CN111137420A - 一种浮力可变的水下机器人手臂 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种浮力可变的水下机器人手臂。所述浮力可变的水下机器人手臂包括：箱体；压力筒，所述压力筒的两侧均通过固定杆安装于所述箱体的内部；第一电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆的底部固定于所述压力筒内壁的底部；活塞，所述活塞的底部固定于所述第一电动伸缩杆的顶部。本发明提供的浮力可变的水下机器人手臂具有箱体的两侧设置有对称分布的浮筒，通过对浮筒内部的空气腔的面积进行调节，以便于对两侧的箱体以及浮筒整体的浮力进行调节和控制，方便对箱体上的机械臂组件的上下移动，以便于调节水下机器人手臂的深度，结构简单，使用方便，能够在水下的不同深度进行调节和作业，满足使用者不同的使用需求。

Description

一种浮力可变的水下机器人手臂

技术领域

本发明涉及水下机器人手臂技术领域，尤其涉及一种浮力可变的水下机器人手臂。

背景技术

随着时代的不断发展与进步，信息技术的研究需求不断的提高，作业型水下机器人手臂是指机器人手臂的协调操作技术，由于双臂具有自由度较多、各关节运动非线性耦合等特点，因此对于运动学和控制理论来说仍具有很大的挑战性，许多理论与工程应用性的问题仍有待解决，目前，机器人手臂在水下作业环境复杂的情况下，需要经常对水下机器人手臂的浮力进行调节，以便于对夹持的物体进行夹持和固定。

在现有技术中，现有的试下机器人手臂的浮力控制还不够完善，因此需要对水下机器人手臂的浮力控制进行改进，不通水下深度的情况下水下机器人浮力的调节受到影响，使得水下机器人的浮力调节复杂且不方便。

因此，有必要提供一种浮力可变的水下机器人手臂解决上述技术问题。

发明内容

本发明提供一种浮力可变的水下机器人手臂，解决了水下机器人手臂的浮力不方便调节的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的浮力可变的水下机器人手臂包括：箱体；压力筒，所述压力筒的两侧均通过固定杆安装于所述箱体的内部；第一电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆的底部固定于所述压力筒内壁的底部；活塞，所述活塞的底部固定于所述第一电动伸缩杆的顶部；两个浮筒，两个所述浮筒分别固定于所述压力筒的两侧；导气管，所述导气管的底部设置于所述压力筒的底部，并且导气管的一端依次贯穿所述箱体的内部和所述浮筒的一侧且延伸至所述浮筒的内部；驱动箱，所述驱动箱设置于所述箱体的内部，所述驱动箱的底部贯穿所述箱体的内壁的底部且延伸至所述驱动箱的外部；控制器，所述控制器设置于所述驱动箱的内部；抽水组件，所述抽水组件设置于所述浮筒的内部，所述抽水组件包括水泵，所述水泵的输出端分别设置有抽水管和出水管；排水组件，所述排水组件设置于所述浮筒的底部，所述排水组件包括防护盒，所述防护盒的顶部与所述浮筒的底部固定连接，所述浮筒内壁的底部设置有排水管，所述排水管的底部依次贯穿所述浮筒内壁的底部和所述防护盒且延伸至所述防护盒的底部，并且防护盒的内部且位于所述排水管上设置有电磁阀；夹持组件，所述夹持组件设置于所述驱动箱上。

优选的，所述压力筒的内部为气压腔，所述气压腔位于所述活塞的上方。

优选的，两个所述浮筒对称分布在所述箱体的两侧，并且两个浮筒的结构相同，所述浮筒的内部分为空气腔和溶液腔，所述空气腔通过所述导气管与所述气压腔的内部相互连通。

优选的，所述抽水管的一端贯穿所述浮筒内壁的一侧且延伸至所述浮筒的外部，所述出水管的内部与所述溶液腔之间相互连通。

优选的，所述夹持组件包括第二电动伸缩杆，所述第二电动伸缩杆的输出端贯穿所述驱动箱内壁的底部且延伸至所述驱动箱的外部。

优选的，所述驱动箱的底部且位于所述电动伸缩杆的两侧均固定连接有限位滑杆，所述第二电动伸缩杆延伸至所述驱动箱外部的一端固定连接有活动板。

优选的，所述活动板与所述限位滑杆之间滑动连接，并且两个限位滑杆的底部均固定连接有限位环。

优选的，所述驱动箱底部的两侧均通过第一转动块转动连接有连接臂，所述活动板的两侧均通过传动杆与两个所述连接臂之间传动连接。

优选的，两个所述连接臂的底部均固定连接有夹持壁，两个所述夹持壁之间结构相同且对称分布。

优选的，所述活塞的外表面与所述压力筒的内表面之间相适配。

与相关技术相比较，本发明提供的浮力可变的水下机器人手臂具有如下有益效果：

本发明提供一种浮力可变的水下机器人手臂，箱体的两侧设置有对称分布的浮筒，通过对浮筒内部的空气腔的面积进行调节，以便于对两侧的箱体以及浮筒整体的浮力进行调节和控制，方便对箱体上的机械臂组件的上下移动，以便于调节水下机器人手臂的深度，结构简单，使用方便，能够在水下的不同深度进行调节和作业，满足使用者不同的使用需求。

附图说明

图1为本发明提供的浮力可变的水下机器人手臂的一种较佳实施例的结构示意图；

图2为图1所示的A部放大示意图；

图3为图1所示的整体的部分的结构示意图。

图中标号：1、箱体，2、压力筒，21、气压腔，3、第一电动伸缩杆，4、活塞，5、浮筒，51、空气腔，52、溶液腔，6、导气管，7、驱动箱，8、控制器，9、抽水组件，91、水泵，92、抽水管，93、出水管，10、排水组件，101、防护盒，102、排水管，103、电磁阀，11、夹持组件，111、第二电动伸缩杆，112、限位滑杆，113、活动板，114、连接臂，115、传动杆，116、夹持臂。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

请结合参阅图1、图2和图3，其中，图1为本发明提供的浮力可变的水下机器人手臂的一种较佳实施例的结构示意图；图2为图1所示的A部放大示意图；图3为图1所示的整体的部分的结构示意图。一种浮力可变的水下机器人手臂包括：箱体1；压力筒2，所述压力筒2的两侧均通过固定杆安装于所述箱体1的内部；第一电动伸缩杆3，所述第一电动伸缩杆3的底部固定于所述压力筒2内壁的底部；活塞4，所述活塞4的底部固定于所述第一电动伸缩杆3的顶部；两个浮筒5，两个所述浮筒5分别固定于所述压力筒2的两侧；导气管6，所述导气管6的底部设置于所述压力筒2的底部，并且导气管6的一端依次贯穿所述箱体1的内部和所述浮筒5的一侧且延伸至所述浮筒5的内部；驱动箱7，所述驱动箱7设置于所述箱体1的内部，所述驱动箱7的底部贯穿所述箱体1的内壁的底部且延伸至所述驱动箱7的外部；控制器8，所述控制器8设置于所述驱动箱7的内部；抽水组件9，所述抽水组件9设置于所述浮筒5的内部，所述抽水组件9包括水泵91，所述水泵91的输出端分别设置有抽水管92和出水管93；排水组件10，所述排水组件10设置于所述浮筒5的底部，所述排水组件10包括防护盒101，所述防护盒101的顶部与所述浮筒5的底部固定连接，所述浮筒5内壁的底部设置有排水管102，所述排水管102的底部依次贯穿所述浮筒5内壁的底部和所述防护盒101且延伸至所述防护盒101的底部，并且防护盒101的内部且位于所述排水管102上设置有电磁阀103；夹持组件11，所述夹持组件11设置于所述驱动箱7上，压力筒2内部的气压腔21的内部具有一定压强压缩空气，方便对两侧的浮筒5内部的空气面积进行控制和调节，第一电动伸缩杆3与控制器8之间电性连接，控制器8外接绝缘电源线和控制线路，线路与外界的控制连接，通过控制端对控制器8发送控制信号，以便于控制器8的使用，并且线路与箱体1之间密封且固定，两侧的浮筒5主要用于对容纳空气和水，通过抽水组件9和排水组件10的协调控制，当需要增加箱体1整体的浮力时，同步启动两侧的电磁阀103，两侧的电磁阀103启动后，排水管102与浮筒5的内部连通，空气腔51内部在气压腔21的作用下推动浮筒5内部的水溶液从排水管102的内部流出，伴随着水溶液的流出，浮筒5内部的空气腔51逐渐增大，溶液腔52逐渐减小，使得空气腔51内部的空气面积增加，而压力筒2内部的空气面积不变，箱体1以及浮筒5之间的总体空气面积伴随着浮筒5内部的水溶液的流出逐渐增加，使得箱体1整体的浮力不断的增加，并且在水溶液完全脱离浮筒5之前箱体1整体内部的气体面积所产生的浮力大于箱体1整体的重力，此时关闭两侧的电磁阀103，使得浮筒5内部的气体面积维持在当前状态，使得箱体1整体稳定的在水下向上浮动，当需要将箱体1在水下的深度向下调节时，则需要将箱体1整体的浮力降低，启动两侧的水泵91，水泵通过抽水管92抽取外部的使溶液进入浮筒5的内部，使得浮筒5内部的溶液腔52不断的增加，在溶液腔52不断增加的同时，浮筒5内部的空气被压缩，伴随空气的压缩浮筒5内部的空气腔51的面积逐渐的减小，而压力筒2内部的压强增加，箱体1两侧的浮筒5内部的整体空气面积降低，箱体1整体的浮力降低，当浮力小于箱体1整体的重力时，箱体1整体可以在水下向下调节，通过浮力可调节的结构，方便对箱体1上的机械臂组件的上下移动，以便于调节水下机器人手臂的深度，结构简单，使用方便，能够在水下的不同深度进行调节和作业，满足使用者不同的使用需求。

所述压力筒2的内部为气压腔21，所述气压腔21位于所述活塞4的上方，第一电动伸缩杆3与控制器8之间电性连接，控制器8可以驱动第一电动伸缩杆3同步伸缩，第一电动伸缩杆3伸缩的同时可以带动活塞4同步上下移动，当活塞4向上压缩气压腔21时，气压腔21内部的压强增大，从而提高气压腔21推动空气进入浮筒5内部的动力，以便于浮筒5位于压强较大的深水处使用，保障浮筒5内部的空气面积足够大，从而保障浮筒5在深水处同样具有足够的浮力，方便控制箱体1整体的浮动升降。

两个所述浮筒5对称分布在所述箱体1的两侧，并且两个浮筒5的结构相同，所述浮筒5的内部分为空气腔51和溶液腔52，所述空气腔51通过所述导气管6与所述气压腔21的内部相互连通，两侧浮筒5内部的水泵91均与控制器8之间电性连接，并且水泵91采用防水的外框进行防护，保障水泵91的正常使用。

所述抽水管92的一端贯穿所述浮筒5内壁的一侧且延伸至所述浮筒5的外部，所述出水管93的内部与所述溶液腔52之间相互连通，电磁阀103与控制器8之间电性连接，并且电磁阀103的启动与关闭以便于控制排水管102的通断。

所述夹持组件11包括第二电动伸缩杆111，所述第二电动伸缩杆111的输出端贯穿所述驱动箱7内壁的底部且延伸至所述驱动箱7的外部。

所述驱动箱7的底部且位于所述电动伸缩杆111的两侧均固定连接有限位滑杆112，所述第二电动伸缩杆111延伸至所述驱动箱7外部的一端固定连接有活动板113。

所述活动板113与所述限位滑杆112之间滑动连接，并且两个限位滑杆112的底部均固定连接有限位环。

所述驱动箱7底部的两侧均通过第一转动块转动连接有连接臂114，所述活动板113的两侧均通过传动杆115与两个所述连接臂114之间传动连接。

两个所述连接臂114的底部均固定连接有夹持壁116，两个所述夹持壁116之间结构相同且对称分布，第二电动伸缩杆111与控制器8之间电性连接，并且第二电动伸缩杆111的输出端收缩时带动活动板113向上移动，活动板113通过两侧的传动杆115带动两侧的连接臂114相互折叠靠近，并且伴随着连接臂114的相互靠近同步带动两侧的夹持壁116的相互靠近和夹持，以便于夹持壁116对物体进行夹持和固定。

所述活塞4的外表面与所述压力筒2的内表面之间相适配。

本发明提供的浮力可变的水下机器人手臂的工作原理如下：

S1当需要增加箱体1整体的浮力时，同步启动两侧的电磁阀103，两侧的电磁阀103启动后，排水管102与浮筒5的内部连通，空气腔51内部在气压腔21的作用下推动浮筒5内部的水溶液从排水管102的内部流出；

S2伴随着水溶液的流出，浮筒5内部的空气腔51逐渐增大，溶液腔52逐渐减小，使得空气腔51内部的空气面积增加，而压力筒2内部的空气面积不变，箱体1以及浮筒5之间的总体空气面积伴随着浮筒5内部的水溶液的流出逐渐增加，使得箱体1整体的浮力不断的增加；

S3在水溶液完全脱离浮筒5之前箱体1整体内部的气体面积所产生的浮力大于箱体1整体的重力，此时关闭两侧的电磁阀103，使得浮筒5内部的气体面积维持在当前状态，使得箱体1整体稳定的在水下向上浮动，当需要将箱体1在水下的深度向下调节时，则需要将箱体1整体的浮力降低；

S4启动两侧的水泵91，水泵通过抽水管92抽取外部的使溶液进入浮筒5的内部，使得浮筒5内部的溶液腔52不断的增加，在溶液腔52不断增加的同时，浮筒5内部的空气被压缩，伴随空气的压缩浮筒5内部的空气腔51的面积逐渐的减小，而压力筒2内部的压强增加，箱体1两侧的浮筒5内部的整体空气面积降低，箱体1整体的浮力降低；

S5当浮力小于箱体1整体的重力时，箱体1整体可以在水下向下调节，通过浮力可调节的结构，方便对箱体1上的机械臂组件的上下移动，以便于调节水下机器人手臂的深度，结构简单，使用方便，能够在水下的不同深度进行调节和作业，满足使用者不同的使用需求。

与相关技术相比较，本发明提供的浮力可变的水下机器人手臂具有如下有益效果：

箱体1的两侧设置有对称分布的浮筒5，通过对浮筒5内部的空气腔51的面积进行调节，以便于对两侧的箱体1以及浮筒5整体的浮力进行调节和控制，方便对箱体1上的机械臂组件的上下移动，以便于调节水下机器人手臂的深度，结构简单，使用方便，能够在水下的不同深度进行调节和作业，满足使用者不同的使用需求。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种浮力可变的水下机器人手臂，其特征在于，包括：

箱体；

压力筒，所述压力筒的两侧均通过固定杆安装于所述箱体的内部；

第一电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆的底部固定于所述压力筒内壁的底部；

活塞，所述活塞的底部固定于所述第一电动伸缩杆的顶部；

两个浮筒，两个所述浮筒分别固定于所述压力筒的两侧；

导气管，所述导气管的底部设置于所述压力筒的底部，并且导气管的一端依次贯穿所述箱体的内部和所述浮筒的一侧且延伸至所述浮筒的内部；

驱动箱，所述驱动箱设置于所述箱体的内部，所述驱动箱的底部贯穿所述箱体的内壁的底部且延伸至所述驱动箱的外部；

控制器，所述控制器设置于所述驱动箱的内部；

抽水组件，所述抽水组件设置于所述浮筒的内部，所述抽水组件包括水泵，所述水泵的输出端分别设置有抽水管和出水管；

排水组件，所述排水组件设置于所述浮筒的底部，所述排水组件包括防护盒，所述防护盒的顶部与所述浮筒的底部固定连接，所述浮筒内壁的底部设置有排水管，所述排水管的底部依次贯穿所述浮筒内壁的底部和所述防护盒且延伸至所述防护盒的底部，并且防护盒的内部且位于所述排水管上设置有电磁阀；

夹持组件，所述夹持组件设置于所述驱动箱上。

2.根据权利要求1所述的浮力可变的水下机器人手臂，其特征在于，所述压力筒的内部为气压腔，所述气压腔位于所述活塞的上方。

3.根据权利要求2所述的浮力可变的水下机器人手臂，其特征在于，两个所述浮筒对称分布在所述箱体的两侧，并且两个浮筒的结构相同，所述浮筒的内部分为空气腔和溶液腔，所述空气腔通过所述导气管与所述气压腔的内部相互连通。

4.根据权利要求3所述的浮力可变的水下机器人手臂，其特征在于，所述抽水管的一端贯穿所述浮筒内壁的一侧且延伸至所述浮筒的外部，所述出水管的内部与所述溶液腔之间相互连通。

5.根据权利要求1所述的浮力可变的水下机器人手臂，其特征在于，所述夹持组件包括第二电动伸缩杆，所述第二电动伸缩杆的输出端贯穿所述驱动箱内壁的底部且延伸至所述驱动箱的外部。

6.根据权利要求5所述的浮力可变的水下机器人手臂，其特征在于，所述驱动箱的底部且位于所述电动伸缩杆的两侧均固定连接有限位滑杆，所述第二电动伸缩杆延伸至所述驱动箱外部的一端固定连接有活动板。

7.根据权利要求6所述的浮力可变的水下机器人手臂，其特征在于，所述活动板与所述限位滑杆之间滑动连接，并且两个限位滑杆的底部均固定连接有限位环。

8.根据权利要求7所述的浮力可变的水下机器人手臂，其特征在于，所述驱动箱底部的两侧均通过第一转动块转动连接有连接臂，所述活动板的两侧均通过传动杆与两个所述连接臂之间传动连接。

9.根据权利要求8所述的浮力可变的水下机器人手臂，其特征在于，两个所述连接臂的底部均固定连接有夹持壁，两个所述夹持壁之间结构相同且对称分布。

10.根据权利要求1所述的浮力可变的水下机器人手臂，其特征在于，所述活塞的外表面与所述压力筒的内表面之间相适配。

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