CN109398648B - 一种用于水下对接的机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水下对接的机械手，属于机械设计及自动化技术领域。本发明根据水下目标对接体尺寸与遥控水下机器人载体尺寸的要求提供了一种用于水下对接的机械手，通过舵机使中央齿轮旋转，带动与之啮合的夹具齿轮旋转，并通过夹具轴使夹具夹板旋转，进而实现机械手的张开与合拢。本发明搭载于水下机器人，适用于实现水下对象对接作业的领域，本发明的对接对象需有与本发明的机械手相适配的目标对接体。

Description

一种用于水下对接的机械手

技术领域

本发明涉及机械设计及自动化技术领域，具体涉及一种用于水下对接的机械手。

背景技术

在21世纪，海洋的地位越来越高，各国都加大了对海洋的开发，对于我国而言，对水下世界的探索与研究关系到国家未来的经济发展与自身安全，而水下机器人正是代替人类探索海洋的载体之一，所以加大对水下机器人的研究具有深远意义。

随着科技的发展，无论是科研方面，还是军事方面，人类的水下作业越来越频繁，潜水器(潜水艇)也被广泛用于这些领域中，而在使用过程中，会有很多种情况，需要两个不同的对象进行对接作业，进而完成进一步的任务，而本发明即是针对两种位于水下的对象进行的水下对接作业所设计的，具体的说是本发明安装于遥控水下机器人上，通过摄像头的光学定位，与相应的对接体实现对接。

发明内容

本发明的目的在于是根据水下目标对接体尺寸与遥控水下机器人载体尺寸的要求提供一种用于水下对接的机械手。

一种用于水下对接的机械手，其特征在于，包括夹具轴1、中央齿轮2、夹具齿轮3、夹具舵机4、夹具夹板5、支撑板6、摄像机7、探照灯8、目标对接体9与对接对象10；所述中央齿轮2与夹具舵机4搭载于支撑板6上，所述舵机4固定于支撑板6上，所述中央齿轮2固定于所述夹具舵机4的舵盘上；夹具齿轮3共有八个，均环绕布置于支撑板6上，并分别与所述中央齿轮2啮合；夹具轴1一端与夹具齿轮相连，另一端与连接夹具夹板5。

所述夹具夹板5共有八个，依据机械手中心均匀环向布置，其中夹具夹板5两两为一组，共分四层。

所述夹具舵机4、中央齿轮2、夹具齿轮3均安置于支撑板6上，所述夹具舵机4的旋转部分与所述中央齿轮2相连，并通过所述中央齿轮2与所述夹具齿轮3的啮合，使所述夹具齿轮3旋转，其中夹具齿轮3共八个。

所述夹具轴1共八个，一端连接夹具齿轮3，一端连接夹具夹板5，其中相对的两个夹具轴1长度相等，夹具轴1一共有四种长度。

所述支撑板6上开孔用于安装摄像机、探照灯、夹具齿轮3、夹具舵机4、中央齿轮2。

本发明的有益效果在于：

1.作为与水下目标对接对象实现对接的机器人的机械手，相比于其他对接水下机器人用于对接的机械手，考虑到外形尺寸，本发明具有便于适配的特点。

2.本发明是通过夹具的张合实现对接，夹具的张开使得机器人拥有更大的对接范围，夹具合拢之后为四层，增加了夹持力。

3.本发明机械手的夹具夹板张开之后的对接空间的范围是合拢之后对接空间的范围的三倍，进而扩大了对接范围，除此之外，夹具夹板在合拢过程中对于目标对接体具有导向性，即纵使目标对接体不必位于机械手正中央下方，也可以随着夹具夹板的合拢而最终被对接。

附图说明

图1是本发明在张开的状态的外观结构示意图；

图2是本发明在张开的状态的仰视图；

图3是本发明在张开的状态的侧视图；

图4是本发明在合拢的状态的外观结构示意图；

图5是本发明在合拢的状态的仰视图；

图6是本发明在合拢的状态的仰视图；

图7是本发明在水平对接的情况下即将完成对接时张开状态的示意图；

图8是本发明在水平对接的情况下对接完毕时合拢状态的示意图；

图9是本发明在非水平对接的情况下即将完成对接时张开状态的示意图；

图10是本发明在非水平对接的情况下对接完毕时合拢状态的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

实施例1：

如图1、图4，中央齿轮2与夹具舵机4搭载于支撑板6上，所述舵机4固定于支撑板6上，所述中央齿轮可固定于所述夹具舵机4的舵盘上，可绕自身中心转动。夹具齿轮3共有八个，均布置于支撑板6上，并分别与所述中央齿轮2啮合。夹具轴1一端与夹具齿轮相连，即可随着齿轮转动，另一端与连接夹具夹板5。

如图1、图4，探照灯8安装与支撑板上用于提供照明。

如图1、图4，摄像机安装与支撑板上用于提供对接情况影像使搭载机械手的机器人可以识别目标对接体。

如图1、图4，本发明的对接过程具体为：所述机器人接收指令后，夹具舵机4旋转相应角度，带动中央齿轮2旋转，由于夹具齿轮3与中央齿轮2相互啮合，夹具齿轮3旋转相应的角度，夹具齿轮3通过夹具轴1与夹具夹板5连接，八个夹具夹板5旋转相应角度，并最终合拢。

如图2、图6，为仰视角度下本发明的张开状态和合拢状态的外观示意图，夹具齿轮3、夹具轴1、夹具夹板5均为八个，并依据中央齿轮2的中心均匀环向布置，且在张开状态下，八个夹具夹板形状为圆形。

如图7、图8，是本发明的机械手在目标对接体处于水平状态下的对接过程。

如图9、图10，本发明的机械手不但可以用于与水平的目标对接体实现对接，而且可以和非水平状态下的目标对接体实现对接，即六自由度动力定位。具体过程主要体现在机械手的载体即水下机器人，即在推进器作用下，保持机器人姿态角不变，使机器人运动到预定位置，此时机器人倾斜至与目标对接体相同的角度，然后保持该角度继续接近目标对接体，夹具合拢，完成对接。

如图7、图8、图9、图10，本发明的目标对接体上部为半球体，下部为圆柱体，其中圆柱体直径相于机械手合拢之后夹具之间圆形空间的直径，半球体直径大于机械手合拢之后夹具之间圆形空间的直径。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种用于水下对接的机械手，包括中央齿轮、夹具舵机、夹具夹板、支撑板，所述的夹具舵机固定于支撑板底面，所述中央齿轮安装在夹具舵机的舵盘上；所述的支撑板上环绕中央齿轮布置有夹具齿轮，且夹具齿轮与中央齿轮啮合，支撑板两侧安装有摄像机和探照灯；所述的夹具夹板位于支撑板下方，夹具夹板通过夹具轴与安装在支撑板上的夹具齿轮连接；

其特征在于：所述的夹具夹板共有四层，每层的夹具夹板由在交接处开有孔洞的两块半圆弧板构成，两块半圆弧板的圆心在一条直线上且不相交于一点；

夹具齿轮、夹具轴、夹具夹板均为八个，夹具轴一端连接夹具齿轮，夹具轴另一端连接夹具夹板，其中相对的两个夹具轴长度相等，夹具轴一共有四种长度，八个夹具夹板依据中央齿轮的中心均匀环向布置，其中夹具夹板两两为一组，共分四层，且在张开状态下，八个夹具夹板形状为圆形。

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