[發明專利]水下機械卡爪結構

無效

• 申請號: 200810063944.8
• 申請日: 2008-01-30
• 公開（公告）號: CN101224579A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 姚建均;王立權;王茁;王成軍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B63C11/52
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域

本發明涉及的是一種水下機器人結構，具體地說是供一種水下機器人使用的水下機械手末端卡爪結構。

(二)背景技術

海洋擁有豐富的生物資源、礦物資源和大量的石油、煤和天然氣等能源。隨著陸地上的資源不斷斷缺，因此人類走向海洋是必然趨勢。同時海洋決定了地球各地區的氣候，海洋的生態環境是地球的生態環境的晴雨表，因此有必要對海洋的各個部分，包括人無法到達的地方，進行環境監測。

目前世界上許多國家都認識到利用和開發海洋的重要性，紛紛投入大量的資金、人力、物力從事這方面的研究工作。海洋資源開發、海洋環境氣候研究、內河水運、水資源利用等在國民經濟中的地位決定了發展水下技術和水下作業系統的重要意義。各種水下機器人被海洋科學家們一致公認為是開發海洋資源最重要的基礎技術。水下機器人將是今后人類開發和利用海洋的重要手段之一，在某些環境下，水下機器人能完成大量人類所根本無法完成的工作。現在，水下機器人已經廣泛應用于海底礦產資源開發、海上救助打撈、海洋調查、水下工程施工以及軍事和國防建設等許多方面，并已經產生了很大的經濟效益、社會效益和國防效益。

水下機器人主要分為有纜水下機器人和無纜水下機器人。由于海洋石油工業的興起導致了有纜水下機器人的迅速發展，并使其成為海洋石油開發必不可少的設備之一。按作業任務來劃分，水下機器人可以分為作業型和觀察型。作業型水下機器人基本上都是ROV(Remotely?Operated?Vehicle)。ROV是當前海洋探索研究最主要的工具之一，作業系統是ROV的重要組成部分，主要包括機械手及作業工具。水下機械手的研制和開發一直是水下機器人研究開發中的一項重要內容，通常把機械手視為ROV上作業系統的心臟。

《六功能水下機械手的變結構控制方法和應用研究》(中國科學院沈陽自動化研究所碩士論文，2002)、《監控式水下機械手及相關技術的研究》(中國科學院沈陽自動化研究所碩士論文，2001)中雖然均提到了液壓卡爪，但并沒有給出液壓卡爪的具體結構；《5自由度自主式水下機械手的研制》(中國機械工程，2001，12增刊：16～18)中的機械手是由電機伺服控制的，但沒有給出卡爪的具體結構；《水下機器人機械手控制系統設計》(鑿巖機械氣動工具，2003(4)：53～58)中介紹了一種具有7自由度運動功能的水下機器人機械手的工作原理和控制系統的組成與結構，但沒有給出機械手卡爪的具體結構形式；《深海水下作業型機械手控制系統研究》(浙江大學碩士學位論文，2006：15～20)中研究了深海水下作業型機械手的壓力適應型電控系統和以機械手位置閉環控制為核心的計算機控制軟件，論文中沒有給出機械手的任何部分的具體結構。

(三)發明內容

本發明的目的在于提供一種重量輕、體積小、結構緊湊、操縱靈活、運動范圍大的水下機械手卡爪結構。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明由指爪I1、指爪II23、外連桿I2、外連桿II3、內連桿I4、內連桿II5、橡膠層I6、橡膠層II7、外連桿銷軸I8、外連桿銷軸II9、外連桿銷軸III10、外連桿銷軸IV11、內連桿小銷軸I12、內連桿小銷軸II13、內連桿小銷軸III14、內連桿小銷軸IV15、內連桿大銷軸I16、內連桿大銷軸II17、液壓缸銷軸18、基座19、腕部20、液壓缸21和連桿I22、連桿II24組成；其中橡膠層I6鑲嵌在指爪I1上，橡膠層II7鑲嵌在指爪II23上；外連桿I2分別通過外連桿銷軸I8、外連桿銷軸II9與指爪I1和基座19相聯接，外連桿II3分別通過外連桿銷軸III10、外連桿銷軸IV11與指爪II23和基座19相聯接；內連桿I4通過內連桿小銷軸I12、內連桿大銷軸I16和內連桿小銷軸II13與指爪I1和基座19相聯接，內連桿II5通過內連桿小銷軸IV14、內連桿大銷軸II17和內連桿小銷軸15與指爪II23和基座19相聯接；連桿I22分別通過內連桿大銷軸I16和活塞桿銷軸18與內連桿I4和液壓缸21的活塞桿相聯接，連桿II24分別通過內連桿大銷軸II17和液壓缸銷軸18與內連桿II5和液壓缸21的活塞桿相聯接；液壓缸21的底座聯接在腕部20的腔內，基座19與腕部20相聯接。

外連桿2、指爪1和內連桿4構成一個四桿機構；外連桿3、指爪23和內連桿5又構成一個四桿機構。

整個水下機械手卡爪結構設計緊湊，液壓缸小位移的直線運動實現了卡爪較大范圍的開/合運動，并大大提高卡爪的負載能力，具有操縱簡便、結構簡單等特點。

本發明的優點是：