[發明專利]一種水下機械臂及水下機械臂的控制方法

在審

• 申請號: 202010191914.6
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111267124A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 蔡正兵;吳偉
• 申請（專利權）人: 杭州崑鼎信息技術有限公司
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J9/16;B25J17/02
• 代理公司: 杭州信義達專利代理事務所(普通合伙) 33305
• 代理人: 陳繼算

1.一種水下機械臂，其特征在于，包括機械臂本體和控制機械臂運行的控制裝置，

所述機械臂本體包括：

若干關節模組，所述關節模組包括關節輸出法蘭、關節輸入法蘭和關節模組；所述關節輸出法蘭和關節輸入法蘭之間設置有輸出端密封蓋，輸出端密封蓋的底部穿過關節輸入法蘭的中心穿孔；所述關節模組的外部套有密封殼體，密封殼體頂部邊緣位置設置有螺孔，與關節輸入法蘭通過輸入螺釘連接；所述關節模組縱切面頂部為階梯狀，包括第一階梯平面和第二階梯平面，第一階梯平面和第二階梯平面上均勻設置有若干螺孔，第一階梯平面和輸出端密封蓋底面通過模組輸出螺釘連接，第二階梯平面和密封殼體通過模組固定螺釘固定連接；所述密封殼體的底部設有密封端蓋，通過密封端蓋密封；

若干連接臂，將相鄰兩個關節模組連接，兩端設有連接法蘭，通過連接法蘭與關節輸出法蘭、關節輸入法蘭可拆卸連接。

執行機構，設置在機械臂本體末端，通過關節輸出法蘭或關節輸入法蘭接入；所述控制裝置包括：

上位機、關節模組傳感器、電機模塊、制動模塊、快換模塊、多核實時控制器、反射內存機制和通訊模塊；

所述上位機，為PC操作平臺，發出控制信號，包括控制制動模塊的制動任務信號、控制快換模塊的快換任務信號和控制電機模塊的運動任務信號；

所述關節模組傳感器，安裝在各所述關節模組上，包括位置傳感器、力矩傳感器、速度傳感器、絕對式編碼器、增量式編碼器和電流采樣器；

所述電機模塊，包括FPGA芯片、數字模擬IO、驅動電路、基于FPGA開發的集成模塊和若干安裝在關節模組上的關節電機，FPGA芯片采集所述關節模組傳感器的反饋信號，將反饋信號傳遞給多核實時控制器，并接收多核實時控制器的控制命令，將控制命令通過數字模擬IO給出控制信號到驅動電路，控制關節電機的運行；

所述制動模塊包括制動電磁閥，控制所述關節模組啟動或關閉；所述快換模塊包括快換機構，控制所述關節模組進行重構；

所述反射內存機制，包括反射內存卡，接收電機模塊的FPGA芯片所采集的信息，傳遞給多核實時控制器，實現電機模塊和多核實時控制器的實時交互所述多核實時控制器，包括主控模塊和qnx操作系統，所述通訊模塊接收所述上位機的操作命令，并將信號發送給主控模塊，所述主控模塊根據FPGA芯片所采集的信息、上位機發出的控制信號計算出空間矢量脈寬調制波，對電機模塊、制動模塊和快換模塊下發實時控制命令。

2.根據權利要求1所述的一種水下機械臂，其特征在于，所述關節輸出法蘭整體為L型，兩個平面上均設置有連接用的中心穿孔和若干螺孔，所述關節輸入法蘭和關節輸出法蘭的結構相同；所述輸出端密封蓋頂面邊緣和底面邊緣均設有連接用的螺孔，輸出端密封蓋頂面和關節輸出法蘭之間通過輸出螺釘固定連接。

3.根據權利要求1所述的一種水下機械臂，其特征在于，所述連接臂為不銹鋼圓管狀，內部填充聚氨酯發泡劑；所述執行機構包括帶補光燈的水下攝影機或清洗設備。

4.根據權利要求1所述的一種水下機械臂，其特征在于，所述輸出端密封蓋和關節輸出法蘭之間設置有關節輸出O型圈密封；所述密封殼體和關節輸入法蘭的連接位置設置有彈簧蓄能密封圈；所述密封端蓋與密封殼體通過端蓋螺釘固定連接，密封端蓋與密封殼體的連接位置設置有端蓋O型圈密封。

5.根據權利要求1所述的一種水下機械臂，其特征在于，所述密封殼體上設有控制內部電源和線路的水密連接頭。

6.根據權利要求1所述的一種水下機械臂，其特征在于，還包括基座，基座包括安裝在水下導軌上的滑動基座和與滑動基座固定連接的旋轉基座，旋轉基座與機械臂的一端法蘭連接。

7.根據權利要求1所述的水下機械臂的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，所述通訊模塊接收上位機的控制信號，將控制信號發送給所述多核實時控制器的主控模塊；

S2，所述主控模塊接收并判斷所述控制信號；

S3,如果是制動任務信號，所述主控模塊驅動所述制動模塊進行工作；如果是是快換任務信號，所述主控模塊驅動所述快換模塊進行工作；如果是運動任務信號，所述主控模塊驅動所述電機模塊進行工作。