CN113199463A - 一种双机械手水下机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双机械手水下机器人，包括：本体和机械手；顶板和底板之间设有置物筐和第一推进器，开口处于顶板的两侧且与置物筐连通，置物筐设于顶板前后方向上的中部，置物筐前后均设有第一推进器，本体前侧设有机械手，机械手端部可向上转动至开口上方。本发明公开的一种双机械手水下机器人，顶板和底板之间设置置物筐，用于放置抓取物，置物筐放置在行进方向的两侧，并处于前后方向的中间，置物筐前后设有第一推进器，配合第二推进器，实现双机械手水下机器人的灵活运动。置物筐前设有机械手，机械手可设置两个，分别设置在两侧的置物筐前，分别工作且互不影响，两个机械手同时工作，提高了水下抓取的工作效率。

Description

一种双机械手水下机器人

技术领域

本发明涉及水下机器人领域，尤其涉及一种双机械手水下机器人。

背景技术

水下机器人作为近年来的研究热点，广泛应用于检测、监测、探查等各个领域，在水下物体抓取领域，水下机器人相比较人类，有诸多优点，如作业时间长，危险性低等。但是，如何高效的进行水下抓取，一直是水下机器人设计和制造面临的问题。

发明内容

本发明提供一种双机械手水下机器人，以克服上述技术问题。

一种双机械手水下机器人，包括：本体和机械手；

所述本体包括顶板和底板，所述顶板和底板之间设有置物筐和第一推进器，所述顶板上设有开口，所述开口处于所述顶板的两侧且与所述置物筐连通，所述置物筐设于所述顶板前后方向上的中部，所述置物筐前后均设有所述第一推进器，所述本体前侧设有所述机械手，所述机械手端部可向上转动至所述开口上方。

进一步地，所述机械手包括第一舵机、第二舵机、连接臂、第一手指和第二手指，所述第一舵机固定于所述本体上，所述连接臂一端与所述第一舵机连接，另一端设有所述第二舵机，所述第二舵机驱动所述第一手指，所述第一手指的一端和第二手指的一端通过齿轮啮合。

进一步地，所述机械手还包括调整块和固定在所述调整块上的调整板，所述调整块铰接于所述连接臂的另一端，所述第二舵机固定于所述调整板，所述连接臂上设有限位柱，所述限位柱用于限制所述调整块的转动角度。

进一步地，所述第一手指包括第一连接部和第一指体，所述第二手指包括第二连接部和第二指体，所述第一连接部与所述第二舵机传动连接，所述第一连接部一端与所述第二连接部一端通过齿轮啮合，所述第一连接部另一端设有所述第一指体，所述第二连接部另一端设有所述第二指体，所述第一指体和第二指体均垂直于所述第一连接部的转动轴，所述第一指体在所述第一连接部转动轴上的投影与所述第二指体在所述第一连接部转动轴上的投影相互交错。

进一步地，所述置物筐具有前凹面和后凹面，所述前凹面和后凹面均朝向所述机械手。

进一步地，所述底板具有出口，所述出口与所述置物筐连通，所述出口设有滑槽，所述滑槽内设有置物板，所述置物板可沿所述滑槽向所述本体两侧运动。

进一步地，所述本体还包括侧板，所述侧板上设有第二推进器，所述第二推进器的轴线垂直于水平面。

进一步地，所述第一推进器的轴线平行于水平面。

进一步地，所述顶板上设有浮力块。

本发明公开的一种双机械手水下机器人，顶板和底板之间设置置物筐，用于放置抓取物，置物筐放置在行进方向的两侧，并处于前后方向的中间，置物筐前后设有第一推进器，配合第二推进器，实现双机械手水下机器人的灵活运动。置物筐前设有机械手，机械手可设置两个，分别设置在两侧的置物筐前，分别工作且互不影响，两个机械手同时工作，提高了水下抓取的工作效率。本发明通过对机器人结构的设计，实现了两个机械手同时作业，分别向不同的置物筐放置抓取物，避免了相互干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例公开的一种双机械手水下机器人结构示意图；

图2是本发明实施例公开的一种双机械手水下机器人俯视结构示意图；

图3是图1中A部分的放大图；

图4是本发明实施例公开的机械手放大示意图；

图5是本发明实施例公开的一种双机械手水下机器人侧视结构示意图；

图6是本发明实施例公开的一种双机械手水下机器人仰视结构示意图。

附图标号说明：

1、本体；11、顶板；12、底板；13、开口；14、侧板；15、浮力块；2、机械手；21、第一舵机；22、第二舵机；23、连接臂；24、第一手指；241、第一连接部；242、第一指体；25、第二手指；251、第二连接部；252、第二指体；26、调整块；27、调整板；28、限位柱；3、置物筐；31、置物板；4、第一推进器；5、第二推进器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2所示，一种双机械手水下机器人，包括：本体1和机械手2；

所述本体1包括顶板11和底板12，所述顶板11和底板12之间设有置物筐3和第一推进器4，所述顶板11上设有开口13，所述开口13处于所述顶板11的两侧且与所述置物筐3连通，所述置物筐3设于所述顶板11前后方向上的中部，所述置物筐3前后均设有所述第一推进器4，所述本体1前侧设有所述机械手2，所述机械手2端部可向上转动至所述开口13上方。

本发明公开的一种双机械手水下机器人，顶板和底板之间设置置物筐，用于放置抓取物，置物筐放置在行进方向的两侧，并处于前后方向的中间，置物筐前后设有第一推进器，与第二推进器配合，实现双机械手水下机器人的灵活运动。第一推进器设于置物筐的前后，充分利用了顶板和底板之间的空间，避免第一推进器在水下受到碰撞等伤害，同时，方便第一推进器的安装。第一推进器在工作时，可将水流冲向置物筐，置物筐上设有多个镂空的孔。置物筐前设有机械手，本实施例中，机械手设置两个，分别设置在两侧的置物筐前，两个机械手可以分别工作且互不影响，两个机械手同时工作，提高了水下抓取的工作效率。本发明通过对机器人结构的设计，实现了两个机械手同时作业，分别向不同的置物筐放置抓取物，避免了相互干扰。

两个置物筐之间设有电池，电池重量较大，处于底板之上的中间位置，可以使机器人重心降低，最大限度的客服水流影响，提高航行的稳定性。电池置于供电舱中，供电舱采用高轻度铝合金设计，防腐效果好，抗压能力强，能够承受水深200米的高压。供电舱上方设有控制舱，控制舱设于顶板之上的中间位置，控制舱内设有电源模块、树莓派、TX2、飞控板、电力猫和交换机，用于协同完成对机器人的自主控制，包括巡航、检测、识别和抓取功能。本体上设有水下摄像机，TX2中嵌入轻量级的Yolov4识别算法，结合水下摄像机，可实时准确的检测海产品。

如图3、图4所示，所述机械手2包括第一舵机21、第二舵机22、连接臂23、第一手指24和第二手指25，所述第一舵机21固定于所述本体1上，所述连接臂23一端与所述第一舵机21连接，另一端设有所述第二舵机22，所述第二舵机22驱动所述第一手指24，所述第一手指24的一端和第二手指25的一端通过齿轮啮合。

连接臂2为弧形结构体，避免机械手拾取水下物品时，与本体发生运动干涉，可以准确将所抓取的物体投放入置物筐中。第一舵机21用于完成机械手投放的动作，第二舵机22用于完成机械手抓取的动作。

本实施例中，所述机械手2还包括调整块26和固定在所述调整块26上的调整板27，所述调整块26铰接于所述连接臂23的另一端，所述第二舵机22固定于所述调整板27，所述连接臂23上设有限位柱28，所述限位柱28用于限制所述调整块26的转动角度。

水下环境复杂，水底凹凸不平，水产品等水下抓取物所处位置多样。为了实现更好的抓取，调整块26铰接于连接臂23的一端，并调整适当的转动阻尼，使机械手在第一舵机21的带动下，向水底转动时，保证机械手的手指部分可以最大程度的贴靠在水底，这时通过第二舵机22进行抓取，可以大大提升抓取的成功率。由于调整块的转动不是由舵机直接驱动，所以为了避免调整块转动角度过大，在连接臂23上设置限位柱28，控制调整块的转动范围。

本实施例中的第一手指24和第二手指25为锯齿状，抓取物体后，不易掉落。所述第一手指24包括第一连接部241和第一指体242，所述第二手指25包括第二连接部251和第二指体252，所述第一连接部241与所述第二舵机22传动连接，所述第一连接部241一端与所述第二连接部251一端通过齿轮啮合，所述第一连接部241另一端设有所述第一指体242，所述第二连接部251另一端设有所述第二指体252，所述第一指体242和第二指体252均垂直于所述第一连接部241的转动轴，所述第一指体242在所述第一连接部241转动轴上的投影与所述第二指体252在所述第一连接部241转动轴上的投影相互交错。

本实施例中，第一连接部241上连接有多个第一指体242，第一指体242平行排列，第一手指和第二手指合在一起时，第一指体242和第二指体252相互交叉。在抓取物体时，相互交叉的结构，进一步提高了抓取的稳定性。

如图5所示，本实施例中的置物筐3具有前凹面和后凹面，所述前凹面和后凹面均朝向所述机械手2。置物筐具有多个镂空的孔，减少机器人在水下活动时的阻力。置物筐3的前凹面和后凹面使置物筐不是上下垂直贯通的筒体，两个凹面，避免了抓取物从置物筐中由于水流的冲击或机器人的运动而引起的掉落或丢失，同时不影响机械手直接向置物筐投放抓取物。

如图6所示，所述底板12具有出口，所述出口与所述置物筐3连通，所述出口设有滑槽，所述滑槽内设有置物板31，所述置物板31可沿所述滑槽向所述本体1两侧运动。

置物板31上设有压力传感器，感应置物筐内抓取物的数量，避免置物筐满溢状态下，机器人的无效作业。需要去除抓取物时，只需向两边抽动置物板31即可，抓取物即掉落，避免翻转沉重的水下机器人。

所述本体1还包括侧板14，所述侧板14上设有第二推进器5，所述第二推进器5的轴线垂直于水平面。所述第一推进器4的轴线平行于水平面。第一推进器和第二推进器分别设置四个，共八个推进器相互配合实现机器人的6DoF运动，最大航行速度可达到12节，能够完成自主避障任务，实现定点、定深、自稳等多种运动状态。

所述顶板11上设有浮力块15。浮力块15使机器人在水下受到的浮力增大，机器人受到的浮力略大于自身的重力，使机器人在水下作业时，运载一定重力的抓取物后，受到的浮力在自身重力上下一定范围内浮动，减少机器人因为克服重力的消耗。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种双机械手水下机器人，其特征在于，包括：本体(1)和机械手(2)；

所述本体(1)包括顶板(11)和底板(12)，所述顶板(11)和底板(12)之间设有置物筐(3)和第一推进器(4)，所述顶板(11)上设有开口(13)，所述开口(13)处于所述顶板(11)的两侧且与所述置物筐(3)连通，所述置物筐(3)设于所述顶板(11)前后方向上的中部，所述置物筐(3)前后均设有所述第一推进器(4)，所述本体(1)前侧设有所述机械手(2)，所述机械手(2)端部可向上转动至所述开口(13)上方。

2.根据权利要求1所述的一种双机械手水下机器人，其特征在于，所述机械手(2)包括第一舵机(21)、第二舵机(22)、连接臂(23)、第一手指(24)和第二手指(25)，所述第一舵机(21)固定于所述本体(1)上，所述连接臂(23)一端与所述第一舵机(21)连接，另一端设有所述第二舵机(22)，所述第二舵机(22)驱动所述第一手指(24)，所述第一手指(24)的一端和第二手指(25)的一端通过齿轮啮合。

3.根据权利要求2所述的一种双机械手水下机器人，其特征在于，所述机械手(2)还包括调整块(26)和固定在所述调整块(26)上的调整板(27)，所述调整块(26)铰接于所述连接臂(23)的另一端，所述第二舵机(22)固定于所述调整板(27)，所述连接臂(23)上设有限位柱(28)，所述限位柱(28)用于限制所述调整块(26)的转动角度。

4.根据权利要求2所述的一种双机械手水下机器人，其特征在于，所述第一手指(24)包括第一连接部(241)和第一指体(242)，所述第二手指(25)包括第二连接部(251)和第二指体(252)，所述第一连接部(241)与所述第二舵机(22)传动连接，所述第一连接部(241)一端与所述第二连接部(251)一端通过齿轮啮合，所述第一连接部(241)另一端设有所述第一指体(242)，所述第二连接部(251)另一端设有所述第二指体(252)，所述第一指体(242)和第二指体(252)均垂直于所述第一连接部(241)的转动轴，所述第一指体(242)在所述第一连接部(241)转动轴上的投影与所述第二指体(252)在所述第一连接部(241)转动轴上的投影相互交错。

5.根据权利要求1所述的一种双机械手水下机器人，其特征在于，所述置物筐(3)具有前凹面和后凹面，所述前凹面和后凹面均朝向所述机械手(2)。

6.根据权利要求1所述的一种双机械手水下机器人，其特征在于，所述底板(12)具有出口，所述出口与所述置物筐(3)连通，所述出口设有滑槽，所述滑槽内设有置物板(31)，所述置物板(31)可沿所述滑槽向所述本体(1)两侧运动。

7.根据权利要求1所述的一种双机械手水下机器人，其特征在于，所述本体(1)还包括侧板(14)，所述侧板(14)上设有第二推进器(5)，所述第二推进器(5)的轴线垂直于水平面。

8.根据权利要求1所述的一种双机械手水下机器人，其特征在于，所述第一推进器(4)的轴线平行于水平面。

9.根据权利要求1所述的一种双机械手水下机器人，其特征在于，所述顶板(11)上设有浮力块(15)。

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