[發明專利]一種吸取式水下機械手及其吸取方法

有效

• 申請號: 201410146763.7
• 申請日: 2014-04-12
• 公開（公告）號: CN103921277A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 叢茜;邱昆;劉入源;胡國正;賈淼;黃振超;朱洪國
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B63C11/52
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 朱世林;王壽珍

技術領域：

本發明涉及一種吸取式水下機械手裝置及其吸附物體的方法。這種具有八爪機械腕結構的裝置，在海底打撈、海底探測等工作領域將表現出良好的吸附和抓取能力。這種海底吸附、抓取物體機械手裝置的設計靈感來源于海底生活的章魚，它與現在水下機械手普遍采用的抓取方法有著明顯區別，它為新型水下機械手的研究提供了新的參考內容。

技術背景：

21世紀人類發展將走向海洋，因此占全球面積近3/4的海洋將成為人類賴以生存發展的關鍵因素。隨著世界各國對海洋經濟發展的需求愈加旺盛，海洋資源開發和利用成為許多國家發展戰略的重點。在這場意義深遠的海洋資源爭奪戰中，水下機器人將在海洋資源開發利用、海底探測、水下工程、水下救助乃至水下生產等領域發揮出巨大作用。作為水下機器人的基本抓取部件---水下機械手則是其必不可少的水下裝備之一,如果沒有水下機械手，水下機器人也就變成了一個水下觀察平臺，極大降低了它的使用價值。

雖然近年來水下機械手在研發方面發展較為迅速，但從水下機械手的總體類型、總體作業水平和作業效率等方面綜合評價，現有的水下機械手設備還存在著一些不足。現在普遍使用的水下機械手型式上主要是指夾式，結構上通常為關節式。一方面，這樣結構的機械手作業范圍有限，特別是在海底打撈、抓取海底沉積物體等方面，現有機械手的作業效果不理想，容易出現物體中途脫落現象。另一方面，由于海底復雜的環境和海水中存在的水動力影響，水下機械人在作業過程中，依靠指夾式機械手很難牢固抓取旁邊的物體而實現水下定位。當被抓取物體的大小、形狀和類型改變時，現有機械手的抓取效果也會出現很大變化，工作穩定性較差。

本發明所提及的這種新型吸取式水下機械手的設計理念來源于海底生活的章魚，它將原來機械手在抓取物體時所采用的夾取式抓取方式設計為類似于章魚活動的抓取式和吸取式。它通過液壓油缸來驅動和操控安裝在基座上的八個機械腕，實現八爪抓取和吸附物體的作用。這種新型吸取式水下機械手既增大了海底作業范圍，又提高了抓取物體的牢固性，并且具有操作靈活和工作可靠的特點。

發明內容：

本發明提供一種吸取式水下機械手裝置及其吸取方法，該機械手在水下作業抓取物體時，由于具有較大的工作面積，能保證抓取物體的牢固性，克服了現有機械手在此方面的不足。這種機械手的工作方法類似于海底章魚抓取物體的原理，在抓和吸的共同作用下提高機械手在海里作業的效率，為新型水下機械手的研制提供了寶貴的理論知識。

下面接合附圖進一步說明本發明的具體內容及實施方式：

一種吸取式水下機械手，主要由機械手臂底座、液壓油缸、液壓馬達、套軸、機械手基座、機械腕、吸盤桿組組成，所述機械手臂底座45一端的萬向球1與艇體萬向球座連接，另一端與具有定位卡槽的單級液壓油缸33連接，單級液壓油缸伸縮軸46與機械手套軸32連接，所述機械手基座8通過密封軸承31與機械手套軸32配合連接，機械手套軸32中部的液壓馬達支座30上安裝液壓馬達28，所述液壓馬達28上的齒輪27與機械手基座8端部齒槽9相互嚙合，所述機械手基座8上均勻排布有多只分段組成的機械腕，所述各段機械腕之間分別通過液壓油缸連接，安裝有吸盤22的吸盤桿組20按序安裝在機械手腕的底面上。

所述萬向連接是指機械手臂底座的萬向球1與艇體萬向球座連接，同時三個一級液壓油缸（3）一端的萬向球結構（2）與艇體其它三個萬向球座連接，另一端與一級液壓缸座（4）連接。

所述多只分段機械腕為C級八只分為三段的機械腕，所述的三段機械腕為依次交接的A級機械腕13、B級機械腕16和機械腕18，所述A級機械腕13的一端與機械手基座8上的機械腕座26連接，所述液壓油缸由二級液壓油缸11、三級液壓油缸15和四級液壓油缸17組成。

所述二級液壓油缸11與基座二級液壓缸座10和A級機械腕液壓缸座12連接；所述三級液壓油缸15與B級機械腕16上缸座和A級機械腕13上缸座連接；所述四級液壓油缸17與C級機械腕18上缸座和B級機械腕16上缸座連接；所述吸盤桿組20按序安裝在機械手腕底面的吸盤桿組安裝孔25上，T型桿21連接處為鉸接，T型桿件橫桿24兩端各安裝一個吸盤22。

所述單級液壓油缸伸縮軸46的正常恢復位置47不是單級液壓油缸伸縮軸46的最大收縮位置，機械手套軸32上的單級液壓缸連接端37與單級液壓油缸伸縮軸46端部凹孔配合，固定機械手套軸32和單級液壓油缸伸縮軸46的連接銷6具有特定的剛性，使單級液壓油缸33在緊急情況下，通過單級液壓油缸伸縮軸46向最大收縮位置的運動來剪斷連接銷6，保證機械手的自動應急解脫性能。