CN113212705A - 一种单机械手水下机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单机械手水下机器人，包括承载体、推进器和机械手，还包括驱动装置和柔性件，所述柔性件一端与所述驱动装置连接，另一端与所述机械手连接，所述柔性件在所述驱动装置的驱动下沿自身轴线方向运动并拉动所述机械手，且所述柔性件的轴线不随运动发生摆动，所述机械手用于抓取水下目标物，并将所述水下目标物放入所述承载体。本发明公开的一种单机械手水下机器人，在水下可以高效的进行目标物抓取。机械手抓取目标物后，柔性连接件拉动机械手上升，避免机械手转动时，与水底发生剐蹭，造成震动，使目标物掉落，抓取灵活稳定，效率高。

Description

一种单机械手水下机器人

技术领域

本发明涉及水下机器人领域，尤其涉及一种单机械手水下机器人。

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

本发明提供一种单机械手水下机器人，以克服上述技术问题。

一种单机械手水下机器人，包括承载体、推进器和机械手，还包括驱动装置和柔性件，所述柔性件一端与所述驱动装置连接，另一端与所述机械手连接，所述柔性件在所述驱动装置的驱动下沿自身轴线方向运动并拉动所述机械手，且所述柔性件的轴线不随运动发生摆动，所述机械手用于抓取水下目标物，并将所述水下目标物放入所述承载体。

进一步地，所述驱动装置包括第一舵机、舵机摆臂、连杆、平衡块和第一导向柱，所述第一导向柱设于所述承载体内，所述平衡块沿所述第一导向柱上下运动，所述柔性件的一端与所述平衡块连接，所述连杆一端与所述平衡块铰接，另一端与所述舵机摆臂铰接，所述第一舵机驱动所述舵机摆臂摆动。

进一步地，所述机械手包括本体、第二舵机和连接块，所述柔性件的另一端与所述连接块连接，所述承载体内设有第二导向柱，所述连接块沿所述第二导向柱运动，所述第二舵机与所述连接块固定连接，所述第二舵机用于驱动所述本体转动。

进一步地，所述承载体上设有浮体。

进一步地，还包括第一滑轮和第二滑轮，所述柔性件依次绕过所述第一滑轮和第二滑轮，所述柔性件绕所述第一滑轮和第二滑轮均为90°。

本发明公开的一种单机械手水下机器人，在水下可以高效的进行目标物抓取。机械手抓取目标物后，柔性连接件拉动机械手上升，避免机械手转动时，与水底发生剐蹭，造成震动，使目标物掉落，抓取灵活稳定，效率高。

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单机械手水下机器人内部结构示意图；

图2是本发明实施例公开的一种单机械手水下机器人剖视示意图；

图3是本发明实施例公开的一种单机械手水下机器人俯视示意图；

图4是图3中A部分的放大图；

图5是是本发明实施例公开的一种单机械手水下机器人后视示意图；

图6是是本发明实施例公开的一种单机械手水下机器人整体示意图附图标号说明：

1、承载体；11、第二导向柱；12、浮体；2、推进器；3、机械手；31、本体；32、第二舵机；33、连接块；4、驱动装置；41、第一舵机；42、舵机摆臂；43、连杆；44、平衡块；45、第一导向柱；5、柔性件；6、第一滑轮；7、第二滑轮。

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所示，一种单机械手水下机器人，包括承载体1、推进器2和机械手3，还包括驱动装置4和柔性件5，所述柔性件5一端与所述驱动装置4连接，另一端与所述机械手3连接，所述柔性件5在所述驱动装置4的驱动下沿自身轴线方向运动并拉动所述机械手3，且所述柔性件5的轴线不随运动发生摆动，所述机械手用于抓取水下目标物，并将所述水下目标物放入所述承载体1。

本发明公开的一种单机械手水下机器人，在水下可以高效的进行目标物抓取。机械手抓取目标物后，柔性连接件拉动机械手上升，避免机械手转动时，与水底发生剐蹭，造成震动，使目标物掉落，抓取灵活稳定，效率高。

如图6所示，本实施例中的单机械手水下机器人包括机械手、控制设备、续航设备、运载筐、动力设备、检测监控设备和定位避障设备。

机械手整体用硬质橡胶包裹，内安装压力传感器，从而可控制抓取力度，这样设计其一可保护抓取到的如海产品等目标物，其二可在目标物抓取失败或运送过程中发生脱落的情况下，及时终止整套抓取流程，重新开始抓取，极大的提高了抓取效率；机械手手掌可180°张开，手指采用弧形设计，能够在水下模拟人手“捧”或“捞”的动作，这样设计使得抓取成功率高，每次抓取海产品的数量多。

本实施例中的柔性件5采用牵引绳，机械手在抓取水下目标物时，手掌朝下，成功抓取后，牵引绳拉动机械手向上运动，机械手离开水下地面，然后机械手转动，同时牵引绳下放，机械手在重力作用下向下运动，直至机械手将抓取的目标物运送至承载体1中的运载筐上方，机械手张开，目标物掉落运载筐中，完成抓取。

在这个抓取的过程中，牵引绳极易出现卡滞的现象，具体来说，牵引绳的一端与驱动装置连接，另一端与机械手连接，当驱动装置使牵引绳放松时，牵引绳并不能完全随之放松，而是会出现卡滞，这使与机械手连接的一端，依然处于张紧状态，机械手无法下落。

造成牵引绳卡滞的原因是非常复杂的，水下的情况与陆地不同，而机器人在水下出现牵引绳卡滞的过程和原因也难以被观察到。经过研究发现，牵引绳在驱动装置的驱动下，其运动轨迹是存在一定摆动的。具体说明如下：牵引绳在设置过程中，会根据机器人内部结构而设置为弯曲的形状，张紧状态下，牵引绳的形状近似于折线，两端牵引绳与其各自相邻的一段牵引绳之间会有一定的角度，而这个角度在牵引绳被驱动装置驱动的过程中，会发生变化，这使牵引绳在运动中出现一定的摇晃摆动，存在一定的不稳定性，而驱动装置一端的角度和机械手一端的角度，两个角度的大小和方向的变化不一致，会让这种不稳定大大提高。而且，驱动装置采用舵机的情况下，牵引绳的直线运动是由舵机摆臂的转动转换而来，由转动变为直线运动的过程中，直线运动的速度不均匀。不仅如此，水下环境比较复杂，水的流动对于牵引绳的作用力远大于空气流动的作用力，这个作用力结合牵引绳的不稳定、直线运动速度的不均匀，多方因素结合，使牵引绳很容易出现卡滞的现象。

牵引绳卡滞，会使水下机器人无法继续作业，本申请研究了牵引绳出现卡滞的原因，并解决了这个问题。

牵引绳根据水下机器人内部结构布置完成后，当其处于张紧且两端拉力平衡时，牵引绳的轴线位置确定，牵引绳仅沿其自身轴线方向运动，且其自身轴线，不发生摆动，此时牵引绳两端与其相邻段的角度始终不变，将牵引绳的不稳定性降至最低。

如图2-5所示，本实施例中，所述驱动装置4包括第一舵机41、舵机摆臂42、连杆43、平衡块44和第一导向柱45，所述第一导向柱45设于所述承载体1内，所述平衡块44沿所述第一导向柱45上下运动，所述柔性件5的一端与所述平衡块44连接，所述连杆43一端与所述平衡块44铰接，另一端与所述舵机摆臂42铰接，所述第一舵机41驱动所述舵机摆臂42摆动。

平衡块44沿导向柱上下运动，导向柱45的方向与柔性件5靠近驱动装置的部分的轴线方向相同，此时柔性件5与驱动装置连接的一端，其运动方向与柔性件5自身轴线重合。

所述机械手3包括本体31、第二舵机32和连接块33，所述柔性件5的另一端与所述连接块33连接，所述承载体1内设有第二导向柱11，所述连接块沿所述第二导向柱11运动，所述第二舵机32与所述连接块33固定连接，所述第二舵机32用于驱动所述本体31转动。

第二导向柱11的方向与柔性件5靠近机械手的部分的轴线方向相同，此时柔性件5与机械手连接的一端，其运动方向与柔性件5自身轴线重合。

上述结构，使柔性件5在整个运动过程中，运动方向均与自身轴线重合，柔性件5自身角度不发生变化，提高了整体的稳定性。

本实施例中，所述承载体1上设有浮体12。浮体12增大了水下机器人在水中受到的浮力，使水下机器人在水中可处于无动力悬浮状态，利于水下机器人更长时间的水下作业。同时，浮体采用流线型设计，使机器人在水中移动收到的阻力较小，航行更加稳定，受水流影响小，减少柔性件5受到的影响。

本实施例通过滑轮改变柔性件5的设置方向，具体来说，还包括第一滑轮6和第二滑轮7，所述柔性件5依次绕过所述第一滑轮6和第二滑轮7，所述柔性件5绕所述第一滑轮6和第二滑轮7均为90°。

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 (5)

1.一种单机械手水下机器人，包括承载体(1)、推进器(2)和机械手(3)，其特征在于：还包括驱动装置(4)和柔性件(5)，所述柔性件(5)一端与所述驱动装置(4)连接，另一端与所述机械手(3)连接，所述柔性件(5)在所述驱动装置(4)的驱动下沿自身轴线方向运动并拉动所述机械手(3)，且所述柔性件(5)的轴线不随运动发生摆动，所述机械手用于抓取水下目标物，并将所述水下目标物放入所述承载体(1)。

2.根据权利要求1所述的一种单机械手水下机器人，其特征在于：所述驱动装置(4)包括第一舵机(41)、舵机摆臂(42)、连杆(43)、平衡块(44)和第一导向柱(45)，所述第一导向柱(45)设于所述承载体(1)内，所述平衡块(44)沿所述第一导向柱(45)上下运动，所述柔性件(5)的一端与所述平衡块(44)连接，所述连杆(43)一端与所述平衡块(44)铰接，另一端与所述舵机摆臂(42)铰接，所述第一舵机(41)驱动所述舵机摆臂(42)摆动。

3.根据权利要求1所述的一种单机械手水下机器人，其特征在于：所述机械手(3)包括本体(31)、第二舵机(32)和连接块(33)，所述柔性件(5)的另一端与所述连接块(33)连接，所述承载体(1)内设有第二导向柱(11)，所述连接块沿所述第二导向柱(11)运动，所述第二舵机(32)与所述连接块(33)固定连接，所述第二舵机(32)用于驱动所述本体(31)转动。

4.根据权利要求1所述的一种单机械手水下机器人，其特征在于：所述承载体(1)上设有浮体(12)。

5.根据权利要求1所述的一种单机械手水下机器人，其特征在于：还包括第一滑轮(6)和第二滑轮(7)，所述柔性件(5)依次绕过所述第一滑轮(6)和第二滑轮(7)，所述柔性件(5)绕所述第一滑轮(6)和第二滑轮(7)均为90°。

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