CN113374479A - 一种深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统，包括母船、矿石集中站、矿石提升系统和采矿装置；母船位于海面上，矿石集中站和采矿装置均位于海底，母船通过脐带缆连接矿石集中站、矿石提升系统和采矿装置，实现对矿石集中站、矿石提升系统和采矿装置供电和通讯；矿石集中站通过通信供电缆与采矿装置连接；采矿装置用于沿海底收集矿石，然后倾倒在矿石集中站中，矿石集中站设有盛装矿石的容器，容器能通过矿石提升系统进行提升至海面的母船。本发明设有多个采矿装置，可以在指定的区域内并行工作，互不干扰，采矿效率高；本发明的采矿装置体积小，而且其通过推进器进行姿态控制，对海底环境扰动小、破坏小。

Description

一种深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统

技术领域

本发明属于海洋采矿工程技术领域，尤其涉及一种深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统。

背景技术

近几年来，随着人类对金属资源需求的增加和陆地矿产资源消耗的加速，人们将目光瞄准了开发程度低的海底矿产资源。由于公海资源属于全人类共同所有，按照《联合国海洋法公约》的规定“资源开发权通常都遵循谁开发谁优先的原则”，世界各国对海底矿产资源的可持续绿色开发尤为重视。位于海底的多金属结核是外形似土豆的珍贵矿石，其直径通常在5～10cm间，大部分为7cm；其富含镍、钴、铜、锰和金、银等金属的总储量分别比相应的陆地储量高数十倍和数千倍，是海洋固体矿产资源的重点开采对象之一。

多金属结核矿石一般赋存于水深4000 m左右的海底沉积物，其赋存状态一般为底部半埋在沉积物中，顶部漏出在沉积物之上，由于这种存在形式，顶部往往比底部粗糙，这也为采集工作提供了诸多新思路。目前，海底多金属结核矿采集装备主要以采矿车为主，主要工作过程是海底采矿车搭载矿石采集装置，海底采矿车主体负责整个设备的运动、控制供能、矿石运输，而采集装置则负责采集位于海底沉积物表面对的多金属结核矿石，这种采矿车体积庞大，单台重量可达数吨；采矿车的行走方式主要有拖曳式和自行式两种；采集装置主要有三种形式：水力采集装置、机械式采集装置、水力-机械式采集装置。其中，水力采集装置是利用电动机提供动力给高压水泵，由水泵提供的高压水射流将结核金属从海底沉积物中吹起，待矿石腾空时，又利用水流将其收集到海底采矿车上；机械式采集装置是利用旋转的链齿式收矿采集机构将多金属结核从海底挖起，并旋转输送至海底采矿车上；水力-机械式采集装置，即结合机械动力和水动力，是先利用高压水射流将结核金属从海底沉积物中吹起至矿石离开海底沉积物，然后再利用机械链板将结核接住，运送到海底采矿车上。上述的这些矿石采集装置在文献（刘少军,等.深海采矿装备研发的现状与进展[J].机械工程学报,2014,50(02):8-18.）中均有阐述。

有海洋专家学者提及，上述现有技术在采集矿物的过程中不仅大规模的搅动了沉积物，而且转移了生活在多金属结核矿石上的海洋生物，破坏了它们数百年造成的栖息地，给海底生态系统造成了极大且难以修复的破坏。事实上，对于大规模的海底矿石开采而言，不仅追求采矿装置的高工作效率和较低功耗，更为重要的还需要具备对海底沉积物的破坏小，最大可能减少对海底生态系统的扰动，实现“可持续绿色”开发。因此，创新发明一种深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统与采矿方法具有十分重要的意义和价值。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种采用轻小型水下游走式采矿装置，采矿装置上搭载一定数量的机械手爪，用来拾取位于海底沉积物表面的多金属结核矿石，最大限度的减少采矿过程对海底生态环境的扰动和破坏的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统。

本发明采用的技术方案是：一种深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统，包括母船、矿石集中站、矿石提升系统和采矿装置；母船位于海面上，矿石集中站和采矿装置均位于海底，母船通过脐带缆连接矿石集中站、矿石提升系统和采矿装置，实现对矿石集中站、矿石提升系统和采矿装置供电和通讯；矿石集中站通过通信供电缆与采矿装置连接；采矿装置用于沿海底收集矿石，然后倾倒在矿石集中站中，矿石集中站设有盛装矿石的容器，容器能通过矿石提升系统进行提升至海面的母船；

所述的采矿装置包括机架、动力推进装置、环境测量装置、装矿仓体、采集机械手和控制装置；所述的机架是一个框架结构，在其上固定有浮力组件；机架与装矿仓体的尾端铰接，装矿仓体的前端底部与电动推杆的一端铰接，电动推杆的另一端与机架铰接；装矿仓体尾端设有出料口，仓门上端铰接在出料口处，仓门的底部设置有配重体；动力推进装置、环境测量装置和采集机械手安装在机架上，分别与控制装置电连接，控制装置与矿石集中站电连接；所述的动力推进装置包括多个推进器Ⅰ和多个推进器Ⅱ；所述的推进器Ⅱ和推进器Ⅰ布置在浮力组件上，推进器Ⅱ竖直设置，用于实现采矿装置竖直方向的升沉运动；推进器Ⅰ为水平设置；机架的两侧均至少安装一采集机械手，采集机械手用于收集多金属结核矿石至装矿仓体内。

上述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统中，机架形成一个U形空间，装矿仓体位于U形空间内；装矿仓体为上端开口的盒体；装矿仓体侧壁和底板镂空。

上述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统中，所述的动力推进装置包括四个推进器Ⅰ和四个推进器Ⅱ；浮力组件的四个角处分别设有一个推进器Ⅰ和推进器Ⅱ；四个推进器Ⅰ沿圆周方向均匀布置，四个推进器Ⅰ和四个推进器Ⅱ分别与控制装置连接。

上述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统中，所述的环境测量装置包括深海相机Ⅰ、深海照明灯Ⅰ、声呐、深海相机Ⅱ和深海照明灯Ⅱ；所述的声呐安装在机架的前端，声呐对前方海底障碍物进行探测，用于合理的避障；同时声呐通过脐带缆连接矿石集中站，用于定位采矿装置在深海海底中的位置信息，实现采矿装置的路径规划；所述的机架的前端和后端均安装有深海照明灯Ⅱ和深海相机Ⅱ；用于周边环境的照明和地形视觉测量；所述的机架的两侧和底部均设有深海相机Ⅰ和深海照明灯，用于实现采矿装置前进过程中对矿石定位；深海相机Ⅰ、深海照明灯Ⅰ、声呐、深海相机Ⅱ和深海照明灯Ⅱ分别与控制装置连接。

上述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统中，所述的采集机械手包括固定座、方位转动座、机械臂Ⅰ、机械臂Ⅱ、机械臂Ⅲ、机械手爪、方位驱动电机、臂Ⅰ驱动电机、臂Ⅱ驱动电机、臂Ⅲ驱动电机和手爪驱动电机；所述的固定座固定在机架上，所述的固定座上安装有方位驱动电机，方位驱动电机的输出轴与方位转动座进行固定连接，机械臂Ⅰ的两端分别与方位转动座和机械臂Ⅱ的一端铰接，机械臂Ⅱ的另一端与机械臂Ⅲ铰接；机械臂Ⅰ与臂Ⅰ驱动电机的输出轴连接；所述的机械臂Ⅱ与臂Ⅱ驱动电机的输出轴连接，臂Ⅱ驱动电机安装在机械臂Ⅰ上；所述的机械臂Ⅲ与臂Ⅲ驱动电机的输出轴连接，臂Ⅲ驱动电机安装在机械臂Ⅱ上；机械手爪安装在机械臂Ⅲ的末端，手爪驱动电机能驱动机械手爪抓取矿石；方位驱动电机、臂Ⅰ驱动电机、臂Ⅱ驱动电机、臂Ⅲ驱动电机和手爪驱动电机分别与控制装置连接。

上述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统中，所述的机械手爪包括法兰座、连杆、铰接法兰、多个弧面手指和滑动轴，法兰座固定在机械臂Ⅲ的末端；法兰座中间设置有一个圆形的通孔，该通孔与滑动轴间隙配合，所述的滑动轴的尾端安装有铰接法兰，滑动轴的前端设有齿条；所述的手爪驱动电机安装固定在机械臂Ⅲ上，手爪驱动电机的输出轴与齿轮固定连接，齿轮与滑动轴上的齿条结构啮合；法兰座和铰接法兰上分别设有与弧面手指数量一致的铰接孔；弧面手指的底部设有两个铰接孔，一铰接孔与铰接法兰上相对应的铰接孔铰接，另一铰接孔与连杆的一端铰接，连杆的另一端与法兰座上相对应的铰接孔铰接；同一弧面手指所对应的法兰座和铰接法兰上的铰接孔的轴线平行。

上述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统中，所述的机架上安装有导矿板，导矿板的进料口位于装矿仓体尾端出料口的下方，导矿板的截面为U形。

上述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统中，所述的控制装置安装在耐压筒内，耐压筒固定安装在机架上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明设有多个采矿装置，可以在指定的区域内并行工作，互不干扰，采矿效率高；采集的矿物都集中在矿石集中站，只需一套矿石提升系统即可将矿物提升至母船上进行处理，本发明的采矿装置体积小，而且其通过推进器进行姿态控制，采用机械手臂进行矿物的拾取，对海底环境扰动小、破坏小；而且本发明的采矿装置设有竖直方向设置的推进器Ⅱ，可以在竖直方向上调控采矿装置的浮沉，使得其不存在沉陷问题，彻底解决了因沉陷无法回收的问题，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明的工作原理图。

图2为本发明的采矿系统中采矿装置工作路径规划示意图。

图3为本发明的采矿装置的立体图。

图4为本发明的采矿装置的俯视图。

图5为本发明的采矿装置的主视图。

图6为本发明的采矿装置隐藏浮力组件和装矿仓体的立体图。

图7为本发明的采矿装置隐藏浮力组件的尾部方向视图。

图8为本发明的采矿装置中采集机械手的主视图。

图9为本发明的采矿装置中采集机械手的俯视图。

图10为本发明的采集机械手中的机械手爪的轴侧视图。

图中：1—母船；2—矿石集中站；3—矿石提升系统；4—采矿装置；5—通信供电缆；6—耐压筒；7—采集机械手；701—固定座；702—方位转动座；703—机械臂Ⅰ；704—机械臂Ⅱ；705—机械臂Ⅲ；706—机械手爪；707—方位驱动电机；708—臂Ⅰ驱动电机；709—臂Ⅱ驱动电机；710—臂Ⅲ驱动电机；711—手爪驱动电机；761—法兰座；762—连杆；763—铰接法兰；764—弧面手指；765—滑动轴；8—深海相机Ⅰ；9—深海照明灯Ⅰ；10—推进器Ⅰ；11—机架；1101—铰耳座；12—声呐；13—深海相机Ⅱ；14—深海照明灯Ⅱ；15—浮力组件；16—推进器Ⅱ；17—装矿仓体；18—仓门；1801—配重体；19—电动推杆；20—导矿板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1、2所示，本发明包括母船1、矿石集中站2、矿石提升系统3和采矿装置4；母船1漂浮于海面上，矿石集中站2和采矿装置4均位于海底。母船1通过脐带缆与矿石集中站2、矿石提升系统3和采矿装置4连接，为矿石集中站2、矿石提升系统3和采矿装置4提供电力和通讯控制等信息。矿石集中站2通过通信供电缆5与采矿装置4连接，保持矿石集中站2与采矿装置4通讯和为采矿装置4进行动力供电。采矿装置4通过沿海底收集多金属结核矿石（后面简称为矿石），然后倾倒在矿石集中站2中，矿石集中站2还包含了盛装矿石的容器，该容器内的矿石通过矿石提升系统3进行提升至海面的母船。主要工作方案为：采矿装置4经矿石集中站出发，到矿石集中站2附近海域搜寻矿石，采矿装置4悬停在矿石上方，采集机械手拾取矿石到装矿仓体17，拾取完当前区域的矿石后，继续到下一区域，如此以往至装矿仓体17装满，采矿装置4返航至矿石集中站，卸货至矿石集中站，这样采集机器人完成单次工作周期。

如图2-图6所示，所述的采矿装置4包括机架11、动力推进装置、环境测量装置、装矿仓体17和采集机械手7。所述的机架11是一个空间框架结构，机架11上固定有浮力组件15。机架11形成一个U形空间，装矿仓体17位于U形空间内。所述的装矿仓体17是一个上端开口的盒状结构，装矿仓体17的侧壁和底板镂空。装矿仓体17的底部的尾端与机架11的尾端铰接，如图5所示。装矿仓体17的前端底部与电动推杆19的一端铰接；所述的电动推杆19的另一端与机架11铰接。这样形成了以机架11为基础的，以电动推杆19为原动件，以装矿仓体17运动结构的倾覆机构，使得装矿仓体17中盛装的矿石可以倾倒出来。所述的装矿仓体17的尾端设有出料口，仓门18上端铰接在出料口处，所述的仓门18的底部设置有配重体1801。这样方便在采矿过程中仓门18由于重力的作用将装矿仓体17的端面严密盖紧，防止矿石掉落；而在将装矿仓体17中的矿石倒入矿石集中站2的容器时，由电动推杆19推动装矿仓体17进行倾覆运动，此时仓门18因重力也会自动打开，这样盛装的矿石就会落下到所需的容器中。如图3-6所示，在装矿仓体17尾部落矿的下方还设置有安装在机架11上的导矿板20，导矿板20的截面为U形，这样更方便矿石准确落入到矿石集中站2的容器中。

如图3-图7所示，所述的动力推进装置包括四个推进器Ⅰ10和四个推进器Ⅱ16；所述的浮力组件15的四个角处均设有一个推进器Ⅰ10和一个推进器Ⅱ16。推进器Ⅱ16竖直方向，用于实现竖直的升沉运动；推进器Ⅰ10为水平设置，四个推进器Ⅰ10沿圆周方向均匀布置，即位于同一水平面的4个推进器采用对称环形布置，这样的8个推进器布置形式，可灵活地实现水下空间的6自由度运动，具有采矿过程的机体运行平稳、可靠性高和悬停性能好的优点。

如图3-图7所示，所述的环境测量装置包括深海相机Ⅰ8、深海照明灯Ⅰ9、声呐12、深海相机Ⅱ13和深海照明灯Ⅱ14。所述的声呐12安装在机架11的前端，也即采矿装置的行进前端，声呐12对前方海底障碍物进行探测，用于避障；同时声呐12与矿石集中站2通过脐带缆连接，实现声呐12与矿石集中站2之间的通讯，用于定位采矿装置在深海海底中的位置信息，实现采矿装置的路径规划。所述的机架11的前端和后端均安装有一个深海照明灯Ⅱ14和一个深海相机Ⅱ13，用于周边环境的照明和地形视觉测量。所述的机架11的左右两侧和底部均安装有深海相机Ⅰ8和深海照明灯Ⅰ9，用于实现采矿装置前进过程中海底底部的矿石定位。

如图3-图10所示，所述的采集机械手7至少在机架11的左右两侧各安装一个，也可以根据实际情况在每侧安装若干个采集机械手7。所述的采集机械手7通过深海相机Ⅰ8拍摄的海底矿石位置信息，对矿石进行采集并放入到装矿仓体17中。所述的采集机械手7包括固定座701、方位转动座702、机械臂Ⅰ703、机械臂Ⅱ704、机械臂Ⅲ705、机械手爪706、方位驱动电机707、臂Ⅰ驱动电机708、臂Ⅱ驱动电机709、臂Ⅲ驱动电机710和手爪驱动电机711；所述的固定座701固定在机架11上，所述的固定座701上安装有方位驱动电机707，方位驱动电机707的输出轴与方位转动座702进行固定连接，机械臂Ⅰ703的两端分别与方位转动座702和机械臂Ⅱ704的一端铰接，机械臂Ⅱ704的另一端与机械臂Ⅲ705铰接；机械臂Ⅰ703与臂Ⅰ驱动电机708的输出轴连接；所述的机械臂Ⅱ704与臂Ⅱ驱动电机709的输出轴连接，臂Ⅱ驱动电机709安装在703机械臂Ⅰ上；所述的机械臂Ⅲ705与臂Ⅲ驱动电机710的输出轴连接，臂Ⅲ驱动电机710安装在704机械臂Ⅱ上；机械手爪706安装在机械臂Ⅲ705的末端，手爪驱动电机711能驱动机械手爪706抓取矿石。

如图10所示，所述的机械手爪706包括法兰座761、连杆762、铰接法兰763、四个弧面手指764和滑动轴765；所述的法兰座761固定在机械臂Ⅲ705的末端；法兰座761中间设置有一个圆形的通孔，该通孔与滑动轴765间隙配合，所述的滑动轴765的尾端安装有铰接法兰763，滑动轴765的前端设有齿条；所述的手爪驱动电机711安装固定在机械臂Ⅲ705上，手爪驱动电机711的输出轴与齿轮固定连接，齿轮与765滑动轴上的齿条结构啮合；法兰座761和铰接法兰763上分别设有与弧面手指764数量一致的铰接孔；弧面手指764的底部设有两个铰接孔，一铰接孔与铰接法兰763上相对应的铰接孔铰接，另一铰接孔与连杆的一端铰接，连杆的另一端与法兰座761上相对应的铰接孔铰接；同一弧面手指764所对应的法兰座761和铰接法兰763上的铰接孔的轴线平行。所述的四个弧面手指764沿圆周方向均匀布置；滑动轴765的往复运动驱动四个弧面手指764的运动，从而实现706机械手爪的张开与闭合，实现抓取矿石和卸料到装矿仓体17。所述的弧面手指764是一个弧面结构，且弧面手指764上设置有若干排水通孔；使得四个弧面手指764合拢时成一个比矿石最大直径大的球形结构，完全包裹住矿石，防止掉落，并且能够实现抓取矿石动作对海底沉积物的扰动尽可能小。由于多金属结核矿石大小和形状都与马铃薯较为相似，大体形状为球形，但是表面并不是规则形状，采用上述这种包裹形式弧面手指764结构，可以防止在抓取时矿石同一平面直径大小分布不均时矿石从指缝漏出问题。

当采矿装置4运行至多结核金属所在海域时，安装于采矿装置4两侧的机械手开始工作，具体工作过程如下：两侧的采集机械手7分别交叉拾取多金属结核矿石至机器人中部的运矿斗中，即一只采集机械手7在抓取结核金属时，与此同时，另外一只采集机械手7开始向运矿斗里放矿石，两个采集机械手7相互配合，完成一次工作周期。在此过程中，要求采集机械手7运行平稳，拾取动作灵活，运行轨迹互不干涉。

如图3所述，机架11上安装有耐压筒6，耐压筒6内设有控制装置，控制装置与矿石集中站2点连接，实时进行信号传输；所述的控制装置通过信号线与环境测量装置的深海相机Ⅰ8、深海照明灯Ⅰ9、声呐12、深海相机Ⅱ13和深海照明灯Ⅱ14、动力推进装置的四个推进器Ⅰ10和四个推进器Ⅱ16及采集机械手7的驱方位驱动电机707、臂Ⅰ驱动电机708、臂Ⅱ驱动电机709、臂Ⅲ驱动电机710和手爪驱动电机711电连接，实现这些装置的信号采集处理和实施控制。

如图1-图3所示，本发明采矿时，具体操作如下：

1、母船1通过脐带缆为位于海底的矿石集中站2和矿石提升系统3提供电力并进行通讯与控制；

2、矿石集中站2设置有大型的盛装矿石的容器，该容器中的矿石通过矿石提升系统3提升到母船1上；

3、若干个采矿装置4通过通信供电缆5与矿石集中站2的电力供应装置连接，采矿装置4通过游动的方式并采用采集机械手7对海底矿石进行采集；

4、所述的采矿装置4以矿石集中站2为中心，将采矿的虚拟矩形区域划分成若干扇形等分，每个扇形区域内仅有一台采矿装置4，避免各采矿装置4的通信供电缆5相互缠绕的问题。如图2所示，采矿装置4按照Z字形路径进行采矿，采矿过程为：先行进后悬停，环境测量装置测量并定位海底矿石位置信息，然后控制采集机械手7对矿石进行拾取，并放置在装矿仓体17中，将其采集机械手7采集空间内矿石均采集完毕后，按照规定路径移动采矿装置4，然后再按照上述方法进行采矿；当装矿仓体17内部的矿石重量达到额定重量时，采矿装置4径直朝向矿石集中站2进行浮游行进，然后将装矿仓体17的矿石倒入矿石集中站2的容器中，然后在到开始回来的位置进行采矿；

5、当矩形虚拟区域内的矿石均采集完成，则将矿石集中站2移动到新的位置，然后进行分区再进行采矿；如此周而复始。

6、该采矿装置4经矿石集中站发出，到多金属结核赋存海域，采矿装置4悬停在沉积物上方，采集机械手7开始工作。左右两只采集机械手7交叉拾取矿石到运装矿仓体17，拾取完当前区域的矿石后，继续到下一区域，如此以往至装矿仓体17装满，采矿装置4开返航至矿石集中站，装矿仓体17卸货，这样采矿装置4完成单次工作周期。

Claims (8)

1.一种深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统，包括母船、矿石集中站、矿石提升系统和采矿装置；其特征是：母船位于海面上，矿石集中站和采矿装置均位于海底，母船通过脐带缆连接矿石集中站、矿石提升系统和采矿装置，实现对矿石集中站、矿石提升系统和采矿装置供电和通讯；矿石集中站通过通信供电缆与采矿装置连接；采矿装置用于沿海底收集矿石，然后倾倒在矿石集中站中，矿石集中站设有盛装矿石的容器，容器内的矿石能通过矿石提升系统进行提升至海面的母船；

所述的采矿装置包括机架、动力推进装置、环境测量装置、装矿仓体、采集机械手和控制装置；所述的机架是一个框架结构，在其上固定有浮力组件；机架与装矿仓体的尾端铰接，装矿仓体的前端底部与电动推杆的一端铰接，电动推杆的另一端与机架铰接；装矿仓体尾端设有出料口，仓门上端铰接在出料口处，仓门的底部设置有配重体；动力推进装置、环境测量装置和采集机械手安装在机架上，分别与控制装置电连接，控制装置与矿石集中站电连接；所述的动力推进装置包括多个推进器Ⅰ和多个推进器Ⅱ；所述的推进器Ⅱ和推进器Ⅰ布置在浮力组件上，推进器Ⅱ竖直设置，用于实现采矿装置竖直方向的升沉运动；推进器Ⅰ为水平设置；机架的两侧均至少安装一采集机械手，采集机械手用于收集多金属结核矿石至装矿仓体内。

2.根据权利要求1所述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统，其特征是：机架形成一个U形空间，装矿仓体位于U形空间内；装矿仓体为上端开口的盒体；装矿仓体侧壁和底板镂空。

3.根据权利要求1所述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统，其特征是：所述的动力推进装置包括四个推进器Ⅰ和四个推进器Ⅱ；浮力组件的四个角处分别设有一个推进器Ⅰ和推进器Ⅱ；四个推进器Ⅰ沿圆周方向均匀布置，四个推进器Ⅰ和四个推进器Ⅱ分别与控制装置连接。

4.根据权利要求1所述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统，其特征是：所述的环境测量装置包括深海相机Ⅰ、深海照明灯Ⅰ、声呐、深海相机Ⅱ和深海照明灯Ⅱ；所述的声呐安装在机架的前端，声呐对前方海底障碍物进行探测，用于合理的避障；同时声呐通过脐带缆连接矿石集中站，用于定位采矿装置在深海海底中的位置信息，实现采矿装置的路径规划；所述的机架的前端和后端均安装有深海照明灯Ⅱ和深海相机Ⅱ；用于周边环境的照明和地形视觉测量；所述的机架的两侧和底部均设有深海相机Ⅰ和深海照明灯，用于实现采矿装置前进过程中对矿石定位；深海相机Ⅰ、深海照明灯Ⅰ、声呐、深海相机Ⅱ和深海照明灯Ⅱ分别与控制装置连接。

5.根据权利要求1所述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统，其特征是：所述的采集机械手包括固定座、方位转动座、机械臂Ⅰ、机械臂Ⅱ、机械臂Ⅲ、机械手爪、方位驱动电机、臂Ⅰ驱动电机、臂Ⅱ驱动电机、臂Ⅲ驱动电机和手爪驱动电机；所述的固定座固定在机架上，所述的固定座上安装有方位驱动电机，方位驱动电机的输出轴与方位转动座进行固定连接，机械臂Ⅰ的两端分别与方位转动座和机械臂Ⅱ的一端铰接，机械臂Ⅱ的另一端与机械臂Ⅲ铰接；机械臂Ⅰ与臂Ⅰ驱动电机的输出轴连接；所述的机械臂Ⅱ与臂Ⅱ驱动电机的输出轴连接，臂Ⅱ驱动电机安装在机械臂Ⅰ上；所述的机械臂Ⅲ与臂Ⅲ驱动电机的输出轴连接，臂Ⅲ驱动电机安装在机械臂Ⅱ上；机械手爪安装在机械臂Ⅲ的末端，手爪驱动电机能驱动机械手爪抓取矿石；方位驱动电机、臂Ⅰ驱动电机、臂Ⅱ驱动电机、臂Ⅲ驱动电机和手爪驱动电机分别与控制装置连接。

6.根据权利要求5所述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统，其特征是：所述的机械手爪包括法兰座、连杆、铰接法兰、多个弧面手指和滑动轴；法兰座固定在机械臂Ⅲ的末端，法兰座中间设置有一个圆形的通孔，该通孔与滑动轴间隙配合，所述的滑动轴的尾端安装有铰接法兰，滑动轴的前端设有齿条；所述的手爪驱动电机安装固定在机械臂Ⅲ上，手爪驱动电机的输出轴与齿轮固定连接，齿轮与滑动轴上的齿条结构啮合；法兰座和铰接法兰上分别设有与弧面手指数量一致的铰接孔；弧面手指的底部设有两个铰接孔，一铰接孔与铰接法兰上相对应的铰接孔铰接，另一铰接孔与连杆的一端铰接，连杆的另一端与法兰座上相对应的铰接孔铰接；同一弧面手指所对应的法兰座和铰接法兰上的铰接孔的轴线平行。

7.根据权利要求5所述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统，其特征是：所述的机架上安装有导矿板，导矿板的进料口位于装矿仓体尾端出料口的下方，导矿板的截面为U形。

8.根据权利要求1所述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统，其特征是：所述的控制装置安装在耐压筒内，耐压筒固定安装在机架上。

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