CN115648233A - 一种抓网机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水下网衣清洗机器人的技术领域，更具体地，涉及一种抓网机械手，包括多个弹性的指条、软管、控制阀及基座；所述指条设于基座顶部，所述控制阀设于基座底部；所述指条未受外力时在自身的弹力作用下保持弯曲状态；所述软管沿指条的延伸方向贴合设置在指条上；所述控制阀上设有出口、进口及排口，所述进口与外界高压流体相连通，所述软管的一端封闭，另一端与出口相连通，当软管内通入高压流体时，软管带动指条呈伸直状态；所述控制阀用于控制将出口与进口连通，或将出口与排口连通。水下网衣机器人可以利用机械手将待清洗的网衣进行固定，然后再清洗网衣，能够防止网衣在清洗过程中飘动，提升水下机器人清洗网衣的效率。

Description

一种抓网机械手

技术领域

本发明涉及水下网衣清洗机器人的技术领域，更具体地，涉及一种抓网机械手。

背景技术

海洋占据地球表面71％面积，中国有绵长的海岸线，近海及深海资源非常丰富。近年来，我国近海与深海养殖产业规模越来越大，从传统网箱到特种网箱，从养殖平台到养殖工船，各类海洋养殖技术高速发展应用。水产养殖业一直面临着附着生物污染问题，无论是网箱还是养殖平台，无论近海还是深海，凡浸泡在水下的部分都极易遭受海洋生物附着。海草、贝类等海生物附着滋生后，导致网眼堵塞，使得养殖区内水体氧含量下降，水体流动性下降，造成养殖生物大批量死亡。附着在养殖平台或养殖工船上的海生物还增加了设施的负重，降低了稳定性与抗风暴能力，水下长满海生物的网衣也会增大水流阻力，使得网衣抗风暴能力急剧下降，风暴来临时会造成极大经济损失。

传统的清洗方式主要靠人工拖拽上岸后晾晒或者高压水冲洗，耗费大量的人力物力，清洗时间漫长，并且需要等网内没有养殖物后才可实施。另一种方法是派遣潜水员下水，每隔几天对网箱进行冲洗，预防海生物在网衣上的附着生长，这种方式十分耗费人力，且一旦附着上海生物后，用普通的冲水办法很难清除，效率低成本高。

现有一种水下网衣清洗机器人，包括底盘、行走机构、控制器、视频监控探头、螺旋桨推进器和旋转清洗头，底盘用于安装行走机构、控制器、视频监控探头、螺旋桨推进器和旋转清洗头，行走机构用于带动机器人在挂网上移动，动力传动装置用于给行走机构提供动力，视频监控探头用于收集机器人周围的图像信息，螺旋桨推进器用于推动机器人附着在挂网上，旋转清洗头用于产生含空化气泡的高压水，行走机构安装在底盘上，螺旋桨推进器安装在底盘的侧边，旋转清洗头安装在底盘的下方。

上述现有的水下网衣清洗机器人虽然可以无需人工即可清洗水下的网衣，但是其在清洗作业的过程中，网衣易因为清洗时的受力而不断地朝向远离清洗机器人的方向飘动，对水下网衣清洗机器人的清洗作业造成了很大的困扰。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的网衣易在清洗过程中飘动，不利于水下网衣清洗机器人的清洗作业的问题，提供一种抓网机械手。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种抓网机械手，包括多个弹性的指条、软管、控制阀及基座；所述指条设于基座顶部，所述控制阀设于基座底部；所述指条未受外力时在自身的弹力作用下保持弯曲状态；所述软管沿指条的延伸方向贴合设置在指条上；所述控制阀上设有出口、进口及排口，所述进口与外界高压流体相连通，所述软管的一端封闭，另一端与出口相连通，当软管内通入高压流体时，软管带动指条呈伸直状态；所述控制阀用于控制将出口与进口连通，或将出口与排口连通。

控制阀将出口与进口连通时，高压流体通过出口进入软管，充盈高压流体的软管将达到“绷直”的状态，由于软管与指条是贴合的，软管展开绷直的过程中将带动指条逐渐从弯曲的状态变为伸直的状态，伸直状态下的指条能够插入网衣的网洞中，然后控制阀将出口与排口连通，软管内的高压流体从排口排出，软管恢复较为柔软的状态，此时指条在自身弹力的作用下再次弯曲，将网衣钩挂固定，防止网衣飘动。

进一步地，所述软管穿设于指条内部。

进一步地，所述指条包括第一指节、第二指节及第三指节；所述第一指节的一端与基座铰接，另一端与第二指节铰接，所述第二指节远离第一指节的一端与第三指节铰接；第一指节与基座之间、第二指节与第一指节之间、第三指节与第二指节之间皆设有扭簧；所述第一指节在扭簧的弹力作用下转动，与基座之间保持一定角度；所述第二指节在扭簧的弹力作用下转动，与第一指节之间保持一定角度；所述第三指节在扭簧的弹力作用下转动，与第一指节之间保持一定角度。

进一步地，多个所述指条在基座上呈环状排列，且相邻两指条之间的距离均相等。

进一步地，所述扭簧包括第一扭簧、第二扭簧及第三扭簧；所述第一扭簧的一个扭杆与基座抵接，另一个扭杆与第一指节抵接；所述第二扭簧的一个扭杆与第一指节抵接，另一个扭杆与第二指节抵接；所述第三扭簧的一个扭杆与第二指节抵接，另一端与第三指节抵接；所述第一指节在扭簧的作用下朝向基座外侧转动；所述第二指节在第二扭簧的弹力作用下朝向与第一指节相反的方向转动；多个所述指条的第三指节在第三扭簧的弹力作用下相互抵接。

进一步地，所述第三指节呈锥体状，所述第三指节包括锥尖部、与第三扭簧连接的连接部；所述锥尖部位于连接部的顶端。

进一步地，多个所述第三指节的锥尖部在软管未通入高压流体时相互抵接。

进一步地，所述基座包括端部与多个支部，多个所述支部设置于端部顶部；多个所述指条一一对应地铰接在多个所述支部的顶部；所述支部的内部设有通道，所述软管与通道相连通；所述端部设有进排道，多个所述支部内的通道均与所述进排道相连通，所述进排道与控制阀的出口相连通。

另一方面，本发明还提供一种具有所述的抓网机械手的水下网衣清洗机器人的使用方法，其特征在于，包括如下步骤:

S1.控制阀将出口与进口连通，使水下网衣清洗机器人内部的高压流体依次通过进口、出口而进入软管，弯曲的软管内充盈高压流体后延展为伸直状态，软管延展的过程中带动指条克服弹力而使指条伸直；

S2.水下网衣清洗机器人控制机械手的方向，使每个伸直的指条分别对准待清洗网衣的一个网洞，然后水下网衣清洗机器人向待清洗网衣移动，直至指条插入待清洗网衣的网洞中；

S3.控制阀将出口与排口连通，使软管内的高压流体通过排口流出，指条在自身弹力作用下恢复弯曲状态，弯曲的指条勾住网衣，此时水下网衣清洗机器人即可开始清洗相邻两个机械手之间的部分网衣，至该部分网衣被清洗干净；

S4.控制阀再次将出口与进口连通，使软管带动指条克服弹力而使指条伸直，然后水下网衣清洗机器人向远离网衣的方向移动，使得指条从网衣的网洞中脱出，直至机械手与被清洗干净的部分网衣分离，水下网衣清洗机器人再移动至靠近网衣未清洗的部分的位置处；

S5.重复S1-S4，直至整个网衣被清洗干净。

进一步地，所述高压流体为高压水。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.水下网衣机器人可以利用机械手将待清洗的网衣进行固定，然后再清洗网衣，能够防止网衣在清洗过程中飘动，提升水下机器人清洗网衣的效率；

2.通过将第三指节设置成锥体状，第三指节的锥尖部由于近似一个点，使得指条在插入网衣的网眼的过程，能够避免第三指节与网衣发生碰撞而阻止指条顺利插入网眼；

3.第二指节在第二扭簧的弹力作用下朝向与第一指节相反的方向转动；多个所述指条的第三指节在第三扭簧的弹力作用下相互抵接，使得多个弯曲的指条形成中间具有一定空间的球状，从而能够将较大面积的网衣抓取在多个指条之间，抓取较大面积的网衣能够起到更好的固定效果；

4.相互地接的第三指节能够防止被指条抓取的网衣脱落。

附图说明

图1是本发明一种抓网机械手实施例中指条在弯曲状态时的结构示意图；

图2是本发明一种抓网机械手实施例中指条在伸直状态时的结构示意图；

图3是本发明一种抓网机械手实施例中指条的内部结构图；

图4是本发明一种抓网机械手实施例中控制阀的内部结构图；

图5是本发明一种抓网机械手实施例3的流程图。

附图中：1、指条；11、第一指节；12、第二指节；13、第三指节；131、锥尖部；132、连接部；14、第一扭簧；15、第二扭簧；16、第三扭簧；2、软管；3、控制阀；31、出口；32、进口；33、排口；4、基座；41、支部；42、端部；421、进排道。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1

参照图1至图4，为本发明一种抓网机械手的实施例1，包括多个弹性的指条1、软管2、控制阀3及基座4；所述指条1设于基座4顶部，所述控制阀3设于基座4底部；所述指条1未受外力时在自身的弹力作用下保持弯曲状态；所述软管2沿指条1的延伸方向贴合设置在指条1上；所述控制阀3上设有出口31、进口32及排口33，所述进口32与外界高压流体相连通，所述软管2的一端封闭，另一端与出口31相连通，当软管2内通入高压流体时，软管2带动指条1呈伸直状态；所述控制阀3用于控制将出口31与进口32连通，或将出口31与排口33连通。

具体来说，控制阀3为二位二通换向阀。控制阀3将出口31与进口32连通时，高压流体通过出口31进入软管2，充盈高压流体的软管2将达到“绷直”的状态，由于软管2与指条1是贴合的，软管2展开绷直的过程中将带动指条1逐渐从弯曲的状态变为伸直的状态，伸直状态下的指条1能够插入网衣的网洞中，然后控制阀3将出口31与排口33连通，软管2内的高压流体从排口33排出，软管2恢复较为柔软的状态，此时指条1在自身弹力的作用下再次弯曲，将网衣钩挂固定，防止网衣飘动。

本实施例中，所述软管2穿设于指条1内部，软管2沿指条1的中轴线设置在指条1内部。如此设置，使得软管2内在充盈高压流体时，软管2能够从指条1内部带动指条1伸直，使得指条1伸直的过程中受力更为均匀。

本实施例中，所述指条1包括第一指节11、第二指节12及第三指节13；所述第一指节11的一端与基座4铰接，另一端与第二指节12铰接，所述第二指节12远离第一指节11的一端与第三指节13铰接；第一指节11与基座4之间、第二指节12与第一指节11之间、第三指节13与第二指节12之间皆设有扭簧；所述第一指节11在扭簧的弹力作用下转动，与基座4之间保持一定角度；所述第二指节12在扭簧的弹力作用下转动，与第一指节11之间保持一定角度；所述第三指节13在扭簧的弹力作用下转动，与第一指节11之间保持一定角度。

具体来说，第一指节11、第二指节12皆呈长方体状，第一指节11与第二指节12的形状大小相同，且当指条1呈伸直状态时，第一指节11及第二指处于同轴状态。软管2内未充盈高压流体时，第一指节11、第二指节12及第三指节13在扭簧的弹力作用下而转动弯曲，从而能够将网衣钩挂固定。当软管2充盈有高压流体时，软管2将克服扭簧的弹力，从而带动第一指节11、第二指节12及第三指节13转动至伸直状态。由于第一指节11、第二指节12在指条1伸直时为同轴状态，同时第一指节11及第二指节12形状大小相同，从而使得伸直状态的指条1的外表面能够尽可能地平整，防止指条1在网眼中抽插时将网衣刮损。

本实施例中，多个所述指条1在基座4上呈环状排列，且相邻两指条1之间的距离均相等。具体来说，指条1的数量为三个，相邻两个指条1之间的夹角为一百二十度，使得三个指条1的连线形成等边三角形。指条1的数量为三个，能够在减小指条1数量的条件下，保证机械手能够将网衣固定牢靠。

本实施中，所述扭簧包括第一扭簧14、第二扭簧15及第三扭簧16；所述第一扭簧14的一个扭杆与基座4抵接，另一个扭杆与第一指节11抵接；所述第二扭簧15的一个扭杆与第一指节11抵接，另一个扭杆与第二指节12抵接；所述第三扭簧16的一个扭杆与第二指节12抵接，另一端与第三指节13抵接；所述第一指节11在扭簧的作用下朝向基座4外侧转动；所述第二指节12在第二扭簧15的弹力作用下朝向与第一指节11相反的方向转动；多个所述指条1的第三指节13在第三扭簧16的弹力作用下相互抵接。

具体来说，第一指节11的底面靠近外侧的位置处与基座4铰接，第一扭簧14套设在第一指节11与基座4铰接处的转杆上，从而使得指条1处于弯曲状态时，第一指节11的底面不会因与基座4抵接而阻挡第一指节11的正常转动。第二指节12的底面靠近内侧的位置处与第一指节11顶面靠近内侧的位置处铰接，第二扭簧15套设在第二指节12与第一指节11铰接处的转杆上，从而使得指条1处于弯曲状态时，第二指节12的底面不会因与第一指节11的顶面抵接而阻挡第二指节12的正常转动。第三指节13的底面靠近内侧的位置处与第二指节12顶面靠近内侧的位置处铰接，第三扭簧16套设在第二指节12与第一指节11铰接处的转杆上，从而使得指条1处于弯曲状态时，第三指节13的底面不会因与第二指节12的顶面抵接而阻挡第三指节13的正常转动。第一指节11、第二指节12朝向不同的方向转动，能够使得软管2在未通入高野流体时，整个机械手中间呈现出近似球状的空间，进而使得机械手能够抓住较多的网衣，保证抓取的更加更牢固。相互抵接的第三指节13能够防止机械手在抓固网衣时，网衣从机械手中脱出。

本实施例中，所述基座4包括端部42与多个支部41，多个所述支部41设置于端部42顶部；多个所述指条1一一对应地铰接在多个所述支部41的顶部；所述支部41的内部设有通道，所述软管2与通道相连通；所述端部42设有进排道421，多个所述支部41内的通道均与所述进排道421相连通，所述进排道421与控制阀3的出口31相连通。

具体来说，端部42呈圆台状，端部42的面积较大的轴向面为顶面，支部41焊接在端部42的顶面上，支部41的数量为三个，支部41呈环状排列在端部42的顶部，支部41与第一指节11一一对应，第一指节11铰接在支部41远离端部42的顶面上。进排道421沿端部42的中轴线贯穿开设，三根软管2一一对应与在三个支部41的通道连通，高压流体通过进排道421进入通道，再通过通道进入三根软管2内。进排道421通过管道与控制阀3的出口31连通，控制阀3可以设置在水下网衣清洗机器人的内部。

实施例2

本实施例为本发明一种抓网机械手的实施例2，本实施例与实施例1的区别在于，所述第三指节13呈锥体状，所述第三指节13包括锥尖部131、与第三扭簧16连接的连接部132；所述锥尖部131位于连接部132的顶端，第三指节13的锥尖部131在软管2未通入高压流体时相互抵接。具体来说，第三指节13呈四棱锥状。第三指节13的锥尖部131由于近似一个点，使得指条1在插入网衣的网眼的过程，能够避免第三指节13与网衣发生碰撞而阻止指条1顺利插入网眼。

实施例3

参照图5，本实施例为一种具有如实施例2所述的抓网机械手的水下网衣清洗机器人的使用方法，包括如下步骤：

S1.控制阀3将出口31与进口32连通，使水下网衣清洗机器人内部的高压流体依次通过进口32、出口31而进入软管2，弯曲的软管2内充盈高压流体后延展为伸直状态，软管2延展的过程中带动第一指节11、第二指节12及第三指节13克服第一扭簧14、第二扭簧15及第三扭簧16的弹力而转动至第一指节11、第二指节12、第三指节13位于同一轴线上，从而使得指条1呈伸直状态；

S2.水下网衣清洗机器人控制机械手的方向，使每个伸直的指条1分别对准待清洗网衣的一个网洞，然后水下网衣清洗机器人向待清洗网衣移动，直至指条1插入待清洗网衣的网洞中；

S3.控制阀3将出口31与排口33连通，使软管2内的高压流体通过排口33流出至水体中，指条1在自身弹力作用下恢复弯曲状态，弯曲的指条1勾住网衣，此时水下网衣清洗机器人即可开始清洗相邻两个机械手之间的部分网衣，至该部分网衣被清洗干净；

S4.控制阀3再次将出口31与进口32连通，使软管2内再次充盈高压流体，并带动指条1伸直，然后水下网衣清洗机器人向远离网衣的方向移动，使得指条1从网衣的网洞中逐渐脱出，直至机械手与被清洗干净的部分网衣分离，水下网衣清洗机器人再移动至网衣未清洗的部分的位置处；

S5.重复S1-S4，直至整个网衣被清洗干净。

上述高压流体为高压水，由于水下网衣清洗机器人位于水下作业，利用书做为高压流体能够从周围水体中及时补充水，同时软管2排出高压水时，可以直接排放至水体中，无需担心污染环境。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抓网机械手，其特征在于，包括多个弹性的指条(1)、软管(2)、控制阀(3)及基座(4)；所述指条(1)设于基座(4)顶部，所述控制阀(3)设于基座(4)底部；所述指条(1)未受外力时在自身的弹力作用下保持弯曲状态；所述软管(2)沿指条(1)的延伸方向贴合设置在指条(1)上；所述控制阀(3)上设有出口(31)、进口(32)及排口(33)，所述进口(32)与外界高压流体相连通，所述软管(2)的一端封闭，另一端与出口(31)相连通，当软管(2)内通入高压流体时，软管(2)带动指条(1)呈伸直状态；所述控制阀(3)用于控制将出口(31)与进口(32)连通，或将出口(31)与排口(33)连通。

2.根据权利要求1所述的抓网机械手，其特征在于，所述软管(2)穿设于指条(1)内部。

3.根据权利要求2所述的抓网机械手，其特征在于，所述指条(1)包括第一指节(11)、第二指节(12)及第三指节(13)；所述第一指节(11)的一端与基座(4)铰接，另一端与第二指节(12)铰接，所述第二指节(12)远离第一指节(11)的一端与第三指节(13)铰接；第一指节(11)与基座(4)之间、第二指节(12)与第一指节(11)之间、第三指节(13)与第二指节(12)之间皆设有扭簧；所述第一指节(11)在扭簧的弹力作用下转动，与基座(4)之间保持一定角度；所述第二指节(12)在扭簧的弹力作用下转动，与第一指节(11)之间保持一定角度；所述第三指节(13)在扭簧的弹力作用下转动，与第一指节(11)之间保持一定角度。

4.根据权利要求3所述的抓网机械手，其特征在于，多个所述指条(1)在基座(4)上呈环状排列，且相邻两指条(1)之间的距离均相等。

5.根据权利要求4所述的抓网机械手，其特征在于，所述扭簧包括第一扭簧(14)、第二扭簧(15)及第三扭簧(16)；所述第一扭簧(14)的一个扭杆与基座(4)抵接，另一个扭杆与第一指节(11)抵接；所述第二扭簧(15)的一个扭杆与第一指节(11)抵接，另一个扭杆与第二指节(12)抵接；所述第三扭簧(16)的一个扭杆与第二指节(12)抵接，另一端与第三指节(13)抵接；所述第一指节(11)在扭簧的作用下朝向基座(4)外侧转动；所述第二指节(12)在第二扭簧(15)的弹力作用下朝向与第一指节(11)相反的方向转动；多个所述指条(1)的第三指节(13)在第三扭簧(16)的弹力作用下相互抵接。

6.根据权利要求5所述的抓网机械手，其特征在于，所述第三指节(13)呈锥体状，所述第三指节(13)包括锥尖部(131)、与第三扭簧(16)连接的连接部(132)；所述锥尖部(131)位于连接部(132)的顶端。

7.根据权利要求6所述的抓网机械手，其特征在于，多个所述第三指节(13)的锥尖部(131)在软管(2)未通入高压流体时相互抵接。

8.根据权利要求2所述的抓网机械手，其特征在于，所述基座(4)包括端部(42)与多个支部(41)，多个所述支部(41)设置于端部(42)顶部；多个所述指条(1)一一对应地铰接在多个所述支部(41)的顶部；所述支部(41)的内部设有通道，所述软管(2)与通道相连通；所述端部(42)设有进排道(421)，多个所述支部(41)内的通道均与所述进排道(421)相连通，所述进排道(421)与控制阀(3)的出口(31)相连通。

9.一种具有如权利要求1-8任一项所述的抓网机械手的水下网衣清洗机器人的使用方法，其特征在于，包括如下步骤:

S1.控制阀(3)将出口(31)与进口(32)连通，使水下网衣清洗机器人内部的高压流体依次通过进口(32)、出口(31)而进入软管(2)，弯曲的软管(2)内充盈高压流体后延展为伸直状态，软管(2)延展的过程中带动指条(1)克服弹力而使指条(1)伸直；

S2.水下网衣清洗机器人控制机械手的方向，使每个伸直的指条(1)分别对准待清洗网衣的一个网洞，然后水下网衣清洗机器人向待清洗网衣移动，直至指条(1)插入待清洗网衣的网洞中；

S3.控制阀(3)将出口(31)与排口(33)连通，使软管(2)内的高压流体通过排口(33)流出，指条(1)在自身弹力作用下恢复弯曲状态，弯曲的指条(1)勾住网衣，此时水下网衣清洗机器人即可开始清洗相邻两个机械手之间的部分网衣，至该部分网衣被清洗干净；

S4.控制阀(3)再次将出口(31)与进口(32)连通，使软管(2)带动指条(1)克服弹力而使指条(1)伸直，然后水下网衣清洗机器人向远离网衣的方向移动，使得指条(1)从网衣的网洞中脱出，直至机械手与被清洗干净的部分网衣分离，水下网衣清洗机器人再移动至网衣未清洗的部分的位置处；

S5.重复S1-S4，直至整个网衣被清洗干净。

10.根据权利要求9所述的水下网衣清洗机器人的使用方法，其特征在于，所述高压流体为高压水。

Images