[发明专利]水下机器人抱持式机械手

说明书

技术领域

本发明涉及水下机器人机械手操作处置原理、方式及结构，具体涉及一种基于水下机器人在复杂水流环境下捕获水底物体的方法及系统。

背景技术

举办重大活动的港湾、河流、滨海以及水库、水电站、核电站等浅水地区的水下反恐安保占有重要的地位。水下反恐搜寻主要是探测蛙人等较大物体以及自制水雷等危险爆炸物品。由于陆地和岸边被严密监控，所以爆炸物品只能放置在水中利用水流从上游漂浮或者利用涨潮从下游漂浮到监控水域，甚至可以做成零浮力物体，从水面以下漂浮到特定区域。另外还可将爆炸物预先沉于水底，适时引爆。本发明的目的就是利用安置在水下机器人上的特种作业机械手对水中水底可疑目标进行捕获，防止造成危害并给侦破留下完整的证据和线索。

水下机器人通常配备的手爪式机械手抓取目标时，需要通过手爪的张合精确地抓住目标的某几个部位，由于在监控的水域有一定的水流速度，同时交通繁忙，各种速度和吨位的船舶活动频繁，大风和船舶激起的波浪以及流速都对水下机器人和机械手的位姿形成重大影响，而水下机器人的六个自由度之间耦合严重，难以及时调整，从而对其上的手爪式机械手精确抓取可疑目标造成严重困难，以至于无法完成任务。同时，目标轮廓尺寸和形状的不同极易造成抓取位置和力度的不合适可能造成目标脱落、破坏，以及引起爆炸和危险品的扩散。

发明内容

鉴于手爪式机械手在水下作业中存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种水下机器人抱持式机械手，避开在复杂水流和浪涌下水下机器人和手爪式机械手难以实现的位置和姿态的精确定位和跟踪抓取，利用适合水下机器人特点的抱持式机械手完成捕获水下目标尤其是水底目标的任务。使用本机械手时，操作水下机器人到达目标附近，在本机械手配备的下视照明和视频系统帮助下，张开机械手，机器人下潜，机械手插入目标旁边淤泥中，数对机械手分别抱拢，插入目标底下，抱住物体，从而完成捕获任务，并在安全区域释放，便于处置。本发明也可以应用于同样环境下的民用海事打捞。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种水下机器人抱持式机械手，包括一块连接水下机器人的顶板，其特征在于：

1)在所述顶板下面的左右两侧铰连安装相互对称的两对手臂；

2)在所述顶板下面的中间部位，左右反对称固定安装两个电机；

3)所述两个电机分别通过传动机构驱动一对所述相互对称的手臂开合。

所述顶板下面左右两侧都分别通过两根工字钢立腿固定一根横梁。在所述横梁内侧前后端分别各固定两个横梁轴套，所述手臂根部固定有手臂轴套，在横梁轴套和手臂轴套中转动插配一根销轴，实现所述手臂与顶板的铰接。

所述顶板下面中间沿前后两端各固定安装两块固定板，其中中间两块固定板16固定安装电机。

所述电机输出轴固定连接一个曲轴的一端，该曲轴另一端铰接在外侧固定板12上，所述曲轴上固定安装一个主动齿轮。与主动齿轮啮合的同样尺寸的从动齿轮固定在另一个曲轴上，该曲轴的两端铰接在外侧固定板12和内侧固定板16上。连杆的大轴套套在曲轴侧轴中间，连杆的小轴套套在手臂销柄上。

所述手臂是：手臂上有手臂销柄与连杆的小轴套销接，手臂销柄与手臂轴套的距离与曲轴两轴的距离相同，可将曲轴的转动同步传递给手臂。手臂前端有多个尖锐手指，可插入水下污泥中，手臂背部有加强筋。

所述每个电机独立控制一对手臂的开合，可以抱持两端尺寸不同的物体，开合角度为90度。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：本发明基于精密水下电机控制，安装并收拢在水下机器人腹部，通过独立动作的两组电机驱动齿轮、曲轴、连杆等传动机构，使两对手臂张开或闭合，抱持水底淤泥中的物体。在复杂水流和浪涌的浅水地区，可以避免水下机器人和手爪式机械手难以实现的位置和姿态的精确定位和跟踪抓取难题，在具有较大位置误差的情况下捕获水下目标尤其是水底目标，并安全释放，而不会对目标造成破坏。每对手臂电机分别动作，从而可以抱住两端大小不同的目标。臂的数量可以随机器人大小及执行任务的不同增加。同侧手臂之间可以加上网兜，防止目标意外脱落。

附图说明

图1为水下机器人抱持式机械手总体结构示意图。

图2为图1的俯视图；

图3为传动机构驱动手臂连杆机构张开示意图，机械手旋转90度张开；

图4为手臂抱拢示意图.每对手臂的展开电机分别独立转动，手臂收拢并插到目标下方，抱住目标；

图5为手臂示意图，手臂上带有手臂销柄，尖锐手指可插入目标下边的淤泥中；

具体实施方式