；开关阀、控制泵（9）和油箱（10）都安装在动力单元中。
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