CN110630596A - 一种水下冗余液压机械臂及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水下冗余液压机械臂及其工作方法，属于水下机械机器人技术领域，采用链式串联结构，包括回转臂、大臂、中臂、小臂A、小臂B、腕臂、抓手、液压系统和STM32控制板，回转臂、大臂、中臂、小臂A、小臂B、腕臂和抓手顺次连接，液压系统为整个机械臂提供动力，STM32控制板用于控制机械臂的动作；回转臂安装在水下移动平台上，支撑整个液压机械臂，并实现整个机械臂的固定和回转，大臂和中臂实现机械臂大范围的俯仰，小臂A实现机械臂的横摆，小臂B实现机械臂小范围的俯仰，腕臂实现抓手的横摆和回转，抓手实现夹持功能。本发明结构紧凑合理，有效作用空间较大，可扩展自由度，且能够适应不同水深。

Description

一种水下冗余液压机械臂及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种水下冗余液压机械臂及其工作方法，属于水下机械机器人技术领域。

背景技术

随着海洋工程装备技术的发展，海洋的开发也进入了新阶段。从单纯的海洋捕捞向人工海洋养殖、海洋能综合利用、海洋油气矿物资源开发及海洋空间的拓展(如海底隧道、海上机场等)多方面发展。随之而来，大量更为复杂多样的作业任务需要处理，如管线的精准对接、复杂地形下取样及装置的维修等。这些都要求作业机械手具有更好的运动学和动力学性能。也使得多自由度机械手的开发成为了新趋势。目前，常见水下机械手均为少于7轴的非冗余机械手。如中国专利文献CN109159104A公开的“一种水下机器人的多自由度机械手”和中国专利文献CN104084947A公开的“一种七功能水下机械臂系统”，均提到机械手，分别为5轴和6轴。

另外，现有水下机械手常采用液压缸的推拉实现摆动，结构尺寸较大，旋转角度受限；且非对称式液压缸的安装，只能实现机械臂单方向的弯曲，作用空间较小；再者，面对复杂任务时，非冗余机械臂常出现无有效解的情况，这时需要反复调整载体位姿才能执行相应任务，操作复杂。另外，已有的机械臂附带的液压控制系统常为一定水深条件的订制系统，无法适应不同水深条件下的作业，且不同关节臂的互换性差，无法便捷有效地扩展成更多自由度的机械臂。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种结构紧凑合理，有效作用空间较大，且适应不同水深的可扩展自由度的冗余液压机械臂及其工作方法。

本发明采用以下技术方案：

一种水下冗余液压机械臂，采用链式串联结构，包括回转臂、大臂、中臂、小臂A、小臂B、腕臂、抓手、液压系统和STM32控制板，回转臂、大臂、中臂、小臂A、小臂B、腕臂和抓手顺次连接，液压系统为整个机械臂提供动力，STM32控制板用于控制机械臂的动作；

所述回转臂安装在水下移动平台上，支撑整个液压机械臂，并实现整个机械臂的固定和回转，大臂和中臂实现机械臂大范围的俯仰，小臂A实现机械臂的横摆，小臂B实现机械臂小范围的俯仰，腕臂实现抓手的横摆和回转，抓手实现夹持功能。

优选的，所述回转臂包括固定基座、回转座和回转液压缸A，所述固定基座与水下移动平台通过螺栓固定连接，所述固定基座上部通过双轴承与回转座连接，双轴承是两个轴承串联并行安装，用于支撑回转座的旋转运动，所述回转座上安装有大臂基座和防护罩，回转座下方通过花键齿轮轴A与回转液压缸A连接，回转液压缸A通过回转液压缸座块安装在水下移动平台上。

优选的，所述回转液压缸A的回转液压缸座块上还安装两个回转液压缸筒，两个回转液压缸筒两端分别配备进油口和出油口，两个回转液压缸筒内安装有双头齿条活塞，所述双头齿条活塞和花键齿轮轴A十字交错啮合安装，所述花键齿轮轴A的花键端与回转座啮合安装，另一端安装有角度传感器和扭矩传感器，分别用于测定花键齿轮轴A上花键齿轮轴的转动角度和扭矩。

优选的，所述大臂包括大臂基座、大臂支撑架、大臂销轴、动力摆、曲连杆、回转液压缸B和回转液压缸C，所述大臂基座下端固定于回转座上，大臂基座上端安装有大臂支撑架，大臂基座上端两侧分别安装有回转液压缸B和回转液压缸C，所述回转液压缸B通过花键齿轮轴与大臂支撑架连接，用于驱动大臂的俯仰，回转液压缸C通过花键齿轮轴的花键端与动力摆下部连接，所述动力摆的上部通过销轴和轴承与曲连杆的前端连接，所述曲连杆的后端通过销轴和轴承与中臂的前端连接。

优选的，所述回转液压缸B和回转液压缸C的结构与回转液压缸A的结构相同，回转液压缸B和回转液压缸C的回转液压缸座块均固定于大臂基座上，每个回转液压缸座块上均安装有两个回转液压缸筒，回转液压缸筒两端分别配备进油口和出油口，回转液压缸B的两个回转液压缸筒内安装有双头齿条活塞，且双头齿条活塞与其上的花键齿轮轴十字交错啮合安装，回转液压缸B上的花键齿轮轴的花键端与大臂支撑架啮合安装，另一端安装有角度传感器和扭矩传感器，分别用于测定回转液压缸B上花键齿轮轴的转动角度和扭矩；

回转液压缸C的两个回转液压缸筒内也安装有双头齿条活塞，且双头齿条活塞与其上的花键齿轮轴十字交错啮合安装，回转液压缸C上的花键齿轮轴的花键端与动力摆啮合安装，用于驱动中臂俯仰，另一端安装有角度传感器和扭矩传感器，分别用于测定回转液压缸C上花键齿轮轴的转动角度和扭矩。

优选的，大臂支撑架包括两个钢侧板，两个钢侧板之间设置有三个加强筋板，三个加强筋板中部设置有方便油路管道通过的通孔，两个钢侧板较厚，其形状可根据应力分布进行设计，可具有较大的承受力，三个加强筋板，在减少了重量的同时实现了大臂支撑架的结构稳定。

优选的，所述中臂包括中臂支撑架和摆动液压缸A，所述中臂支撑架前端通过销轴和轴承与曲连杆的后端连接，中臂支撑架与大臂支撑架的后端通过销轴连接，中臂支撑架的后端安装有摆动液压缸A，回转液压缸C通过动力摆、曲连杆实现对中臂俯仰的驱动。

优选的，所述小臂A包括小臂A支撑架，小臂A支撑架的前端通过花键齿轮轴与摆动液压缸A连接，后端安装有摆动液压缸B，所述小臂B包括小臂B支撑架，小臂B支撑架的前端与摆动液压缸B的花键齿轮轴连接，后端安装有摆动液压缸C；

摆动液压缸A包括摆动液压缸座块和安装于摆动液压缸座块上的两个摆动液压缸筒，摆动液压缸座块固定于中臂支撑架的后端，摆动液压缸A的花键齿轮轴B与小臂A支撑架的前端啮合安装，两个摆动液压缸筒前端分别配备有进油口和出油口，两个摆动液压缸筒内安装有单头齿条活塞，摆动液压缸A的花键齿轮轴B与该单头齿条活塞十字交错啮合安装，花键齿轮轴B另一端安装有角度传感器和扭矩传感器，分别用于测定摆动液压缸A上花键齿轮轴的转动角度和扭矩，；

摆动液压缸B和摆动液压缸C的结构与摆动液压缸结构相同，摆动液压缸B也包括摆动液压缸座块和安装于摆动液压缸座块上的两个摆动液压缸筒，摆动液压缸座块固定于小臂A支撑架的后端，摆动液压缸B的花键齿轮轴与小臂B支撑架的前端啮合安装，两个摆动液压缸筒前端分别配备有进油口和出油口，两个摆动液压缸筒内安装有单头齿条活塞，摆动液压缸B的花键齿轮轴与该单头齿条活塞交错啮合安装，另一端安装有角度传感器和扭矩传感器，分别用于测定摆动液压缸B上花键齿轮轴的转动角度和扭矩；

摆动液压缸C也包括摆动液压缸座块和安装于摆动液压缸座块上的两个摆动液压缸筒，摆动液压缸座块固定于小臂B支撑架的后端，摆动液压缸C后端的花键齿轮轴与腕臂的前端啮合安装，两个摆动液压缸筒前端分别配备有进油口和出油口，两个摆动液压缸筒内安装有单头齿条活塞，摆动液压缸C的花键齿轮轴与该单头齿条活塞交错啮合安装，另一端安装有角度传感器和扭矩传感器，分别用于测定摆动液压缸C上花键齿轮轴的转动角度和扭矩。

回转液压缸A、回转液压缸B、回转液压缸C、摆动液压缸A、摆动液压缸B和摆动液压缸C均采用齿轮齿条结构实现旋转。

优选的，中臂支撑架和小臂A支撑架后端均设置有向内的勾手结构，所述摆动液压缸A、摆动液压缸B的一端设置有摆动液压缸定位安装板，用于安装时分别与中臂支撑架、小臂A支撑架的勾手结构咬合定位。

优选的，所述腕臂包括腕臂支撑架、推拉液压缸、旋转马达、推拉活塞杆、齿轮转换机构、机械手套轴、推拉液压缸座块和旋转马达座块，所述推拉液压缸座块安装在腕臂支撑架后端，所述腕臂支撑架前端通过花键齿轮轴与摆动液压缸C连接，所述推拉液压缸座块前端固定有推拉液压缸，后端与旋转马达座块通过螺栓固定连接，所述旋转马达座块下方安装有旋转马达，旋转马达上设置有旋转马达齿轮，旋转马达与机械手套轴之间安装有齿轮转换机构，齿轮转换机构包括蜗杆大齿轮和蜗杆，机械手套轴上设置有机械手套轴齿轮，旋转马达的旋转马达齿轮和蜗杆大齿轮啮合将旋转马达的旋转转化为蜗杆的旋转，蜗杆与机械手套轴齿轮啮合将蜗杆的旋转转化为机械手套轴的回转，机械手套轴为空心结构，所述推拉活塞杆安装于机械手套轴内。

优选的，摆动液压缸A、摆动液压缸B和摆动液压缸C的花键齿轮轴端部均连接有花键连接端盖，可用于连接待转物体。

优选的，所述抓手包括抓手安装板、抓手侧边板、抓手外连接杆、抓手内连接杆和夹指，所述抓手安装板与机械手套轴固定连接，抓手安装板成弧形，弧形抓手安装板的两端通过销轴分别连接抓手外连接杆的前端，弧形抓手安装板的两侧安装有抓手侧边板，抓手外连接杆的后端通过销轴连接夹指的前端，所述夹指中部下端通过销轴连接抓手内连接杆的后端，抓手内连接杆的前端通过销轴与推拉活塞杆的后端连接；抓手外连接杆、抓手内连接杆和夹指均为一对；

所述推拉活塞杆位于推拉液压缸内，推拉液压缸带动推拉活塞杆进行推拉，通过抓手内连接杆实现夹指的夹持动作；旋转马达通过齿轮转换机构带动抓手的回转动作。

进一步优选的，所述液压系统包括液压动力系统、回转臂液压系统、大臂液压系统、中臂液压系统、小臂A液压系统、小臂B液压系统、腕臂摆动液压系统、抓手夹持液压系统和抓手旋转液压系统；

所述液压动力系统包括囊式正压油箱、单向阀A、吸油过滤器、柱塞变量泵、原动机、二位二通电磁换向阀、溢流安全阀、单向阀B、过滤器、减压阀、单向阀C、高压蓄能器、低压蓄能器、冷却器和单向阀D；

所述囊式正压油箱通过单向阀A分成两路，一路连接单向阀D和冷却器，另一路依次连接吸油过滤器和柱塞变量泵，所述柱塞变量泵连接原动机，并由原动机带动，吸油过滤器用于过滤掉油液杂质，柱塞变量泵上端并列接二位二通电磁换向阀、溢流安全阀及单向阀B，所述二位二通电磁换向阀下端接回油路，用于控制变量柱塞泵的卸荷，溢流安全阀下端接回油路，由于限制油路高压，起到安全保护的作用，单向阀B下端接高压精密过滤器，用于高压油的精过滤，高压精密过滤器出口的液压油即为缸控高压油，可直接提供给液压缸，高压精密过滤器下端还并列接减压阀，用于提供缸控低压油，在高压油口和低压油口分别安装有高压蓄能器和低压蓄能器，分别用于提供短暂的压力油，且低压蓄能器为囊式，用于平衡外界水压的影响，回油路上装有冷却器，用于降低油温，所述冷却器后面接有单向阀D，所述单向阀D后接回囊式正压油箱。

所述回转臂液压系统、大臂液压系统和中臂液压系统分别对回转液压缸A、回转液压缸B和回转液压缸C进行控制，采用相同的控制回路和元件，回转臂液压系统包括依次连接的回转液压缸A、回转缸调速阀A、回转缸液压锁A和回转缸液压伺服阀A，大臂液压系统包括依次连接的回转液压缸B、回转缸调速阀B、回转缸液压锁B和回转缸液压伺服阀B，中臂液压系统包括依次连接的回转液压缸C、回转缸调速阀C、回转缸液压锁C和回转缸液压伺服阀C；

所述小臂A液压系统、小臂B液压系统和腕臂摆动液压系统分别对摆动液压缸A、摆动液压缸B和摆动液压缸C进行控制，采用相同的控制回路和元件，小臂A液压系统包括依次连接的摆动液压缸A、摆动缸调速阀A、摆动缸液压锁A和摆动缸液压伺服阀A，小臂B液压系统包括摆动液压缸B、摆动缸调速阀B、摆动缸液压锁B和摆动缸液压伺服阀B，腕臂摆动液压系统包括依次连接的摆动液压缸C、摆动缸调速阀C、摆动缸液压锁C和摆动缸液压伺服阀C；

抓手夹持液压系统对推拉液压缸进行控制，包括依次连接的推拉液压缸、推拉缸调速阀、推拉缸液压锁和推拉缸液压伺服阀，推拉液压缸与推拉缸液压锁连接有夹紧蓄能器；

抓手旋转液压系统对旋转马达进行控制，包括依次连接的旋转马达、旋转马达调速阀、旋转马达液压锁和旋转马达液压伺服阀，旋转马达与冷却器连接；

所述回转臂1通过回转臂液压系统控制两个回转液压缸筒两端进出油口的压力油实现回转运动，所述回转臂液压系统由液压动力系统提供压力油；

大臂通过大臂液压系统控制两个回转液压缸筒两端进出油口的压力油来实现大臂俯仰运动，大臂液压系统由液压动力系统提供压力油。

中臂通过中臂液压系统控制两个回转液压缸筒两端进出油口的压力油来实现中臂俯仰运动，所述中臂液压系统由液压动力系统提供压力油。

小臂A通过小臂A液压系统控制两个两摆动液压缸筒两端进出油口的压力油来实现小臂A扭摆运动，所述小臂A液压系统由液压动力系统提供压力油。

小臂B通过小臂B液压系统控制两个两摆动液压缸筒两端进出油口的压力油来实现小臂B俯仰运动，所述小臂B液压系统由液压动力系统提供压力油。

碗臂通过腕臂摆动液压系统控制两个两摆动液压缸筒两端进出油口的压力油来实现碗臂扭摆运动，所述腕臂摆动液压系统由液压动力系统提供压力油。

所述抓手通过抓手夹持液压系统控制推拉液压缸进出油口压力油方向带动推拉活塞杆的推拉，实现抓手的加持功能，并通过夹紧蓄能器的保压实现无压力油下加持功能的维持，所述抓手通过抓手回转液压系统控制旋转马达进出油口压力油方向，并通过齿轮转换机构带动抓手7的回转。

上述水下冗余液压机械臂的工作方法，液压动力系统提供高压油、低压油路和回油路，STM32控制板控制回转缸液压伺服阀A左端电磁阀得电，高压油通过回转缸液压伺服阀A、回转缸液压锁A后进入回转液压缸A的a、c油口，推动回转液压缸A的双头齿条活塞，实现其花键齿轮轴A的顺时旋转；回转液压缸A的b、d流出的油液依次通过回转缸调速阀A、回转缸液压锁A及回转缸液压伺服阀A进入回油路并流回囊式正压油箱；

STM32控制板控制回转缸液压伺服阀A右端电磁阀得电，高压油通过回转缸液压伺服阀A、回转缸液压锁A及回转缸调速阀A后进入回转液压缸A的b、d油口，推动回转液压缸A的双头齿条活塞，实现其花键齿轮轴A的逆时旋转；回转液压缸A的a、c流出的油液依次通过回转缸液压锁A及回转缸液压伺服阀A进入回油路并流回囊式正压油箱；

所述STM32控制板控制回转缸液压伺服阀A两端电磁阀均不得电，回转缸液压伺服阀A中位运行，实现互锁，回转液压缸A不运动；液压动力系统的低压油路接入回转液压缸A的e口，以保证液压缸运转时回转液压缸内部油压与水环境压力相同；

STM32控制板控制回转缸液压伺服阀B左端电磁阀得电，高压油通过回转缸液压伺服阀B、回转缸液压锁B后进入回转液压缸B的a、c油口，推动回转液压缸B的双头齿条活塞，实现其花键齿轮轴的顺时旋转；回转液压缸B的b、d流出的油液依次通过回转缸调速阀B、回转缸液压锁B及回转缸液压伺服阀B进入回油路并流回囊式正压油箱；

STM32控制板控制回转缸液压伺服阀B右端电磁阀得电，高压油通过回转缸液压伺服阀B、回转缸液压锁B及回转缸调速阀B后进入回转液压缸B的b、d油口，推动回转液压缸B的双头齿条活塞，实现其花键齿轮轴的逆时旋转；回转液压缸B的a、c流出的油液依次通过回转缸液压锁B及回转缸液压伺服阀B进入回油路并流回囊式正压油箱；

所述STM32控制板控制回转缸液压伺服阀B两端电磁阀均不得电，回转缸液压伺服阀B中位运行，实现互锁，回转液压缸B不运动；液压动力系统的低压油路接入回转液压缸B的e口，以保证液压缸运转时回转液压缸内部油压与水环境压力相同；

STM32控制板控制回转缸液压伺服阀C左端电磁阀得电，高压油通过回转缸液压伺服阀C、回转缸液压锁C后进入回转液压缸C的a、c油口，推动回转液压缸C的双头齿条活塞，实现其花键齿轮轴的顺时旋转；回转液压缸C的b、d流出的油液依次通过回转缸调速阀C、回转缸液压锁C及回转缸液压伺服阀C进入回油路并流回囊式正压油箱；

STM32控制板控制回转缸液压伺服阀C右端电磁阀得电，高压油通过回转缸液压伺服阀C、回转缸液压锁C及回转缸调速阀C后进入回转液压缸C的b、d油口，推动回转液压缸C的双头齿条活塞，实现其花键齿轮轴的逆时旋转；回转液压缸C的a、c流出的油液依次通过回转缸液压锁C及回转缸液压伺服阀C进入回油路并流回囊式正压油箱；

所述STM32控制板控制回转缸液压伺服阀C两端电磁阀均不得电，回转缸液压伺服阀C中位运行，实现互锁，回转液压缸C不运动；液压动力系统的低压油路接入回转液压缸C的e口，以保证液压缸运转时回转液压缸内部油压与水环境压力相同；

液压动力系统提供高压油路、低压油路和回油路，STM32控制板控制摆动缸液压伺服阀A左侧电磁阀得电，高压油通过摆动缸液压伺服阀A、摆动缸液压锁A进入摆动液压缸A的g油口，推动其摆动液压缸筒内的单头齿条活塞向上运动，左侧单头齿条活塞带动花键齿轮轴B顺时旋转。所述花键齿轮轴B带动右侧单头齿条活塞向下运动；摆动液压缸A的k油口的液压油通过依次通过摆动缸调速阀A、摆动缸液压锁A及摆动缸液压伺服阀A后由回油路流回囊式正压油箱，完成摆动缸的顺时旋转控制；

STM32控制板控制摆动缸液压伺服阀A右侧电磁阀得电，高压油通过摆动缸液压伺服阀A、摆动缸液压锁A及摆动缸调速阀A进入摆动液压缸A的k油口，推动其右侧摆动液压缸筒内的单头齿条活塞向上运动，右侧单头齿条活塞带动花键齿轮轴B逆时旋转，花键齿轮轴B带动左侧单头齿条活塞向下运动；所述摆动液压缸A的g油口的液压油依次通过摆动缸液压锁A及摆动缸液压伺服阀A后由回油路流回囊式正压油箱，完成摆动缸的逆时旋转控制；

STM32控制板控制摆动缸液压伺服阀A两端电磁阀均不得电，摆动缸液压伺服阀A中位运行，实现互锁，摆动液压缸A不运动，液压动力系统的低压油路接入摆动液压缸A的o油口，以保证液压缸运转时摆动液压缸内部油压与水环境压力相同；

液压动力系统提供高压油路、低压油路和回油路，STM32控制板控制摆动缸液压伺服阀B左侧电磁阀得电，高压油通过摆动缸液压伺服阀B、摆动缸液压锁B进入摆动液压缸B的g油口，推动其摆动液压缸筒内的单头齿条活塞向上运动，左侧单头齿条活塞带动花键齿轮轴顺时旋转。所述花键齿轮轴带动右侧单头齿条活塞向下运动；摆动液压缸B的k油口的液压油通过依次通过摆动缸调速阀B、摆动缸液压锁B及摆动缸液压伺服阀B后由回油路流回囊式正压油箱，完成摆动缸的顺时旋转控制；

STM32控制板控制摆动缸液压伺服阀B右侧电磁阀得电，高压油通过摆动缸液压伺服阀B、摆动缸液压锁B及摆动缸调速阀B进入摆动液压缸B的k油口，推动其右侧摆动液压缸筒内的单头齿条活塞向上运动，右侧单头齿条活塞带动花键齿轮轴逆时旋转，花键齿轮轴带动左侧单头齿条活塞向下运动；所述摆动液压缸B的g油口的液压油依次通过摆动缸液压锁B及摆动缸液压伺服阀B后由回油路流回囊式正压油箱，完成摆动缸的逆时旋转控制；

STM32控制板控制摆动缸液压伺服阀B两端电磁阀均不得电，摆动缸液压伺服阀B中位运行，实现互锁，摆动液压缸B不运动，液压动力系统的低压油路接入摆动液压缸B的o油口，以保证液压缸运转时摆动液压缸内部油压与水环境压力相同；

液压动力系统提供高压油路、低压油路和回油路，STM32控制板控制摆动缸液压伺服阀C左侧电磁阀得电，高压油通过摆动缸液压伺服阀C、摆动缸液压锁C进入摆动液压缸C的g油口，推动其摆动液压缸筒内的单头齿条活塞向上运动，左侧单头齿条活塞带动花键齿轮轴顺时旋转；所述花键齿轮轴带动右侧单头齿条活塞向下运动；摆动液压缸C的k油口的液压油通过依次通过摆动缸调速阀C、摆动缸液压锁C及摆动缸液压伺服阀C后由回油路流回囊式正压油箱，完成摆动缸的顺时旋转控制；

STM32控制板控制摆动缸液压伺服阀C右侧电磁阀得电，高压油通过摆动缸液压伺服阀C、摆动缸液压锁C及摆动缸调速阀C进入摆动液压缸C的k油口，推动其右侧摆动液压缸筒内的单头齿条活塞向上运动，右侧单头齿条活塞带动花键齿轮轴逆时旋转，花键齿轮轴带动左侧单头齿条活塞向下运动；所述摆动液压缸C的g油口的液压油依次通过摆动缸液压锁C及摆动缸液压伺服阀C后由回油路流回囊式正压油箱，完成摆动缸的逆时旋转控制；

STM32控制板控制摆动缸液压伺服阀C两端电磁阀均不得电，摆动缸液压伺服阀C中位运行，实现互锁，摆动液压缸C不运动，液压动力系统的低压油路接入摆动液压缸C的o油口，以保证液压缸运转时摆动液压缸内部油压与水环境压力相同。

液压动力系统提供高压油路、低压油路和回油路，STM32控制板控制推拉缸液压伺服阀左侧电磁阀得电，高压油依次通过推拉缸液压伺服阀、推拉缸液压锁进入推拉液压缸的上油腔，同时夹紧蓄能器电磁阀不得电，夹紧蓄能器接入油路，推拉液压缸下油腔液压油依次通过推拉缸调速阀、推拉缸液压锁、推拉缸液压伺服阀后，由回油路流回囊式正压油箱，完成手爪的夹持动作；

STM32控制板控制推拉缸液压伺服阀右侧电磁阀得电，高压油依次通过推拉缸液压伺服阀、推拉缸液压锁、推拉缸调速阀进入推拉液压缸的下油腔，同时夹紧蓄能器电磁阀得电，夹紧蓄能器未接入油路，推拉液压缸上油腔液压油依次通过推拉缸液压锁、推拉缸液压伺服阀后，由回油路流回囊式正压油箱，完成手爪的松弛动作；

当夹住物体后，STM32控制板控制推拉缸液压伺服阀两端电磁阀均不得电，推拉缸液压伺服阀C中位运行，实现互锁，推拉缸不运动，同时夹紧蓄能器电磁阀不得电，夹紧蓄能器接入油路，维持手爪的稳定夹持。

液压动力系统提供高压油路、低压油路和回油路，STM32控制板控制旋转马达液压伺服阀左侧电磁阀得电，高压油通过旋转马达液压伺服阀、旋转马达液压锁进入旋转马达左端油口，旋转马达顺时针旋转，旋转马达右端油口油口的液压油依次通过旋转马达调速阀、旋转马达液压锁及旋转马达液压伺服阀后，由回油路流回囊式正压油箱，完成手爪的顺时旋转控制；

STM32控制板控制旋转马达液压伺服阀右侧电磁阀得电，高压油通过马达液压伺服阀、旋转马达液压锁及旋转马达调速阀进入旋转马达右端油口，旋转马达逆时针旋转，旋转马达左端油口油口的液压油依次通过旋转马达液压锁、旋转马达液压伺服阀后，由回油路流回囊式正压油箱，完成手爪的逆时旋转控制；

STM32控制板控制旋转马达液压伺服阀两端电磁阀均不得电，旋转马达液压伺服阀中位运行，实现互锁，旋转马达不运动，保持手爪的静止状态控制。

值得注意的是，为描述方便，本发明中所指的方位“前”、“后”，遵循回转臂、大臂、中臂、小臂A、小臂B、腕臂、抓手的顺序为从前至后的顺序。

本发明未详尽之处，均可采用现有技术进行，如水下环境下机械臂如何密封等，不是本发明的重点，采用现有技术即可。

本发明的有益效果为：

1)本发明采用串联冗余(即多余6轴，本发明为7轴)机械臂结构，冗余机械臂在同样的目标或任务下，数学求解中具有多解，而非冗余结构常常无解或仅有一个解，利用冗余机械臂的冗余解的特性可以规划运动学和动力学性能更优的任务执行轨迹，同时冗余机械臂可求取限制条件下的优化解，来完成更加复杂的目标任务，更好地适应复杂目标任务。

2)本发明的回转液压缸A、回转液压缸B、回转液压缸C、摆动液压缸A、摆动液压缸B和摆动液压缸C均采用齿轮齿条结构，结构紧凑，减小了结构尺寸，增大了机械臂的工作空间。

3)本发明的大臂支撑架包括两个钢侧板，两个钢侧板之间设置有三个加强筋板，三个加强筋板中部设置有方便油路管道通过的通孔，两个钢侧板较厚，其形状可根据应力分布进行设计，可具有较大的承受力，三个加强筋板，在减少了重量的同时实现了大臂支撑架的结构稳定。

4)本发明的中臂采用曲连杆的推拉实现俯仰，摆动液压缸A的重量集中到摆动液压缸座块上，中臂和小臂A的后端均设置有向内的勾手结构，摆动液压缸A、摆动液压缸B的一端设置有摆动液压缸定位安装板，用于安装时分别与中臂、小臂A的勾手结构咬合定位，有效增强了其沿臂手滑移的可受力。

5)均采用统一规格的小臂(小臂A、小臂B)，便于增减小臂，可方便实现多自由的机械臂扩展，同时勾手设置科学合理。

6)本发明所采用的回转液压缸采用双头活塞式对称布局，回转液压缸本身由上下两个液压缸筒组成，且两个液压缸筒分别有进油口和出油口，上下液压缸筒内双头活塞式同时处于作业状态，输出力矩较大，可满足回转臂、大臂及中臂的大力矩要求，且回转液压缸重量均集中回转臂的固定基座上，减少了对机械手的控制干扰

7)本发明的摆动液压缸采用单头活塞串联式对称布局，摆动液压缸本身由上下两个液压缸筒组成，但两个液压缸筒内有一个油路通道，即上下液压缸筒总体为一个进油口一个出油口，上下两个液压缸筒内的单头活塞只有一个处于作用状态，另一个单头活塞靠齿轮反向带动回到另一个单头活塞，这样设计减少了进出油口个数，大大减少液压缸的体积，缩小了几何尺寸，减少了质量，与回转液压缸相比，其输出力矩相对较小，但能满足小臂及腕臂的转动要求。

8)本发明中，机械手套轴为空心结构，满足了推拉活塞杆的轴向拉伸运动的同时也可实现机械手的回转；旋转马达通过齿轮转换机构实现液压缸回转到机械手回转的有效转换，结构紧凑。推拉液压缸座块和旋转马达座块设计既满足了液压缸的固定安装要求，又能密封油液，适应水下工作环境，设计合理。

9)本发明的囊式正压力油箱随水深调整供油压力，低压回路蓄能器可补充液压缸内部泄露的油，回路上的高压蓄能器可在供油高峰时参与供油，供油充足是蓄油，同时吸收因工况变动、二位二通电磁阀换向阀开闭引起的油压冲击；且高压蓄能器和低压蓄能器均为囊式可随水深调整自身内部压力，以使油液最小压力与外部环境相适应。

综上，本发明的水下冗余液压机械臂结构紧凑合理，有效作用空间较大，且适应不同水深的可扩展自由度的冗余液压机械臂。

附图说明

图1为本发明的水下冗余液压机械臂的整体结构示意图；

图2为本发明的大臂结构示意图；

图3为本发明的大臂支撑架的结构示意图；

图4为本发明的中臂结构示意图；

图5为本发明的中臂支撑架的结构示意图；

图6为本发明的小臂A、小臂B的结构示意图；

图7为图6中小臂A支撑架的结构示意图；

图8为本发明的腕臂及夹手的结构示意图；

图9为本发明的齿轮转换机构、旋转马达与机械手套轴的配合关系示意图；

图10为本发明的回转液压缸A的结构示意图；

图11为本发明的摆动液压缸A的结构示意图；

图12为本发明的液压系统结构示意图；

其中，1、回转臂，2、大臂，3、中臂，4、小臂A，5、小臂B，6、碗臂，7、抓手，8、液压系统，9、水下移动平台，10、STM32控制板；11、固定基座，12、回转座，13、回转液压缸A，14、大臂基座，15、大臂支撑架，16、大臂销轴，17、动力摆，18、曲连杆，19、回转液压缸B，20、回转液压缸C；21、中臂支撑架，22、摆动液压缸A1，23、摆动液压缸B，24、摆动液压缸C，25、小臂A支撑架，26、腕臂支撑架，27、推拉液压缸，28、旋转马达，28-1、旋转马达齿轮，29、推拉活塞杆，30、齿轮转换机构，30-1、蜗杆大齿轮，30-2、蜗杆，31、机械手套轴，31-1、机械手套轴齿轮，32、推拉液压缸座块，33、旋转马达座块，34、抓手安装板，35、抓手侧边板，36、抓手外连接杆，37、抓手内连接杆，38、夹指，39、回转液压缸座块，40、回转液压缸筒，41、双头齿条活塞，42、花键齿轮轴A，43、角度传感器，44、扭矩传感器，45、摆动缸座块，46、摆动液压缸筒，47、摆动缸定位板安装板，48、单头齿条活塞，49、花键齿轮轴B，50、花键连接端盖，51、液压动力系统，52、回转臂液压系统，53、大臂液压系统，54、中臂液压系统，55、小臂A液压系统，56、小臂B液压系统，57、腕臂摆动液压系统，58、抓手夹持液压系统，59、抓手回转液压系统，60、囊式正压油箱，61、单向A，62、吸油过滤器，63、柱塞变量泵，64、原动机，65、二位二通电磁换向阀，66、溢流安全阀，67、单向阀B，68、高压精密过滤器，69、高压蓄能器，70、减压阀，71、单向阀C，72、低压蓄能器，73、冷却器，74、单向阀D，75、回转缸液压伺服阀A，76、回转缸液压锁A，77、回转缸调速阀A，79、摆动缸液压伺服阀A，80、摆动缸液压锁A，81、摆动缸调速阀A，83、推拉缸液压伺服阀，84、推拉缸液压锁，85、推拉缸调速阀，86、夹紧蓄能器，86’、夹紧蓄能器电磁阀，87、旋转马达液压伺服阀，88、旋转马达液压锁，89、旋转马达调速阀，90、回转缸液压伺服阀B，91、回转缸液压锁B，92、回转缸调速阀B，93、回转缸液压伺服阀C，94、回转缸液压锁C，95、回转缸调速阀C，96、摆动缸液压伺服阀B，97、摆动缸液压锁B，98、摆动缸调速阀B，99、摆动缸液压伺服阀C，100、摆动缸液压锁C，101、摆动缸调速阀C。

具体实施方式：

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但不仅限于此，本发明未详尽说明的，均按本领域常规技术。

实施例1：

一种水下冗余液压机械臂，如图1-11所示，包括回转臂1、大臂2、中臂3、小臂A4、小臂B5、腕臂6、抓手7、液压系统8和STM32控制板10，回转臂1、大臂2、中臂3、小臂A4、小臂B5、腕臂6和抓手7顺次连接，液压系统8为整个机械臂提供动力，STM32控制板10用于控制机械臂的动作；

回转臂1安装在水下移动平台9上，支撑整个液压机械臂，并实现整个机械臂的固定和回转，大臂2和中臂3实现机械臂大范围的俯仰，小臂A4实现机械臂的横摆，小臂B5实现机械臂小范围的俯仰，腕臂6实现抓手7的横摆和回转，抓手7实现夹持功能。

实施例2：

一种水下冗余液压机械臂，结构如实施例1所示，所不同的是，回转臂1包括固定基座11、回转座12和回转液压缸A13，固定基座11与水下移动平台9通过螺栓固定连接，固定基座11上部通过双轴承与回转座连接，双轴承是两个轴承串联并行安装，用于支撑回转座的旋转运动，回转座12上安装有大臂基座14和防护罩，回转座12下方通过花键齿轮轴A42与回转液压缸A13连接，回转液压缸A13通过回转液压缸座块39安装在水下移动平台上。

实施例3：

一种水下冗余液压机械臂，结构如实施例2所示，所不同的是，如图10所示，回转液压缸A13的回转液压缸座块39上还安装两个回转液压缸筒40，两个回转液压缸筒40两端分别配备进油口和出油口，两个回转液压缸筒40内安装有双头齿条活塞41，双头齿条活塞41和花键齿轮轴A42十字交错啮合安装，花键齿轮轴A42的花键端与回转座12啮合安装，另一端安装有角度传感器43和扭矩传感器44，分别用于测定花键齿轮轴A42上花键齿轮轴的转动角度和扭矩。

实施例4：

一种水下冗余液压机械臂，结构如实施例3所示，所不同的是，如图2所示，大臂2包括大臂基座14、大臂支撑架15、大臂销16轴、动力摆17、曲连杆18、回转液压缸B19和回转液压缸C20，大臂基座14下端固定于回转座12上，大臂基座14上端安装有大臂支撑架15，大臂基座14上端两侧分别安装有回转液压缸B19和回转液压缸C20，回转液压缸B19通过花键齿轮轴与大臂支撑架15连接，用于驱动大臂2的俯仰，回转液压缸C20通过花键齿轮轴的花键端与动力摆17下部连接，动力摆17的上部通过销轴和轴承与曲连杆18的前端连接，曲连杆18的后端通过销轴和轴承与中臂3的前端连接。

实施例5：

一种水下冗余液压机械臂，结构如实施例4所示，所不同的是，回转液压缸B19和回转液压缸C20的结构与回转液压缸A13的结构相同，回转液压缸B19和回转液压缸C20的回转液压缸座块均固定于大臂基座14上，每个回转液压缸座块上均安装有两个回转液压缸筒，回转液压缸筒两端分别配备进油口和出油口，回转液压缸B的两个回转液压缸筒内安装有双头齿条活塞，且双头齿条活塞与其上的花键齿轮轴十字交错啮合安装，回转液压缸B19上的花键齿轮轴的花键端与大臂支撑架15啮合安装，另一端安装有角度传感器和扭矩传感器，分别用于测定回转液压缸B上花键齿轮轴的转动角度和扭矩；

回转液压缸C20的两个回转液压缸筒内也安装有双头齿条活塞，且双头齿条活塞与其上的花键齿轮轴十字交错啮合安装，回转液压缸C上的花键齿轮轴的花键端与动力摆17啮合安装，用于驱动中臂3俯仰，另一端安装有角度传感器和扭矩传感器，分别用于测定回转液压缸C20上花键齿轮轴的转动角度和扭矩。

实施例6：

一种水下冗余液压机械臂，结构如实施例5所示，所不同的是，如图3所示，大臂支撑架15包括两个钢侧板，两个钢侧板之间设置有三个加强筋板，三个加强筋板中部设置有方便油路管道通过的通孔，两个钢侧板较厚，其形状可根据应力分布进行设计，可具有较大的承受力，三个加强筋板，在减少了重量的同时实现了大臂支撑架的结构稳定。

实施例7：

一种水下冗余液压机械臂，结构如实施例6所示，所不同的是，如图4、5所示，中臂3包括中臂支撑架21和摆动液压缸A22，中臂支撑架21前端通过销轴和轴承与曲连杆18的后端连接，中臂支撑架21下端与大臂支撑架15的后端通过销轴连接，中臂支撑架21的后端安装有摆动液压缸A22，回转液压缸C20通过动力摆17、曲连杆18实现对中臂3俯仰的驱动。

实施例8：

一种水下冗余液压机械臂，结构如实施例7所示，所不同的是，如图6、7所示，小臂A4包括小臂A支撑架25，小臂A支撑架25的前端通过花键齿轮轴与摆动液压缸A21连接，后端安装有摆动液压缸B23，小臂B5包括小臂B支撑架，小臂B支撑架的前端与摆动液压缸B23的花键齿轮轴连接，后端安装有摆动液压缸C24；

如图11所示，摆动液压缸A22包括摆动液压缸座块45和安装于摆动液压缸座块45上的两个摆动液压缸筒46，摆动液压缸座块45固定于中臂支撑架21的后端，摆动液压缸A22的花键齿轮轴B49与小臂A支撑架25的前端啮合安装，两个摆动液压缸筒46前端分别配备有进油口和出油口，两个摆动液压缸筒46内安装有单头齿条活塞48，摆动液压缸A22的花键齿轮轴B49与该单头齿条活塞48十字交错啮合安装，花键齿轮轴B49另一端安装有角度传感器和扭矩传感器，分别用于测定摆动液压缸A22上花键齿轮轴的转动角度和扭矩，；

摆动液压缸23B和摆动液压缸C24的结构与摆动液压缸结构相同，摆动液压缸B也包括摆动液压缸座块和安装于摆动液压缸座块上的两个摆动液压缸筒，摆动液压缸座块固定于小臂A支撑架25的后端，摆动液压缸B的花键齿轮轴与小臂B支撑架的前端啮合安装，两个摆动液压缸筒前端分别配备有进油口和出油口，两个摆动液压缸筒内安装有单头齿条活塞，摆动液压缸B的花键齿轮轴与该单头齿条活塞交错啮合安装，另一端安装有角度传感器和扭矩传感器，分别用于测定摆动液压缸B上花键齿轮轴的转动角度和扭矩；

摆动液压缸C24也包括摆动液压缸座块和安装于摆动液压缸座块上的两个摆动液压缸筒，摆动液压缸座块固定于小臂B支撑架的后端，摆动液压缸C24后端的花键齿轮轴与腕臂6的前端啮合安装，两个摆动液压缸筒前端分别配备有进油口和出油口，两个摆动液压缸筒内安装有单头齿条活塞，摆动液压缸C24的花键齿轮轴与该单头齿条活塞交错啮合安装，另一端安装有角度传感器和扭矩传感器，分别用于测定摆动液压缸C上花键齿轮轴的转动角度和扭矩。

回转液压缸A13、回转液压缸B19、回转液压缸C20、摆动液压缸A22、摆动液压缸23B和摆动液压缸C24均采用齿轮齿条结构实现旋转。

实施例9：

一种水下冗余液压机械臂，结构如实施例8所示，所不同的是，中臂支撑架21和小臂A支撑架25的后端均设置有向内的勾手结构，摆动液压缸A22、摆动液压缸B23的一端设置有摆动液压缸定位安装板47，用于安装时分别与中臂支撑架21、小臂A支撑架25的勾手结构咬合定位。

实施例10：

一种水下冗余液压机械臂，结构如实施例9所示，所不同的是，如图8所示，腕臂6包括腕臂支撑架26、推拉液压缸27、旋转马达28、推拉活塞杆29、齿轮转换机构30、机械手套轴31、推拉液压缸座块32和旋转马达座块33，推拉液压缸座块32安装在腕臂支撑架26后端，腕臂支撑架26前端通过花键齿轮轴与摆动液压缸C24连接，推拉液压缸座块32前端固定有推拉液压缸27，后端与旋转马达座块33通过螺栓固定连接，旋转马达座块33下方安装有旋转马达28，如图9所示，旋转马达28上设置有旋转马达齿轮28-1，旋转马达28与机械手套轴31之间安装有齿轮转换机构30，齿轮转换机构30包括蜗杆大齿轮30-1和蜗杆30-2，机械手套轴31上设置有机械手套轴齿轮31-1，旋转马达28的旋转马达齿轮28-1和蜗杆大齿轮30-1啮合将旋转马达28的旋转转化为蜗杆30-2的旋转，蜗杆30-2与机械手套轴31齿轮啮合将蜗杆30-2的旋转转化为机械手套轴31的回转，机械手套轴31为空心结构，推拉活塞杆29安装于机械手套轴31内。

摆动液压缸A22、摆动液压缸B23和摆动液压缸C24的花键齿轮轴端部均连接有花键连接端盖，可用于连接待转物体。

实施例11：

一种水下冗余液压机械臂，结构如实施例10所示，所不同的是，抓手7包括抓手安装板34、抓手侧边板35、抓手外连接杆36、抓手内连接杆37和夹指38，抓手安装板34与机械手套轴31固定连接，抓手安装板34成弧形，弧形抓手安装板34的两端通过销轴分别连接抓手外连接杆36的前端，弧形抓手安装板的两侧安装有抓手侧边板36，抓手外连接杆36的后端通过销轴连接夹指38的前端，夹指38中部下端通过销轴连接抓手内连接杆37的后端，抓手内连接杆37的前端通过销轴与推拉活塞杆29的后端连接；抓手外连接杆36、抓手内连接杆37和夹指38均为一对；

推拉活塞杆29位于推拉液压缸27内，推拉液压缸27带动推拉活塞杆29进行推拉，通过抓手内连接杆37实现夹指38的夹持动作；旋转马达28通过齿轮转换机构30带动抓手7的回转动作。

实施例12：

一种水下冗余液压机械臂，结构如实施例11所示，所不同的是，如图12所示，液压系统8包括液压动力系统51、回转臂液压系统52、大臂液压系统53、中臂液压系统54、小臂A液压系统55、小臂B液压系统56、腕臂摆动液压系统57、抓手夹持液压系统58和抓手旋转液压系统59；

液压动力系统51包括囊式正压油箱60、单向阀A61、吸油过滤器62、柱塞变量泵63、原动机64、二位二通电磁换向阀65、溢流安全阀66、单向阀B67、高压精密过滤器68、减压阀70、单向阀C71、高压蓄能器69、低压蓄能器72、冷却器73和单向阀D74；

囊式正压油箱60通过单向阀A61分成两路，一路连接单向阀D74和冷却器73，另一路依次连接吸油过滤器63和柱塞变量泵63，柱塞变量泵63连接原动机64，并由原动机64带动，吸油过滤器62用于过滤掉油液杂质，柱塞变量泵63上端并列接二位二通电磁换向阀65、溢流安全阀66及单向阀B67，二位二通电磁换向阀65下端接回油路，用于控制变量柱塞泵63的卸荷，溢流安全阀66下端接回油路，由于限制油路高压，起到安全保护的作用，单向阀B67下端接高压精密过滤器68，用于高压油的精过滤，高压精密过滤,68出口的液压油即为缸控高压油，可直接提供给液压缸，高压精密过滤器68下端还并列接减压阀70，用于提供缸控低压油，在高压油口和低压油口分别安装有高压蓄能器69和低压蓄能器72，分别用于提供短暂的压力油，且低压蓄能器72为囊式，用于平衡外界水压的影响，回油路上装有冷却器73，用于降低油温。冷却器73后面接有单向阀D74，单向阀D74后接回囊式正压油箱60。

回转臂液压系统52、大臂液压系统53和中臂液压系统54分别对回转液压缸A13、回转液压缸B19和回转液压缸C20进行控制，采用相同的控制回路和元件，回转臂液压系统52包括依次连接的回转液压缸A13、回转缸调速阀A77、回转缸液压锁A76和回转缸液压伺服阀A75，大臂液压系统53包括依次连接的回转液压缸B19、回转缸调速阀B92、回转缸液压锁B91和回转缸液压伺服阀B90，中臂液压系统54包括依次连接的回转液压缸C20、回转缸调速阀C95、回转缸液压锁C94和回转缸液压伺服阀C93；

小臂A液压系统55、小臂B液压系统56和腕臂摆动液压系统57分别对摆动液压缸A22、摆动液压缸B23和摆动液压缸C24进行控制，采用相同的控制回路和元件，小臂A液压系统55包括依次连接的摆动液压缸A22、摆动缸调速阀A81、摆动缸液压锁A80和摆动缸液压伺服阀A79，小臂B液压系统包括摆动液压缸B23、摆动缸调速阀B98、摆动缸液压锁B97和摆动缸液压伺服阀B96，腕臂摆动液压系统57包括依次连接的摆动液压缸C24、摆动缸调速阀C101、摆动缸液压锁C100和摆动缸液压伺服阀C99；

抓手夹持液压系统58对推拉液压缸27进行控制，包括依次连接的推拉液压缸27、推拉缸调速阀85、推拉缸液压锁84和推拉缸液压伺服阀83，推拉液压缸27与推拉缸液压锁84连接有夹紧蓄能器86；

抓手旋转液压系统59对旋转马达28进行控制，包括依次连接的旋转马达28、旋转马达调速阀89、旋转马达液压锁88和旋转马达液压伺服阀87，旋转马达28与冷却器73连接；

回转臂1通过回转臂液压系统52控制两个回转液压缸筒40两端进出油口的压力油实现回转运动，回转臂液压系统52由液压动力系统51提供压力油；

大臂2通过大臂液压系统53控制两个回转液压缸筒40两端进出油口的压力油来实现大臂俯仰运动。所述大臂液压系统53由液压动力系统51提供压力油；

中臂3通过中臂液压系统54控制两个回转液压缸筒40两端进出油口的压力油来实现中臂俯仰运动，中臂液压系统54由液压动力系统51提供压力油；

小臂A通过小臂A液压系统55控制两个两摆动液压缸筒两端进出油口的压力油来实现小臂A扭摆运动，小臂A液压系统55由液压动力系统51提供压力油；

小臂B通过小臂B液压系统56控制两个两摆动液压缸筒两端进出油口的压力油来实现小臂B俯仰运动，小臂B液压系统56由液压动力系统51提供压力油；

碗臂6通过腕臂摆动液压系统57控制两个两摆动液压缸筒两端进出油口的压力油来实现碗臂6扭摆运动，腕臂摆动液压系统57由液压动力系统51提供压力油；

抓手7通过抓手夹持液压系统58控制推拉液压缸27进出油口压力油方向带动推拉活塞杆29的推拉，实现抓手7的加持功能，并通过夹紧蓄能器86的保压实现无压力油下加持功能的维持。所述抓手7通过抓手回转液压系统59控制旋转马达28进出油口压力油方向，并通过齿轮转换机构30带动抓手7的回转。

实施例13：

一种水下冗余液压机械臂的工作方法，液压动力系统51提供高压油、低压油路和回油路，STM32控制板10控制回转缸液压伺服阀A 75左端电磁阀得电，高压油通过回转缸液压伺服阀A75、回转缸液压锁A76后进入回转液压缸A78的a、c油口，推动回转液压缸A的双头齿条活塞，实现其花键齿轮轴A的顺时旋转；回转液压缸A78的b、d流出的油液依次通过回转缸调速阀A77、回转缸液压锁A76及回转缸液压伺服阀A75进入回油路并流回囊式正压油箱60；

STM32控制板10控制回转缸液压伺服阀A75右端电磁阀得电，高压油通过回转缸液压伺服阀A75、回转缸液压锁A76及回转缸调速阀A77后进入回转液压缸A78的b、d油口，推动回转液压缸A的双头齿条活塞41，实现其花键齿轮轴A的逆时旋转；回转液压缸A78的a、c流出的油液依次通过回转缸液压锁A76及回转缸液压伺服阀A75进入回油路并流回囊式正压油箱；

所述STM32控制板10控制回转缸液压伺服阀A75两端电磁阀均不得电，回转缸液压伺服阀A中位运行，实现互锁，回转液压缸A78不运动；液压动力系统的低压油路接入回转液压缸A78的e口，以保证液压缸运转时回转液压缸内部油压与水环境压力相同；

STM32控制板10控制回转缸液压伺服阀B90左端电磁阀得电，高压油通过回转缸液压伺服阀B90、回转缸液压锁B91后进入回转液压缸B19的a、c油口，推动回转液压缸B19的双头齿条活塞，实现其花键齿轮轴的顺时旋转；回转液压缸B19的b、d流出的油液依次通过回转缸调速阀B92、回转缸液压锁B91及回转缸液压伺服阀B90进入回油路并流回囊式正压油箱60；

STM32控制板10控制回转缸液压伺服阀B90右端电磁阀得电，高压油通过回转缸液压伺服阀B90、回转缸液压锁B91及回转缸调速阀B92后进入回转液压缸B19的b、d油口，推动回转液压缸B19的双头齿条活塞，实现其花键齿轮轴的逆时旋转；回转液压缸19B的a、c流出的油液依次通过回转缸液压锁B91及回转缸液压伺服阀B90进入回油路并流回囊式正压油箱60；

STM32控制板10控制回转缸液压伺服阀B90两端电磁阀均不得电，回转缸液压伺服阀B90中位运行，实现互锁，回转液压缸B19不运动；液压动力系统51的低压油路接入回转液压缸B19的e口，以保证液压缸运转时回转液压缸内部油压与水环境压力相同；

STM32控制板10控制回转缸液压伺服阀C20左端电磁阀得电，高压油通过回转缸液压伺服阀C93、回转缸液压锁C94后进入回转液压缸C20的a、c油口，推动回转液压缸C20的双头齿条活塞，实现其花键齿轮轴的顺时旋转；回转液压缸C20的b、d流出的油液依次通过回转缸调速阀C95、回转缸液压锁C94及回转缸液压伺服阀C93进入回油路并流回囊式正压油箱60；

STM32控制板10控制回转缸液压伺服阀C93右端电磁阀得电，高压油通过回转缸液压伺服阀C93、回转缸液压锁C94及回转缸调速阀C95后进入回转液压缸C20的b、d油口，推动回转液压缸C20的双头齿条活塞，实现其花键齿轮轴的逆时旋转；回转液压缸C20的a、c流出的油液依次通过回转缸液压锁C94及回转缸液压伺服阀C94进入回油路并流回囊式正压油箱60；

STM32控制板10控制回转缸液压伺服阀C20两端电磁阀均不得电，回转缸液压伺服阀C93中位运行，实现互锁，回转液压缸C20不运动；液压动力系统51的低压油路接入回转液压缸C20的e口，以保证液压缸运转时回转液压缸内部油压与水环境压力相同；

液压动力系统51提供高压油路、低压油路和回油路，STM32控制板10控制摆动缸液压伺服阀A79左侧电磁阀得电，高压油通过摆动缸液压伺服阀A79、摆动缸液压锁A80进入摆动液压缸A的g油口，推动其摆动液压缸筒内的单头齿条活塞48向上运动，左侧单头齿条活塞带动花键齿轮轴B顺时旋转，花键齿轮轴B带动右侧单头齿条活塞向下运动；摆动液压缸A的k油口的液压油通过依次通过摆动缸调速阀81、摆动缸液压锁A80及摆动缸液压伺服阀A79后由回油路流回囊式正压油箱60，完成摆动缸的顺时旋转控制；

STM32控制板10控制摆动缸液压伺服阀A79右侧电磁阀得电，高压油通过摆动缸液压伺服阀A79、摆动缸液压锁A80及摆动缸调速阀A81进入摆动液压缸A22的k油口，推动其右侧摆动液压缸筒内的单头齿条活塞向上运动，右侧单头齿条活塞带动花键齿轮轴B逆时旋转，花键齿轮轴B49带动左侧单头齿条活塞向下运动；摆动液压缸A22的g油口的液压油依次通过摆动缸液压锁A80及摆动缸液压伺服阀A79后由回油路流回囊式正压油箱，完成摆动缸的逆时旋转控制；

STM32控制板10控制摆动缸液压伺服阀A79两端电磁阀均不得电，摆动缸液压伺服阀A中位运行，实现互锁，摆动液压缸A22不运动，液压动力系统51的低压油路接入摆动液压缸A22的o油口，以保证液压缸运转时摆动液压缸内部油压与水环境压力相同；

液压动力系统51提供高压油路、低压油路和回油路，STM32控制板10控制摆动缸液压伺服阀B96左侧电磁阀得电，高压油通过摆动缸液压伺服阀B96、摆动缸液压锁B97进入摆动液压缸23B的g油口，推动其摆动液压缸筒内的单头齿条活塞向上运动，左侧单头齿条活塞带动花键齿轮轴顺时旋转，花键齿轮轴带动右侧单头齿条活塞向下运动；摆动液压缸B23的k油口的液压油通过依次通过摆动缸调速阀B98、摆动缸液压锁B97及摆动缸液压伺服阀96B后由回油路流回囊式正压油60箱，完成摆动缸的顺时旋转控制；

STM32控制板10控制摆动缸液压伺服阀B96右侧电磁阀得电，高压油通过摆动缸液压伺服阀B96、摆动缸液压锁B97及摆动缸调速阀B98进入摆动液压缸B23的k油口，推动其右侧摆动液压缸筒内的单头齿条活塞向上运动，右侧单头齿条活塞带动花键齿轮轴逆时旋转，花键齿轮轴带动左侧单头齿条活塞向下运动；摆动液压缸B23的g油口的液压油依次通过摆动缸液压锁B97及摆动缸液压伺服阀B96后由回油路流回囊式正压油箱60，完成摆动缸的逆时旋转控制；

STM32控制板10控制摆动缸液压伺服阀B96两端电磁阀均不得电，摆动缸液压伺服阀B96中位运行，实现互锁，摆动液压缸B23不运动，液压动力系统51的低压油路接入摆动液压缸B23的o油口，以保证液压缸运转时摆动液压缸内部油压与水环境压力相同；

液压动力系统51提供高压油路、低压油路和回油路，STM32控制板10控制摆动缸液压伺服阀C99左侧电磁阀得电，高压油通过摆动缸液压伺服阀99C、摆动缸液压锁C100进入摆动液压缸C24的g油口，推动其摆动液压缸筒内的单头齿条活塞48向上运动，左侧单头齿条活塞带动花键齿轮轴顺时旋转；花键齿轮轴带动右侧单头齿条活塞向下运动；摆动液压缸C24的k油口的液压油通过依次通过摆动缸调速阀C101、摆动缸液压锁C100及摆动缸液压伺服阀C99后由回油路流回囊式正压油箱，完成摆动缸的顺时旋转控制；

STM32控制板10控制摆动缸液压伺服阀C99右侧电磁阀得电，高压油通过摆动缸液压伺服阀C99、摆动缸液压锁C100及摆动缸调速阀C101进入摆动液压缸C24的k油口，推动其右侧摆动液压缸筒内的单头齿条活塞向上运动，右侧单头齿条活塞带动花键齿轮轴逆时旋转，花键齿轮轴带动左侧单头齿条活塞向下运动；摆动液压缸C24的g油口的液压油依次通过摆动缸液压锁C100及摆动缸液压伺服阀C99后由回油路流回囊式正压油箱60，完成摆动缸的逆时旋转控制；

STM32控制板10控制摆动缸液压伺服阀C99两端电磁阀均不得电，摆动缸液压伺服阀C99中位运行，实现互锁，摆动液压缸C24不运动，液压动力系统51的低压油路接入摆动液压缸C24的o油口，以保证液压缸运转时摆动液压缸内部油压与水环境压力相同。

液压动力系统51提供高压油路、低压油路和回油路，STM32控制板控制推拉缸液压伺服阀83左侧电磁阀得电，高压油依次通过推拉缸液压伺服阀83、推拉缸液压锁84进入推拉液压缸27的上油腔，同时夹紧蓄能器电磁阀86’不得电，夹紧蓄能器86接入油路，推拉液压缸27下油腔液压油依次通过推拉缸调速阀85、推拉缸液压锁84、推拉缸液压伺服阀83后，由回油路流回囊式正压油箱60，完成手爪的夹持动作；

STM32控制板10控制推拉缸液压伺服阀83右侧电磁阀得电，高压油依次通过推拉缸液压伺服阀83、推拉缸液压锁84、推拉缸调速阀85进入推拉液压缸27的下油腔，同时夹紧蓄能器电磁阀86’得电，夹紧蓄能器86未接入油路，推拉液压缸上油腔液压油依次通过推拉缸液压锁、推拉缸液压伺服阀后，由回油路流回囊式正压油箱，完成手爪的松弛动作；

当夹住物体后，STM32控制10板控制推拉缸液压伺服阀83两端电磁阀均不得电，推拉缸液压伺服阀C83中位运行，实现互锁，推拉缸不运动，同时夹紧蓄能器电磁阀86’不得电，夹紧蓄能器86接入油路，维持手爪的稳定夹持。

液压动力系统51提供高压油路、低压油路和回油路，STM32控制板,10控制旋转马达液压伺服阀87左侧电磁阀得电，高压油通过旋转马达液压伺服阀87、旋转马达液压锁88进入旋转马达28左端油口，旋转马达28顺时针旋转，旋转马达28右端油口油口的液压油依次通过旋转马达调速阀89、旋转马达液压锁88及旋转马达液压伺服阀87后，由回油路流回囊式正压油箱60，完成手爪的顺时旋转控制；

STM32控制板10控制旋转马达液压伺服阀87右侧电磁阀得电，高压油通过马达液压伺服阀87、旋转马达液压锁88及旋转马达调速阀89进入旋转马达28右端油口，旋转马达逆时针旋转，旋转马达28左端油口油口的液压油依次通过旋转马达液压,88、旋转马达液压伺服阀87后，由回油路流回囊式正压油箱60，完成手爪的逆时旋转控制；

STM32控制板10控制旋转马达液压伺服阀87两端电磁阀均不得电，旋转马达液压伺服阀87中位运行，实现互锁，旋转马达28不运动，保持手爪的静止状态控制。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水下冗余液压机械臂，采用链式串联结构，其特征在于，包括回转臂、大臂、中臂、小臂A、小臂B、腕臂、抓手、液压系统和STM32控制板，回转臂、大臂、中臂、小臂A、小臂B、腕臂和抓手顺次连接，液压系统为整个机械臂提供动力，STM32控制板用于控制机械臂的动作；

所述回转臂实现整个机械臂的固定和回转，大臂和中臂实现机械臂大范围的俯仰，小臂A实现机械臂的横摆，小臂B实现机械臂小范围的俯仰，腕臂实现抓手的横摆和回转，抓手实现夹持功能。

2.根据权利要求1所述的水下冗余液压机械臂，其特征在于，所述回转臂包括固定基座、回转座和回转液压缸A，所述固定基座与水下移动平台固定连接，所述固定基座上部通过双轴承与回转座连接，所述回转座上安装有大臂基座和防护罩，回转座下方通过花键齿轮轴A与回转液压缸A连接，回转液压缸A通过回转液压缸座块安装在水下移动平台上；

所述回转液压缸A的回转液压缸座块上还安装两个回转液压缸筒，两个回转液压缸筒两端分别配备进油口和出油口，两个回转液压缸筒内安装有双头齿条活塞，所述双头齿条活塞和花键齿轮轴A十字交错啮合安装，所述花键齿轮轴A的花键端与回转座啮合安装，另一端安装有角度传感器和扭矩传感器，分别用于测定花键齿轮轴A上花键齿轮轴的转动角度和扭矩。

3.根据权利要求2所述的水下冗余液压机械臂，其特征在于，所述大臂包括大臂基座、大臂支撑架、大臂销轴、动力摆、曲连杆、回转液压缸B和回转液压缸C，所述大臂基座下端固定于回转座上，大臂基座上端安装有大臂支撑架，大臂基座上端两侧分别安装有回转液压缸B和回转液压缸C，所述回转液压缸B通过花键齿轮轴与大臂支撑架连接，用于驱动大臂的俯仰，回转液压缸C通过花键齿轮轴的花键端与动力摆下部连接，所述动力摆的上部通过销轴和轴承与曲连杆的前端连接，所述曲连杆的后端通过销轴和轴承与中臂的前端连接。

4.根据权利要求3所述的水下冗余液压机械臂，其特征在于，所述回转液压缸B和回转液压缸C的结构与回转液压缸A的结构相同，回转液压缸B和回转液压缸C的回转液压缸座块均固定于大臂基座上，每个回转液压缸座块上均安装有两个回转液压缸筒，回转液压缸筒两端分别配备进油口和出油口，回转液压缸B的两个回转液压缸筒内安装有双头齿条活塞，且双头齿条活塞与其上的花键齿轮轴十字交错啮合安装，回转液压缸B上的花键齿轮轴的花键端与大臂支撑架啮合安装，另一端安装有角度传感器和扭矩传感器，分别用于测定回转液压缸B上花键齿轮轴的转动角度和扭矩；

回转液压缸C的两个回转液压缸筒内也安装有双头齿条活塞，且双头齿条活塞与其上的花键齿轮轴十字交错啮合安装，回转液压缸C上的花键齿轮轴的花键端与动力摆啮合安装，用于驱动中臂俯仰，另一端安装有角度传感器和扭矩传感器，分别用于测定回转液压缸C上花键齿轮轴的转动角度和扭矩；

优选的，大臂支撑架包括两个钢侧板，两个钢侧板之间设置有三个加强筋板，三个加强筋板中部设置有方便油路管道通过的通孔。

5.根据权利要求4所述的水下冗余液压机械臂，其特征在于，所述中臂包括中臂支撑架和摆动液压缸A，所述中臂支撑架前端通过销轴和轴承与曲连杆的后端连接，中臂支撑架下端与大臂支撑架的后端通过销轴连接，中臂支撑架的后端安装有摆动液压缸A，回转液压缸C通过动力摆、曲连杆实现对中臂俯仰的驱动。

6.根据权利要求5所述的水下冗余液压机械臂，其特征在于，所述小臂A包括小臂A支撑架，小臂A支撑架的前端通过花键齿轮轴与摆动液压缸A连接，后端安装有摆动液压缸B，所述小臂B包括小臂B支撑架，小臂B支撑架的前端与摆动液压缸B的花键齿轮轴连接，后端安装有摆动液压缸C；

摆动液压缸A包括摆动液压缸座块和安装于摆动液压缸座块上的两个摆动液压缸筒，摆动液压缸座块固定于中臂支撑架的后端，摆动液压缸A的花键齿轮轴B与小臂A支撑架的前端啮合安装，两个摆动液压缸筒前端分别配备有进油口和出油口，两个摆动液压缸筒内安装有单头齿条活塞，摆动液压缸A的花键齿轮轴B与该单头齿条活塞十字交错啮合安装，花键齿轮轴B另一端安装有角度传感器和扭矩传感器，分别用于测定摆动液压缸A上花键齿轮轴的转动角度和扭矩；

摆动液压缸B和摆动液压缸C的结构与摆动液压缸结构相同，摆动液压缸B也包括摆动液压缸座块和安装于摆动液压缸座块上的两个摆动液压缸筒，摆动液压缸座块固定于小臂A支撑架的后端，摆动液压缸B的花键齿轮轴与小臂B支撑架的前端啮合安装，两个摆动液压缸筒前端分别配备有进油口和出油口，两个摆动液压缸筒内安装有单头齿条活塞，摆动液压缸B的花键齿轮轴与该单头齿条活塞交错啮合安装，另一端安装有角度传感器和扭矩传感器，分别用于测定摆动液压缸B上花键齿轮轴的转动角度和扭矩；

摆动液压缸C也包括摆动液压缸座块和安装于摆动液压缸座块上的两个摆动液压缸筒，摆动液压缸座块固定于小臂B支撑架的后端，摆动液压缸C后端的花键齿轮轴与腕臂的前端啮合安装，两个摆动液压缸筒前端分别配备有进油口和出油口，两个摆动液压缸筒内安装有单头齿条活塞，摆动液压缸C的花键齿轮轴与该单头齿条活塞交错啮合安装，另一端安装有角度传感器和扭矩传感器，分别用于测定摆动液压缸C上花键齿轮轴的转动角度和扭矩；

优选的，中臂支撑架和小臂A支撑架后端均设置有向内的勾手结构，所述摆动液压缸A、摆动液压缸B的一端设置有摆动液压缸定位安装板，用于安装时分别与中臂支撑架、小臂A支撑架的勾手结构咬合定位。

7.根据权利要求6所述的水下冗余液压机械臂，其特征在于，所述腕臂包括腕臂支撑架、推拉液压缸、旋转马达、推拉活塞杆、齿轮转换机构、机械手套轴、推拉液压缸座块和旋转马达座块，所述推拉液压缸座块安装在腕臂支撑架后端，所述腕臂支撑架前端通过花键齿轮轴与摆动液压缸C连接，所述推拉液压缸座块前端固定有推拉液压缸，后端与旋转马达座块固定连接，所述旋转马达座块下方安装有旋转马达，旋转马达与机械手套轴之间安装有齿轮转换机构，旋转马达与齿轮转换机构啮合，将旋转马达的旋转转换为机械手套轴的回转，机械手套轴为空心结构，所述推拉活塞杆安装于机械手套轴内。

8.根据权利要求7所述的水下冗余液压机械臂，其特征在于，所述抓手包括抓手安装板、抓手侧边板、抓手外连接杆、抓手内连接杆和夹指，所述抓手安装板与机械手套轴固定连接，抓手安装板成弧形，弧形抓手安装板的两端通过销轴分别连接抓手外连接杆的前端，弧形抓手安装板的两侧安装有抓手侧边板，抓手外连接杆的后端通过销轴连接夹指的前端，所述夹指中部下端通过销轴连接抓手内连接杆的后端，抓手内连接杆的前端通过销轴与推拉活塞杆的后端连接；抓手外连接杆、抓手内连接杆和夹指均为一对；

所述推拉活塞杆位于推拉液压缸内，推拉液压缸带动推拉活塞杆进行推拉，通过抓手内连接杆实现夹指的夹持动作；旋转马达通过齿轮转换机构带动抓手的回转动作。

9.根据权利要求8所述的水下冗余液压机械臂，其特征在于，所述液压系统包括液压动力系统、回转臂液压系统、大臂液压系统、中臂液压系统、小臂A液压系统、小臂B液压系统、腕臂摆动液压系统、抓手夹持液压系统和抓手旋转液压系统；

所述液压动力系统包括囊式正压油箱、单向阀A、吸油过滤器、柱塞变量泵、原动机、二位二通电磁换向阀、溢流安全阀、单向阀B、过滤器、减压阀、单向阀C、高压蓄能器、低压蓄能器、冷却器和单向阀D；

所述囊式正压油箱通过单向阀A分成两路，一路连接单向阀D和冷却器，另一路依次连接吸油过滤器和柱塞变量泵，所述柱塞变量泵连接原动机，并由原动机带动，吸油过滤器用于过滤掉油液杂质，柱塞变量泵上端并列接二位二通电磁换向阀、溢流安全阀及单向阀B，所述二位二通电磁换向阀下端接回油路，用于控制变量柱塞泵的卸荷，溢流安全阀下端接回油路，由于限制油路高压，起到安全保护的作用，单向阀B下端接高压精密过滤器，用于高压油的精过滤，高压精密过滤器出口的液压油即为缸控高压油，可直接提供给液压缸，高压精密过滤器下端还并列接减压阀70，用于提供缸控低压油，在高压油口和低压油口分别安装有高压蓄能器69和低压蓄能器72，分别用于提供短暂的压力油，且低压蓄能器为囊式，用于平衡外界水压的影响，回油路上装有冷却器73，用于降低油温，所述冷却器后面接有单向阀D，所述单向阀D后接回囊式正压油箱；

所述回转臂液压系统、大臂液压系统和中臂液压系统分别对回转液压缸A、回转液压缸B和回转液压缸C进行控制，采用相同的控制回路和元件，回转臂液压系统包括依次连接的回转液压缸A、回转缸调速阀A、回转缸液压锁A和回转缸液压伺服阀A，大臂液压系统包括依次连接的回转液压缸B、回转缸调速阀B、回转缸液压锁B和回转缸液压伺服阀B，中臂液压系统包括依次连接的回转液压缸C、回转缸调速阀C、回转缸液压锁C和回转缸液压伺服阀C；

所述小臂A液压系统、小臂B液压系统和腕臂摆动液压系统分别对摆动液压缸A、摆动液压缸B和摆动液压缸C进行控制，采用相同的控制回路和元件，小臂A液压系统包括依次连接的摆动液压缸A、摆动缸调速阀A、摆动缸液压锁A和摆动缸液压伺服阀A，小臂B液压系统包括摆动液压缸B、摆动缸调速阀B、摆动缸液压锁B和摆动缸液压伺服阀B，腕臂摆动液压系统包括依次连接的摆动液压缸C、摆动缸调速阀C、摆动缸液压锁C和摆动缸液压伺服阀C；

抓手夹持液压系统对推拉液压缸进行控制，包括依次连接的推拉液压缸、推拉缸调速阀、推拉缸液压锁和推拉缸液压伺服阀，推拉液压缸与推拉缸液压锁连接有夹紧蓄能器；

抓手旋转液压系统对旋转马达进行控制，包括依次连接的旋转马达、旋转马达调速阀、旋转马达液压锁和旋转马达液压伺服阀，旋转马达与冷却器连接。

10.一种权利要求9所述的水下冗余液压机械臂的工作方法，其特征在于，液压动力系统提供高压油、低压油路和回油路，STM32控制板控制回转缸液压伺服阀A左端电磁阀得电，高压油通过回转缸液压伺服阀A、回转缸液压锁A后进入回转液压缸A的a、c油口，推动回转液压缸A的双头齿条活塞，实现其花键齿轮轴A的顺时旋转；回转液压缸A的b、d流出的油液依次通过回转缸调速阀A、回转缸液压锁A及回转缸液压伺服阀A进入回油路并流回囊式正压油箱；

STM32控制板控制回转缸液压伺服阀A右端电磁阀得电，高压油通过回转缸液压伺服阀A、回转缸液压锁A及回转缸调速阀A后进入回转液压缸A的b、d油口，推动回转液压缸A的双头齿条活塞，实现其花键齿轮轴A的逆时旋转；回转液压缸A的a、c流出的油液依次通过回转缸液压锁A及回转缸液压伺服阀A进入回油路并流回囊式正压油箱；

所述STM32控制板控制回转缸液压伺服阀A两端电磁阀均不得电，回转缸液压伺服阀A中位运行，实现互锁，回转液压缸A不运动；液压动力系统的低压油路接入回转液压缸A的e口，以保证液压缸运转时回转液压缸内部油压与水环境压力相同；

STM32控制板控制回转缸液压伺服阀B左端电磁阀得电，高压油通过回转缸液压伺服阀B、回转缸液压锁B后进入回转液压缸B的a、c油口，推动回转液压缸B的双头齿条活塞，实现其花键齿轮轴的顺时旋转；回转液压缸B的b、d流出的油液依次通过回转缸调速阀B、回转缸液压锁B及回转缸液压伺服阀B进入回油路并流回囊式正压油箱；

STM32控制板控制回转缸液压伺服阀B右端电磁阀得电，高压油通过回转缸液压伺服阀B、回转缸液压锁B及回转缸调速阀B后进入回转液压缸B的b、d油口，推动回转液压缸B的双头齿条活塞，实现其花键齿轮轴的逆时旋转；回转液压缸B的a、c流出的油液依次通过回转缸液压锁B及回转缸液压伺服阀B进入回油路并流回囊式正压油箱；

所述STM32控制板控制回转缸液压伺服阀B两端电磁阀均不得电，回转缸液压伺服阀B中位运行，实现互锁，回转液压缸B不运动；液压动力系统的低压油路接入回转液压缸B的e口，以保证液压缸运转时回转液压缸内部油压与水环境压力相同；

STM32控制板控制回转缸液压伺服阀C左端电磁阀得电，高压油通过回转缸液压伺服阀C、回转缸液压锁C后进入回转液压缸C的a、c油口，推动回转液压缸C的双头齿条活塞，实现其花键齿轮轴的顺时旋转；回转液压缸C的b、d流出的油液依次通过回转缸调速阀C、回转缸液压锁C及回转缸液压伺服阀C进入回油路并流回囊式正压油箱；

STM32控制板控制回转缸液压伺服阀C右端电磁阀得电，高压油通过回转缸液压伺服阀C、回转缸液压锁C及回转缸调速阀C后进入回转液压缸C的b、d油口，推动回转液压缸C的双头齿条活塞，实现其花键齿轮轴的逆时旋转；回转液压缸C的a、c流出的油液依次通过回转缸液压锁C及回转缸液压伺服阀C进入回油路并流回囊式正压油箱；

所述STM32控制板控制回转缸液压伺服阀C两端电磁阀均不得电，回转缸液压伺服阀C中位运行，实现互锁，回转液压缸C不运动；液压动力系统的低压油路接入回转液压缸C的e口，以保证液压缸运转时回转液压缸内部油压与水环境压力相同；

液压动力系统提供高压油路、低压油路和回油路，STM32控制板控制摆动缸液压伺服阀A左侧电磁阀得电，高压油通过摆动缸液压伺服阀A、摆动缸液压锁A进入摆动液压缸A的g油口，推动其摆动液压缸筒内的单头齿条活塞向上运动，左侧单头齿条活塞带动花键齿轮轴B顺时旋转，花键齿轮轴B带动右侧单头齿条活塞向下运动；摆动液压缸A的k油口的液压油通过依次通过摆动缸调速阀A、摆动缸液压锁A及摆动缸液压伺服阀A后由回油路流回囊式正压油箱，完成摆动缸的顺时旋转控制；

STM32控制板控制摆动缸液压伺服阀A右侧电磁阀得电，高压油通过摆动缸液压伺服阀A、摆动缸液压锁A及摆动缸调速阀A进入摆动液压缸A的k油口，推动其右侧摆动液压缸筒内的单头齿条活塞向上运动，右侧单头齿条活塞带动花键齿轮轴B逆时旋转，花键齿轮轴B带动左侧单头齿条活塞向下运动；所述摆动液压缸A的g油口的液压油依次通过摆动缸液压锁A及摆动缸液压伺服阀A后由回油路流回囊式正压油箱，完成摆动缸的逆时旋转控制；

STM32控制板控制摆动缸液压伺服阀A两端电磁阀均不得电，摆动缸液压伺服阀A中位运行，实现互锁，摆动液压缸A不运动，液压动力系统的低压油路接入摆动液压缸A的o油口，以保证液压缸运转时摆动液压缸内部油压与水环境压力相同；

液压动力系统提供高压油路、低压油路和回油路，STM32控制板控制摆动缸液压伺服阀B左侧电磁阀得电，高压油通过摆动缸液压伺服阀B、摆动缸液压锁B进入摆动液压缸B的g油口，推动其摆动液压缸筒内的单头齿条活塞向上运动，左侧单头齿条活塞带动花键齿轮轴顺时旋转；所述花键齿轮轴带动右侧单头齿条活塞向下运动；摆动液压缸B的k油口的液压油通过依次通过摆动缸调速阀B、摆动缸液压锁B及摆动缸液压伺服阀B后由回油路流回囊式正压油箱，完成摆动缸的顺时旋转控制；

STM32控制板控制摆动缸液压伺服阀B右侧电磁阀得电，高压油通过摆动缸液压伺服阀B、摆动缸液压锁B及摆动缸调速阀B进入摆动液压缸B的k油口，推动其右侧摆动液压缸筒内的单头齿条活塞向上运动，右侧单头齿条活塞带动花键齿轮轴逆时旋转，花键齿轮轴带动左侧单头齿条活塞向下运动；所述摆动液压缸B的g油口的液压油依次通过摆动缸液压锁B及摆动缸液压伺服阀B后由回油路流回囊式正压油箱，完成摆动缸的逆时旋转控制；

STM32控制板控制摆动缸液压伺服阀B两端电磁阀均不得电，摆动缸液压伺服阀B中位运行，实现互锁，摆动液压缸B不运动，液压动力系统的低压油路接入摆动液压缸B的o油口，以保证液压缸运转时摆动液压缸内部油压与水环境压力相同；

液压动力系统提供高压油路、低压油路和回油路，STM32控制板控制摆动缸液压伺服阀C左侧电磁阀得电，高压油通过摆动缸液压伺服阀C、摆动缸液压锁C进入摆动液压缸C的g油口，推动其摆动液压缸筒内的单头齿条活塞向上运动，左侧单头齿条活塞带动花键齿轮轴顺时旋转；花键齿轮轴带动右侧单头齿条活塞向下运动；摆动液压缸C的k油口的液压油通过依次通过摆动缸调速阀C、摆动缸液压锁C及摆动缸液压伺服阀C后由回油路流回囊式正压油箱，完成摆动缸的顺时旋转控制；

STM32控制板控制摆动缸液压伺服阀C右侧电磁阀得电，高压油通过摆动缸液压伺服阀C、摆动缸液压锁C及摆动缸调速阀C进入摆动液压缸C的k油口，推动其右侧摆动液压缸筒内的单头齿条活塞向上运动，右侧单头齿条活塞带动花键齿轮轴逆时旋转，花键齿轮轴带动左侧单头齿条活塞向下运动；所述摆动液压缸C的g油口的液压油依次通过摆动缸液压锁C及摆动缸液压伺服阀C后由回油路流回囊式正压油箱，完成摆动缸的逆时旋转控制；

STM32控制板控制摆动缸液压伺服阀C两端电磁阀均不得电，摆动缸液压伺服阀C中位运行，实现互锁，摆动液压缸C不运动，液压动力系统的低压油路接入摆动液压缸C的o油口，以保证液压缸运转时摆动液压缸内部油压与水环境压力相同；

液压动力系统提供高压油路、低压油路和回油路，STM32控制板控制推拉缸液压伺服阀左侧电磁阀得电，高压油依次通过推拉缸液压伺服阀、推拉缸液压锁进入推拉液压缸的上油腔，同时夹紧蓄能器电磁阀不得电，夹紧蓄能器接入油路，推拉液压缸下油腔液压油依次通过推拉缸调速阀、推拉缸液压锁、推拉缸液压伺服阀后，由回油路流回囊式正压油箱，完成手爪的夹持动作；

STM32控制板控制推拉缸液压伺服阀右侧电磁阀得电，高压油依次通过推拉缸液压伺服阀、推拉缸液压锁、推拉缸调速阀进入推拉液压缸的下油腔，同时夹紧蓄能器电磁阀得电，夹紧蓄能器未接入油路，推拉液压缸上油腔液压油依次通过推拉缸液压锁、推拉缸液压伺服阀后，由回油路流回囊式正压油箱，完成手爪的松弛动作；

当夹住物体后，STM32控制板控制推拉缸液压伺服阀两端电磁阀均不得电，推拉缸液压伺服阀C中位运行，实现互锁，推拉缸不运动，同时夹紧蓄能器电磁阀不得电，夹紧蓄能器接入油路，维持手爪的稳定夹持；

液压动力系统提供高压油路、低压油路和回油路，STM32控制板控制旋转马达液压伺服阀左侧电磁阀得电，高压油通过旋转马达液压伺服阀、旋转马达液压锁进入旋转马达左端油口，旋转马达顺时针旋转，旋转马达右端油口油口的液压油依次通过旋转马达调速阀、旋转马达液压锁及旋转马达液压伺服阀后，由回油路流回囊式正压油箱，完成手爪的顺时旋转控制；

STM32控制板控制旋转马达液压伺服阀右侧电磁阀得电，高压油通过马达液压伺服阀、旋转马达液压锁及旋转马达调速阀进入旋转马达右端油口，旋转马达逆时针旋转，旋转马达左端油口油口的液压油依次通过旋转马达液压锁、旋转马达液压伺服阀后，由回油路流回囊式正压油箱，完成手爪的逆时旋转控制；

STM32控制板控制旋转马达液压伺服阀两端电磁阀均不得电，旋转马达液压伺服阀中位运行，实现互锁，旋转马达不运动，保持手爪的静止状态控制。

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