CN114310847A - 一种水下机器人的多自由度机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水下机器人的多自由度机械手，属于多自由度机械手技术领域，包括固定环，所述固定环的底部开设有与所述固定环同心的限位环形槽，且在所述限位环形槽内侧插入有旋转限位盘组件，所述固定环的内侧沿所述固定环内环部设有旋转电机架组件，沿所述固定环顶环部设有固定架组件，所述旋转电机架组件的底中部安装有旋转电机组件，然后复位双头电机组件实现了机械臂自身可实现对采集物体收纳的功能，而且该装置可以随意组合现有的潜水设备上也便于拆卸，另外可启动旋转电机组件带动旋转限位盘组件旋转，从而对夹持臂组件进行方位调节，另外在旋转限位盘组件上设有多组第一可以一个损坏其他继续使用的功能，第二则是可以对整个面进行夹持，效率更高。
Description
技术领域
本发明涉及一种多自由度机械手，特别是涉及一种水下机器人的多自由度机械手，属于多自由度机械手技术领域。
背景技术
能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
现有技术中的多自由度机械手多用于工业制造中进行使用，而对于水下使用则非常的少，专门进行设计一种具有多自由度机械手的水下机器人则成本非常好，而且也导致其使用会具有局限性，另外现有技术中的多自由度机械手仅仅只有抓取需要收集的物体的功能，功能过于单一，为此设计一种水下机器人的多自由度机械手来优化上述问题。
发明内容
本发明的主要目的是为了提供一种水下机器人的多自由度机械手，将螺杆贯穿固定架组件可将本装置固定在潜水设备外侧，然后和潜水设备一起进入水下进行作业，通过启动夹持臂组件可实现对所要采集的物体进行夹持，然后再启动双头电机组件带动角度调节联动臂旋转使其伸缩调节杆组件推动滑动调节杆组件运动，通过滑动调节杆组件的运动从而打开调节密封板组件，然后将采集的物体通过夹持臂组件放入至收纳槽内，然后复位双头电机组件实现了机械臂自身可实现对采集物体收纳的功能，而且该装置可以随意组合现有的潜水设备上也便于拆卸，另外可启动旋转电机组件带动旋转限位盘组件旋转，从而对夹持臂组件进行方位调节，另外在旋转限位盘组件上设有多组第一可以一个损坏其他继续使用的功能，第二则是可以对整个面进行夹持，效率更高。
本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：
一种水下机器人的多自由度机械手，包括固定环，所述固定环的底部开设有与所述固定环同心的限位环形槽，且在所述限位环形槽内侧插入有旋转限位盘组件，所述固定环的内侧沿所述固定环内环部设有旋转电机架组件，沿所述固定环顶环部设有固定架组件，所述旋转电机架组件的底中部安装有旋转电机组件，且所述旋转电机组件的输出端与所述旋转限位盘组件顶中部固定并可驱动所述旋转限位盘组件旋转，所述旋转限位盘组件外边部等角度固定有侧铰接块，所述侧铰接块上设有第一角度调节电机组件，且所述第一角度调节电机组件贯穿所述侧铰接块安装有收纳臂，所述收纳臂顶部开设有两组收纳槽，所述收纳槽的内侧设有可在所述收纳槽内侧滑动密封的调节密封板组件，所述收纳臂远离所述侧铰接块的一端中部安装有双头电机组件，所述双头电机组件的输出端安装有角度调节联动臂，所述角度调节联动臂一侧的端部铰接有调节连接块，所述调节连接块的一侧固定有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的输出端安装有夹持臂组件，所述收纳臂远离所述侧铰接块的一端且位于所述双头电机组件上方设有滑动调节杆组件，所述双头电机组件上设有可调节滑动调节杆组件打开调节密封板组件的伸缩调节杆组件。
优选的，所述旋转限位盘组件包括倒锥型旋转盘和限位滑杆，所述限位滑杆设有多组，且所述限位滑杆的一端插入至所述限位环形槽的内侧并可在所述限位环形槽内侧滑动，所述限位滑杆的另一端安装有倒锥型旋转盘。
优选的，所述旋转电机架组件包括电机固定架和固定臂，所述固定环的内壁沿所述固定环环部等角度安装有固定臂，所述固定臂延展向所述固定环圆心的一端安装有电机固定架，且所述电机固定架的底部安装有旋转电机组件。
优选的，所述旋转电机组件包括旋转电机和输出转轴，所述旋转电机安装在所述电机固定架的底中部处，所述旋转电机的输出端安装有输出转轴，所述输出转轴的底部与所述倒锥型旋转盘的顶中部固定。
优选的，所述固定架组件包括固定杆、固定盘和固定孔，所述固定杆安装在所述固定环顶环部处，且所述固定杆远离所述固定环的一端安装有固定盘，所述固定盘的顶部靠近所述固定盘边部处等角度开设有多组固定孔。
优选的，所述第一角度调节电机组件包括第一角度调节电机、铰接块和调节转轴，所述第一角度调节电机安装在所述侧铰接块的一侧中部处，所述第一角度调节电机的输出端贯穿所述侧铰接块安装有调节转轴，所述调节转轴的外侧固定有铰接块，所述铰接块的一端安装有收纳臂。
优选的，所述调节密封板组件包括中空外固定板、内滑动挡板和复位弹簧，所述收纳槽的内侧端部固定有中空外固定板，所述中空外固定板的内端部等间距安装有复位弹簧，所述复位弹簧的另一端安装有内滑动挡板，且所述内滑动挡板的另一端贯穿所述中空外固定板。
优选的，所述双头电机组件包括双头电机架、双头电机和调节转杆，所述双头电机架安装在所述收纳臂远离所述侧铰接块的一端中部处，所述双头电机架的内侧中部固定有双头电机，所述双头电机的输出端安装有调节转杆，所述调节转杆的外侧端部固定有角度调节联动臂。
优选的，所述夹持臂组件包括夹持臂固定块、夹持电机、异形齿轮盘、铰接杆、夹持头和防滑凸粒，所述夹持臂固定块一侧的边部固定有夹持电机，所述夹持电机的输出端贯穿所述夹持臂固定块安装有一组异形齿轮盘，且所述异形齿轮盘的外侧啮合另一组异形齿轮盘，两组异形齿轮盘的端部啮合有夹持头的侧中部，且所述夹持头的内端部插入至所述夹持臂固定块内侧并与所述夹持臂固定块内侧啮合，所述铰接杆的一端铰接在所述夹持臂固定块的另一侧边部处，所述铰接杆的另一端铰接在所述夹持头外侧的中部处，所述夹持头的内侧等间距铺设有防滑凸粒。
优选的，所述滑动调节杆组件包括连接块和伸缩调节杆，所述收纳臂上的收纳槽之间开设有槽口，且所述槽口内插入有连接块，所述连接块的两端与所述内滑动挡板的内侧固定，所述连接块的一侧中部贯穿所述收纳臂安装有伸缩调节杆，且所述伸缩调节杆可在所述收纳臂内侧内滑动，所述伸缩调节杆底中部处安装有调节块。
优选的，所述伸缩调节杆组件包括调节外顶杆、调节内顶杆和调节弹簧，所述调节外顶杆安装在所述调节转杆的外侧中部处，且所述调节外顶杆的内底部设有调节弹簧，所述调节弹簧的另一端安装有调节内顶杆，且所述调节内顶杆的另一端贯穿所述调节外顶杆与所述伸缩调节杆和调节块相互配合。
优选的，所述倒锥型旋转盘、固定环、固定杆和固定盘皆采用耐腐蚀金属制备而成。
本发明的有益技术效果：
本发明提供的一种水下机器人的多自由度机械手，将螺杆贯穿固定架组件可将本装置固定在潜水设备外侧，然后和潜水设备一起进入水下进行作业，通过启动夹持臂组件可实现对所要采集的物体进行夹持，然后再启动双头电机组件带动角度调节联动臂旋转使其伸缩调节杆组件推动滑动调节杆组件运动，通过滑动调节杆组件的运动从而打开调节密封板组件，然后将采集的物体通过夹持臂组件放入至收纳槽内，然后复位双头电机组件实现了机械臂自身可实现对采集物体收纳的功能，而且该装置可以随意组合现有的潜水设备上也便于拆卸，另外可启动旋转电机组件带动旋转限位盘组件旋转，从而对夹持臂组件进行方位调节，另外在旋转限位盘组件上设有多组第一可以一个损坏其他继续使用的功能，第二则是可以对整个面进行夹持，效率更高。
附图说明
图1为按照本发明的一种水下机器人的多自由度机械手的一优选实施例的装置整体立体结构图；
图2为按照本发明的一种水下机器人的多自由度机械手的一优选实施例的伸缩机械手立体结构示意图；
图3为按照本发明的一种水下机器人的多自由度机械手的一优选实施例的调节臂、收纳组件和伸缩机械手组合立体结构示意图；
图4为按照本发明的一种水下机器人的多自由度机械手的一优选实施例的旋转盘组件第一视角立体结构示意图；
图5为按照本发明的一种水下机器人的多自由度机械手的一优选实施例的a处结构放大图；
图6为按照本发明的一种水下机器人的多自由度机械手的一优选实施例的旋转盘组件第二视角立体结构示意图；
图7为按照本发明的一种水下机器人的多自由度机械手的一优选实施例的收纳组件立体结构示意图；
图8为按照本发明的一种水下机器人的多自由度机械手的一优选实施例的遮挡板组件侧剖视图；
图9为按照本发明的一种水下机器人的多自由度机械手的一优选实施例的遮挡板组件俯剖视图。
图中：1-倒锥型旋转盘，2-收纳臂，3-限位滑杆，4-固定环，5-固定杆，6-固定盘，7-电机固定架，8-旋转电机，9-输出转轴，10-侧铰接块，11-伸缩调节杆，12-角度调节联动臂，13-电动伸缩杆，14-调节连接块，15-夹持臂固定块，16-夹持电机，17-异形齿轮盘，18-铰接杆，19-夹持头，20-第一角度调节电机，21-固定孔，22-固定臂，23-双头电机架，24-调节转杆，25-调节内顶杆，26-调节外顶杆，27-双头电机，28-收纳槽，29-限位环形槽，30-调节块，31-中空外固定板，32-内滑动挡板，33-铰接块，34-复位弹簧，35-连接块，36-防滑凸粒。
具体实施方式
为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1-图9所示，本实施例提供的一种水下机器人的多自由度机械手，包括固定环4，固定环4的底部开设有与固定环4同心的限位环形槽29，且在限位环形槽29内侧插入有旋转限位盘组件，固定环4的内侧沿固定环4内环部设有旋转电机架组件，沿固定环4顶环部设有固定架组件，旋转电机架组件的底中部安装有旋转电机组件，且旋转电机组件的输出端与旋转限位盘组件顶中部固定并可驱动旋转限位盘组件旋转，旋转限位盘组件外边部等角度固定有侧铰接块10，侧铰接块10上设有第一角度调节电机组件，且第一角度调节电机组件贯穿侧铰接块10安装有收纳臂2，收纳臂2顶部开设有两组收纳槽28，收纳槽28的内侧设有可在收纳槽28内侧滑动密封的调节密封板组件，收纳臂2远离侧铰接块10的一端中部安装有双头电机组件，双头电机组件的输出端安装有角度调节联动臂12，角度调节联动臂12一侧的端部铰接有调节连接块14，调节连接块14的一侧固定有电动伸缩杆13，电动伸缩杆13的输出端安装有夹持臂组件，收纳臂2远离侧铰接块10的一端且位于双头电机组件上方设有滑动调节杆组件，双头电机组件上设有可调节滑动调节杆组件打开调节密封板组件的伸缩调节杆组件。
总工作原理：将螺杆贯穿固定架组件可将本装置固定在潜水设备外侧，然后和潜水设备一起进入水下进行作业，通过启动夹持臂组件可实现对所要采集的物体进行夹持，然后再启动双头电机组件带动角度调节联动臂12旋转使其伸缩调节杆组件推动滑动调节杆组件运动，通过滑动调节杆组件的运动从而打开调节密封板组件，然后将采集的物体通过夹持臂组件放入至收纳槽28内，然后复位双头电机组件实现了机械臂自身可实现对采集物体收纳的功能，而且该装置可以随意组合现有的潜水设备上也便于拆卸，另外可启动旋转电机组件带动旋转限位盘组件旋转，从而对夹持臂组件进行方位调节，另外在旋转限位盘组件上设有多组第一可以一个损坏其他继续使用的功能，第二则是可以对整个面进行夹持，效率更高。
在本实施例中，旋转限位盘组件包括倒锥型旋转盘1和限位滑杆3，限位滑杆3设有多组，且限位滑杆3的一端插入至限位环形槽29的内侧并可在限位环形槽29内侧滑动，限位滑杆3的另一端安装有倒锥型旋转盘1，旋转电机架组件包括电机固定架7和固定臂22，固定环4的内壁沿固定环4环部等角度安装有固定臂22，固定臂22延展向固定环4圆心的一端安装有电机固定架7，且电机固定架7的底部安装有旋转电机组件，旋转电机组件包括旋转电机8和输出转轴9，旋转电机8安装在电机固定架7的底中部处，旋转电机8的输出端安装有输出转轴9，输出转轴9的底部与倒锥型旋转盘1的顶中部固定，固定架组件包括固定杆5、固定盘6和固定孔21，固定杆5安装在固定环4顶环部处，且固定杆5远离固定环4的一端安装有固定盘6，固定盘6的顶部靠近固定盘6边部处等角度开设有多组固定孔21。
局部工作原理：启动旋转电机8带动输出转轴9运动，通过输出转轴9带动倒锥型旋转盘1旋转，通过倒锥型旋转盘1可带动夹持臂组件旋转，通过螺杆贯穿固定孔21将固定盘6固定在潜水设备外侧，在倒锥型旋转盘1旋转的时候通过限位滑杆3插入至限位环形槽29实现在倒锥型旋转盘1旋转的时候进行限位，采用固定臂22延展向固定环4圆心的一端安装有电机固定架7实现进一步固定稳定的功能。
其中旋转电机8外部是套有防水组件的，且采用的是现有技术中常用的防水组件来对旋转电机8进行防水，属于现有技术的应用。
在本实施例中，第一角度调节电机组件包括第一角度调节电机20、铰接块33和调节转轴，第一角度调节电机20安装在侧铰接块10的一侧中部处，第一角度调节电机20的输出端贯穿侧铰接块10安装有调节转轴，调节转轴的外侧固定有铰接块33，铰接块33的一端安装有收纳臂2。
局部工作原理：通过启动第一角度调节电机20带动调节转轴运动，通过调节转轴带动铰接块33旋转，通过铰接块33带动收纳臂2调节。
在本实施例中，调节密封板组件包括中空外固定板31、内滑动挡板32和复位弹簧34，收纳槽28的内侧端部固定有中空外固定板31，中空外固定板31的内端部等间距安装有复位弹簧34，复位弹簧34的另一端安装有内滑动挡板32，且内滑动挡板32的另一端贯穿中空外固定板31，双头电机组件包括双头电机架23、双头电机27和调节转杆24，双头电机架23安装在收纳臂2远离侧铰接块10的一端中部处，双头电机架23的内侧中部固定有双头电机27，双头电机27的输出端安装有调节转杆24，调节转杆24的外侧端部固定有角度调节联动臂12，滑动调节杆组件包括连接块35和伸缩调节杆11，收纳臂2上的收纳槽28之间开设有槽口，且槽口内插入有连接块35，连接块35的两端与内滑动挡板32的内侧固定，连接块35的一侧中部贯穿收纳臂2安装有伸缩调节杆11，且伸缩调节杆11可在收纳臂2内侧内滑动，伸缩调节杆11底中部处安装有调节块30，伸缩调节杆组件包括调节外顶杆26、调节内顶杆25和调节弹簧，调节外顶杆26安装在调节转杆24的外侧中部处，且调节外顶杆26的内底部设有调节弹簧，调节弹簧的另一端安装有调节内顶杆25，且调节内顶杆25的另一端贯穿调节外顶杆26与伸缩调节杆11和调节块30相互配合。
启动双头电机27带动调节转杆24运动，通过调节转杆24带动角度调节联动臂12旋转，同时在调节转杆24的旋转情况下还带动调节外顶杆26旋转，通过调节外顶杆26带动调节内顶杆25旋转，使其调节内顶杆25触碰并挤压调节块30，使其带动伸缩调节杆11回收至收纳臂2内，然后通过连接块35带动内滑动挡板32在中空外固定板31运动，从而打开对收纳槽28的密封。
在本实施例中，夹持臂组件包括夹持臂固定块15、夹持电机16、异形齿轮盘17、铰接杆18、夹持头19和防滑凸粒20，夹持臂固定块15一侧的边部固定有夹持电机16，夹持电机16的输出端贯穿夹持臂固定块15安装有一组异形齿轮盘17，且异形齿轮盘17的外侧啮合另一组异形齿轮盘17，两组异形齿轮盘17的端部啮合有夹持头19的侧中部，且夹持头19的内端部插入至夹持臂固定块15内侧并与夹持臂固定块15内侧啮合，铰接杆18的一端铰接在夹持臂固定块15的另一侧边部处，铰接杆18的另一端铰接在夹持头19外侧的中部处，夹持头19的内侧等间距铺设有防滑凸粒36。
启动夹持电机16带动异形齿轮盘17转动，通过异形齿轮盘17带动夹持头19调节，通过夹持头19实现对物品的夹持。
在本实施例中，倒锥型旋转盘1、固定环4、固定杆5和固定盘6皆采用耐腐蚀金属制备而成。
以上，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种水下机器人的多自由度机械手，其特征在于：包括固定环（4），所述固定环（4）的底部开设有与所述固定环（4）同心的限位环形槽（29），且在所述限位环形槽（29）内侧插入有旋转限位盘组件，所述固定环（4）的内侧沿所述固定环（4）内环部设有旋转电机架组件，沿所述固定环（4）顶环部设有固定架组件，所述旋转电机架组件的底中部安装有旋转电机组件，且所述旋转电机组件的输出端与所述旋转限位盘组件顶中部固定并可驱动所述旋转限位盘组件旋转，所述旋转限位盘组件外边部等角度固定有侧铰接块（10），所述侧铰接块（10）上设有第一角度调节电机组件，且所述第一角度调节电机组件贯穿所述侧铰接块（10）安装有收纳臂（2），所述收纳臂（2）顶部开设有两组收纳槽（28），所述收纳槽（28）的内侧设有可在所述收纳槽（28）内侧滑动密封的调节密封板组件，所述收纳臂（2）远离所述侧铰接块（10）的一端中部安装有双头电机组件，所述双头电机组件的输出端安装有角度调节联动臂（12），所述角度调节联动臂（12）一侧的端部铰接有调节连接块（14），所述调节连接块（14）的一侧固定有电动伸缩杆（13），所述电动伸缩杆（13）的输出端安装有夹持臂组件，所述收纳臂（2）远离所述侧铰接块（10）的一端且位于所述双头电机组件上方设有滑动调节杆组件，所述双头电机组件上设有可调节滑动调节杆组件打开调节密封板组件的伸缩调节杆组件。
2.根据权利要求1所述的一种水下机器人的多自由度机械手，其特征在于：所述旋转限位盘组件包括倒锥型旋转盘（1）和限位滑杆（3），所述限位滑杆（3）设有多组，且所述限位滑杆（3）的一端插入至所述限位环形槽（29）的内侧并可在所述限位环形槽（29）内侧滑动，所述限位滑杆（3）的另一端安装有倒锥型旋转盘（1）。
3.根据权利要求2所述的一种水下机器人的多自由度机械手，其特征在于：所述旋转电机架组件包括电机固定架（7）和固定臂（22），所述固定环（4）的内壁沿所述固定环（4）环部等角度安装有固定臂（22），所述固定臂（22）延展向所述固定环（4）圆心的一端安装有电机固定架（7），且所述电机固定架（7）的底部安装有旋转电机组件。
4.根据权利要求3所述的一种水下机器人的多自由度机械手，其特征在于：所述旋转电机组件包括旋转电机（8）和输出转轴（9），所述旋转电机（8）安装在所述电机固定架（7）的底中部处，所述旋转电机（8）的输出端安装有输出转轴（9），所述输出转轴（9）的底部与所述倒锥型旋转盘（1）的顶中部固定。
5.根据权利要求4所述的一种水下机器人的多自由度机械手，其特征在于：所述固定架组件包括固定杆（5）、固定盘（6）和固定孔（21），所述固定杆（5）安装在所述固定环（4）顶环部处，且所述固定杆（5）远离所述固定环（4）的一端安装有固定盘（6），所述固定盘（6）的顶部靠近所述固定盘（6）边部处等角度开设有多组固定孔（21）。
6.根据权利要求5所述的一种水下机器人的多自由度机械手，其特征在于：所述第一角度调节电机组件包括第一角度调节电机（20）、铰接块（33）和调节转轴，所述第一角度调节电机（20）安装在所述侧铰接块（10）的一侧中部处，所述第一角度调节电机（20）的输出端贯穿所述侧铰接块（10）安装有调节转轴，所述调节转轴的外侧固定有铰接块（33），所述铰接块（33）的一端安装有收纳臂（2）。
7.根据权利要求6所述的一种水下机器人的多自由度机械手，其特征在于：所述调节密封板组件包括中空外固定板（31）、内滑动挡板（32）和复位弹簧（34），所述收纳槽（28）的内侧端部固定有中空外固定板（31），所述中空外固定板（31）的内端部等间距安装有复位弹簧（34），所述复位弹簧（34）的另一端安装有内滑动挡板（32），且所述内滑动挡板（32）的另一端贯穿所述中空外固定板（31）。
8.根据权利要求7所述的一种水下机器人的多自由度机械手，其特征在于：所述双头电机组件包括双头电机架（23）、双头电机（27）和调节转杆（24），所述双头电机架（23）安装在所述收纳臂（2）远离所述侧铰接块（10）的一端中部处，所述双头电机架（23）的内侧中部固定有双头电机（27），所述双头电机（27）的输出端安装有调节转杆（24），所述调节转杆（24）的外侧端部固定有角度调节联动臂（12）。
9.根据权利要求8所述的一种水下机器人的多自由度机械手，其特征在于：所述夹持臂组件包括夹持臂固定块（15）、夹持电机（16）、异形齿轮盘（17）、铰接杆（18）、夹持头（19）和防滑凸粒（20），所述夹持臂固定块（15）一侧的边部固定有夹持电机（16），所述夹持电机（16）的输出端贯穿所述夹持臂固定块（15）安装有一组异形齿轮盘（17），且所述异形齿轮盘（17）的外侧啮合另一组异形齿轮盘（17），两组异形齿轮盘（17）的端部啮合有夹持头（19）的侧中部，且所述夹持头（19）的内端部插入至所述夹持臂固定块（15）内侧并与所述夹持臂固定块（15）内侧啮合，所述铰接杆（18）的一端铰接在所述夹持臂固定块（15）的另一侧边部处，所述铰接杆（18）的另一端铰接在所述夹持头（19）外侧的中部处，所述夹持头（19）的内侧等间距铺设有防滑凸粒（36）。
10.根据权利要求9所述的一种水下机器人的多自由度机械手，其特征在于：所述滑动调节杆组件包括连接块（35）和伸缩调节杆（11），所述收纳臂（2）上的收纳槽（28）之间开设有槽口，且所述槽口内插入有连接块（35），所述连接块（35）的两端与所述内滑动挡板（32）的内侧固定，所述连接块（35）的一侧中部贯穿所述收纳臂（2）安装有伸缩调节杆（11），且所述伸缩调节杆（11）可在所述收纳臂（2）内侧内滑动，所述伸缩调节杆（11）底中部处安装有调节块（30）。
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