CN117885125A - 水下大型目标物抓取用机械手装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水下大型目标物抓取用机械手装置，包括驱动部分和机械手部分，所述的驱动部分包括电机、蜗杆和蜗轮，水下电机的输出轴与蜗杆固连，蜗杆与蜗轮啮合；所述的机械手部分包括两个机械臂和两个机械手爪，其中一个机械手臂的一端固连涡轮，且涡轮与转轴同轴铰接，另一端安装有机械手爪；另一个机械手臂的一端与涡轮通过齿轮啮合，且与另一转轴同轴铰接，另一端安装有机械手爪；所述的两个机械手臂在机械手爪在电机驱动下闭合时，两个机械手爪相互交叉，将打捞目标环抱。本发明简单便携，能够对大型水下目标物进行快速有效地抓取。
Description
技术领域
本发明属于水下打捞领域，涉及一种水下打捞机械手。
背景技术
随着深海探测的深入，水下大型目标物的打捞技术发挥着越来越重要的作用。海况的复杂多变、洋流的扰动等因素都会对水下打捞作业带来极大的挑战与困难。国内外在深海大型水下目标物的打捞技术做了大量的研究，然而大多数产品利用水面母船携带进行打捞，这就需要母船航行至目标物上方水域，这种打捞方式自动化水平低，没有达到理想的打捞效果。
专利CN2017108439769“水下异物打捞机械手装置”公开了一种带有摄像头的打捞机械手，包括机械爪松开键、机械爪闭合键、手柄、脐带缆、机械手主体、机械爪Ⅰ、机械爪Ⅱ、伸缩电机Ⅰ和伸缩电机Ⅱ；机械爪Ⅰ、伸缩电机Ⅰ一端分别与机械手主体一侧连接且机械爪Ⅰ位于伸缩电机Ⅰ下方，伸缩电机Ⅰ另一端与机械爪Ⅰ中部连接，机械爪Ⅱ、伸缩电机Ⅱ一端分别与机械手主体另一侧连接且机械爪Ⅱ位于伸缩电机Ⅱ下方，伸缩电机Ⅱ另一端与机械爪Ⅱ中部连接，机械爪松开键通过电机控制器控制与脐带缆连接的伸缩电机Ⅰ和伸缩电机Ⅱ进行收缩运动，通过伸缩电机Ⅰ和伸缩电机Ⅱ的收缩运动带动机械爪Ⅰ和机械爪Ⅱ张开，机械爪闭合键通过电机控制器控制与脐带缆连接的伸缩电机Ⅰ和伸缩电机Ⅱ进行伸展运动，通过伸缩电机Ⅰ和伸缩电机Ⅱ的伸展运动带动机械爪Ⅰ和机械爪Ⅱ闭合。该发明采用电机驱动机械爪闭合，两个机械爪之间的抓握力受限于电机的输出功率以及机械爪端面与被抓握物体之间的摩擦系数，对于水下大型目标的打捞无能为力。
专利202210708607“水下航行器打捞作业机械手”公开了一种带有保护装置的水下机械手，在用于抓握的弧形夹板上安装了多个防滑条，但其实质仍然受限于弧形夹板与被抓握物体之间的摩擦系数，当打捞水下大型目标物时，机械手能够握紧并上提的重量有限。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种水下大型目标物抓取用机械手装置，将传感器部分、驱动部分以及机械手部分都固定在一起，能够对大型水下目标物进行快速有效地抓取。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水下打捞机械手，包括驱动部分和机械手部分。
所述的驱动部分包括电机、蜗杆和蜗轮，所述水下电机的输出轴与所述的蜗杆固连，所述的蜗杆与所述的蜗轮啮合；所述的机械手部分包括两个机械臂和两个机械手爪，其中一个机械手臂的一端固连涡轮，且涡轮与转轴同轴铰接，另一端安装有机械手爪；另一个机械手臂的一端与涡轮通过齿轮啮合，且与另一转轴同轴铰接，另一端安装有机械手爪；所述的两个机械手臂在机械手爪在电机驱动下闭合时，两个机械手爪相互交叉，将打捞目标环抱。
所述的机械手爪包括两根机械手指，相互之间呈设定夹角，且两根机械手指不在同一水平面上。
所述的两个机械手臂在机械手爪在电机驱动下闭合时，两个机械手爪相互交叉，四根机械手指之间形成的环形结构卡紧对水下目标的蘑菇头结构。
本发明还包括传感器部分，所述的传感器包括水下相机和声纳，通过支撑杆连接所述的法兰盘。
本发明还包括防护栏，呈环形结构，围绕在机械手臂活动区域的外侧，内径大于两个机械手臂张开的最大距离。
所述的转轴安装在防护箱内，所述的电机、蜗杆和防护箱均通过同一法兰盘安装在水下航行器底部。
本发明的有益效果是：
(1)通过环抱的方式抓取打捞目标，对打捞目标施加作用力的方向是自下而上，电机仅负责驱动机械臂运动，而不负责夹紧打捞目标，对打捞目标施加向上的力量大小取决于机械臂的结构强度以及连接强度，相比较现有技术中通过夹持的方式，能够打捞更大更重的水下目标。
(2)将传感器部分、驱动部分以及机械手部分都固定在一个法兰盘上，便于与专用的ROV进行固定连接，从而达到可以携带的效果。
(3)可以通过水下打捞机械手携带的声纳以及水下相机对水下目标分别进行远距离和近距离探测，达到动态搜索目标的效果。
(4)通过使用两个机械手爪进行配合的方式，能够对大型水下目标物进行快速有效地抓取。
附图说明
图1为本发明所提出的水下打捞机械手总体模型轴测图；
图2为本发明所提出的水下打捞机械手执行部分模型轴测图；
图3为本发明所提出的水下打捞机械手张开准备抓取目标示意图；
图4为本发明所提出的水下打捞机械手抓住目标后示意图。
图中，1-水下相机；2-支撑杆；3-声纳；4-法兰盘；5-防护栏；6-防护箱；7-电机吊架；8-水下电机；9-蜗杆吊架；10-蜗杆；11-蜗轮；12-右侧转轴；13-左侧转轴；14-轴端挡圈；15-右侧机械臂；16-右侧机械手爪；17-左侧机械臂；18-左侧机械手爪；19-水下目标。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明提供一种水下打捞机械手，包括驱动部分和机械手部分。
所述的驱动部分包括电机、蜗杆和蜗轮，所述水下电机的输出轴与所述的蜗杆固连，所述的蜗杆与所述的蜗轮啮合；所述的机械手部分包括两个机械臂和两个机械手爪，其中一个机械手臂的一端固连涡轮，且涡轮与转轴同轴铰接，另一端安装有机械手爪；另一个机械手臂的一端与涡轮通过齿轮啮合，且与另一转轴同轴铰接，另一端安装有机械手爪；所述的两个机械手臂在机械手爪在电机驱动下闭合时，两个机械手爪相互交叉，将打捞目标环抱。
所述的机械手爪包括两根机械手指，相互之间呈设定夹角，且两根机械手指不在同一水平面上。
所述的两个机械手臂在机械手爪在电机驱动下闭合时，两个机械手爪相互交叉，四根机械手指之间形成的环形结构卡紧对水下目标的蘑菇头结构。
本发明还包括传感器部分，所述的传感器包括水下相机和声纳，通过支撑杆连接所述的法兰盘。
本发明还包括防护栏，呈环形结构，围绕在机械手臂活动区域的外侧，内径大于两个机械手臂张开的最大距离。
所述的转轴安装在防护箱内，所述的电机、蜗杆和防护箱均通过同一法兰盘安装在水下航行器底部。
本发明的实施例如图1所示，提供一种水下打捞机械手，针对具有蘑菇头特征的目标物，主要包括传感器部分、开合驱动部分、机械手部分，所述整个水下打捞机械手通过所述法兰盘4固连在水下航行器底部。
所述传感器部分主要包括对称分布的水下相机1以及声纳3，所述水下相机1和声纳3分别通过支撑杆3与所述法兰盘4固定在一起，所述水下打捞机械手周围有一层防护栏5，用于防止机械手在水下作业过程中发生碰撞。
如图2所示，所述驱动部分包括水下电机8、蜗杆10、蜗轮11组成，所述水下电机8通过电机吊架7与所述法兰盘4固定在一起，所述水下电机8输出轴与所述蜗杆10固连在一起，所述蜗杆10通过蜗杆吊架9与所述法兰盘4固定在一起，所述蜗轮11与右侧转轴12通过键固定连接在一起，所述右侧转轴12与所述防护箱6通过转动副连接在一起，并且通过轴端挡圈14限制轴向移动，所述蜗杆10与所述蜗轮11通过齿轮副啮合在一起。
如图2所示，所述机械手部分包括右侧机械臂15、右侧机械手爪16、左侧机械臂17、左侧机械手爪18，所述右侧机械手臂15与所述右侧转轴12通过键固定连接在一起，所述左侧机械臂17与左侧转轴13通过键固定连接在一起，所述右侧机械手臂15与所述左侧机械臂17通过齿轮啮合在一起。
本发明的工作原理：
图3为所述水下打捞机械手在两个机械臂张开时的状态，所述水下电机8工作时带动所述蜗杆10旋转，蜗杆10通过螺纹副将电机的运动和动力传递给蜗轮11，从而带动蜗轮11以及右侧机械臂15发生旋转运动，进而带动左侧机械臂17发生与右侧机械臂15相反方向的转动，实现机械臂的开合运动，当两个机械手爪与水下目标的蘑菇头特征啮合在一起后就代表抓取任务完成，如图4所示。
对于不具备蘑菇头特征的水下目标，只要机械臂闭合后形成的环形结构能够环绕水下目标，本发明同样能够打捞大重量的水下目标。
Claims (6)
1.一种水下大型目标物抓取用机械手装置，包括驱动部分和机械手部分，其特征在于，所述的驱动部分包括电机、蜗杆和蜗轮，所述水下电机的输出轴与所述的蜗杆固连，所述的蜗杆与所述的蜗轮啮合；所述的机械手部分包括两个机械臂和两个机械手爪，其中一个机械手臂的一端固连涡轮，且涡轮与转轴同轴铰接，另一端安装有机械手爪；另一个机械手臂的一端与涡轮通过齿轮啮合，且与另一转轴同轴铰接，另一端安装有机械手爪；所述的两个机械手臂在机械手爪在电机驱动下闭合时，两个机械手爪相互交叉，将打捞目标环抱。
2.根据权利要求1所述的水下大型目标物抓取用机械手装置，其特征在于，所述的机械手爪包括两根机械手指，相互之间呈设定夹角，且两根机械手指不在同一水平面上。
3.根据权利要求2所述的水下大型目标物抓取用机械手装置，其特征在于，所述的两个机械手臂在机械手爪在电机驱动下闭合时，两个机械手爪相互交叉，四根机械手指之间形成的环形结构卡紧对水下目标的蘑菇头结构。
4.根据权利要求1所述的水下大型目标物抓取用机械手装置，其特征在于，还包括传感器部分，所述的传感器包括水下相机和声纳，通过支撑杆连接所述的法兰盘。
5.根据权利要求1所述的水下大型目标物抓取用机械手装置，其特征在于，还包括防护栏，呈环形结构，围绕在机械手臂活动区域的外侧，内径大于两个机械手臂张开的最大距离。
6.根据权利要求1所述的水下大型目标物抓取用机械手装置，其特征在于，所述的转轴安装在防护箱内，所述的电机、蜗杆和防护箱均通过同一法兰盘安装在水下航行器底部。
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