[發明專利]一種主動控制恒張力的三連桿式船用自抓放機械臂裝置

有效

• 申請號: 202011243396.4
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112276958B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 孫明曉;王萬鵬;欒添添;胡占永;謝春旺;王涵旭;王皓;馬爽
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J18/00;B25J19/04;B63B23/00
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本發明設計一種主動控制恒張力的三連桿式船用自抓放機械臂裝置。裝置主要包括底座、平衡平臺、左平衡臂、右平衡臂、張力傳感器、連桿一、連桿二、連桿三、左輔助平衡臂、右輔助平衡臂、主吊索、左平衡索、右平衡索、左輔助平衡索、右輔助平衡索、視覺傳感器、吊環、抓鉤、PLC控制箱。采用四條平衡索，利用PLC實現主動控制恒張力，并采用視覺傳感器的抓鉤實現自動抓取收放功能。本發明優點在于使用多個自由度的三連桿式機械臂，擴大抓取范圍。同時考慮海洋環境因素干擾力對主吊索、抓鉤和被吊物影響。采用四條平衡索，提升減搖效果。運用視覺傳感器，船用機械臂可以自動抓取收放被吊物，且相比于人工操作的船用起重機更加智能化，適用于多種運載器。

(一)技術領域

本發明屬于船用機械臂抓取收放魚雷、潛航器、小艇等一些物件的裝置，特別是一種適用于復雜海洋干擾環境的主動控制恒張力的三連桿式船用自抓放機械臂裝置。

(二)背景技術

隨著國家海洋交通行業的大力發展，船用機械臂作為一種新型的海洋工程裝備被廣泛應用于該行業中。如今，船用機械臂越來越多用于魚雷、潛航器、小艇等一些物件吊運工作，且適用范圍廣，有較好的發展前景。但是由于船用機械臂在真實海洋環境下進行起重作業時會受到海洋復雜多變的外界環境因素影響，使其在吊運作業過程中吊索會不斷搖擺，進而影響船用機械臂的作業效率和安全性。因此如何實現船用機械臂的主動控制恒張力和自動抓取收放問題成為亟待解決的難點。

論文《船用起重機減搖控制系統設計與實驗研究》給出一種人工操作的船用起重機減搖裝置方案，設計了帶折疊減搖臂式船用減搖起重機裝置。利用外加的機械結構實現人工操作的船用起重機減搖的目的。但存在以下問題：

(1)提出的裝置設計方案只適用于人工操作的船用起重機。首先人工操作的船用起重機不能自動抓取收放魚雷、潛航器、小艇等一些物件。其次在吊運開始時需要人工固定吊鉤與吊索，起吊過程中吊鉤松脫，導致物件墜落，造成生產安全和生命安全事故。不能實現裝置智能化的自動抓取收放貨物功能，影響起重作業效率。

(2)論文在對人工操作的船用起重機的受力分析問題上沒有考慮海風等外界環境因素對抓鉤和被吊物的干擾力，不符合實際情況。

(3)提出的裝置方案運用了三條減搖臂，雖然可以達到減搖的目的，但是不能應對復雜海洋環境對抓鉤和被吊物產生多個方向的干擾力，不能確保抓鉤及被吊物在吊運過程中具有更好的穩定性。

(4)提出的裝置方案適用于人工操作的船用起重機，不能吊運人工操作的船用起重機底座附近的貨物，必須利用人工二次搬運到指定位置或者需要人工調換吊鉤位置來吊運擴大范圍。效率不高，浪費寶貴的甲板空間資源。

此外論文《船用起重機三索限位式防搖擺裝置設計》、專利《船用起重機內嵌式滾珠吊盤減搖裝置》、專利《一種船用起重機折疊減搖臂式減搖裝置》提出的裝置方案雖然也能達到減搖的目的，但是本質上都屬于人工操作的船用起重機，自由度小于船用機械臂，因而抓取范圍沒有船用機械臂的范圍大，并且主動控制恒張力和自動抓取收放等智能化功能仍未實現。

(三)發明內容

本發明目的在于提供一種可主動控制恒張力，可自動抓取收放魚雷、潛航器、小艇等一些物件，解決由于海面復雜環境對主吊索產生的搖擺使得船用機械臂工作效率下降和無法安全工作的問題，可安裝在多種運載器的主動控制恒張力的三連桿式船用自抓放機械臂裝置。

本發明所設計的一種主動控制恒張力的三連桿式船用自抓放機械臂裝置，主要包括底座、平衡平臺、左平衡臂、右平衡臂、張力傳感器、連桿一、連桿二、連桿三、左輔助平衡臂、右輔助平衡臂、主吊索、導線輪、左平衡索、右平衡索、左輔助平衡索、右輔助平衡索、固定件、軸承、視覺傳感器、吊環、抓鉤、PLC控制箱。左平衡臂和右平衡臂分別用左平衡索和右平衡索與抓鉤上的吊環相連。左輔助平衡臂和右輔助平衡臂分別用左輔助平衡索和右輔助平衡索與抓鉤上的吊環相連。本發明還包括這樣的特征：