[发明专利]一种用于水下机器人的带缆硬杆捕捉与连接装置

说明书

本发明提供一种用于水下机器人的带缆硬杆捕捉与连接装置，属于水下作业机器人装置领域，实现连续两次对水下的上部带有线缆的目标硬杆的捕捉，并实现目标硬杆连接的装置。该装置包括联动回转机构、锁紧对接机构、差速机构以及支架、限位筒、步进电机等辅助机构，其中联动回转机构包括导向臂、压紧臂及凸轮推杆等部分。该装置可通过联动回转机构实现对目标硬杆的大范围导向及捕捉，通过锁紧对接机构实现目标硬杆的连接，并通过差速机构实现单一驱动源下联动回转机构的顺序运动。该装置可对机器人前方112°开角范围内的水下目标硬杆进行有效捕捉，并完成对目标硬杆的锁紧、连接动作。该装置具有结构简单、捕捉范围大、适应环境广、可靠性高等优点。

技术领域

本发明涉及一种用于水下机器人的带缆硬杆捕捉与连接装置，属于水下作业机器人装置领域，特别是涉及一种可应用于水下机器人，通过导向臂实现连续两次较大范围带缆硬杆捕捉，并实现目标带缆硬杆连接的装置。

背景技术

现有专利中，如申请号为201410451297.3，名称为“一种新的海参水产捕捞装置”的专利文件，与申请号为201720159305.6，名称为“一种水下捕捞机器人”的专利文件，均采用吸嘴式结构进行水下物体捕捉，但是由于以上两种装置均设计作为水产捕捞装置，只能实现对附着于海底或漂浮于海水中的小型无源物体捕捉，对于上部带有线缆的硬杆捕捉后，会造成线缆拥堵在吸嘴处，导致吸嘴口径变小，影响下一次的捕捉作业。

如申请号为201911420806.5，名称为“一种智能水下捕捞机械手及其工作方法”的专利文件，采用机械手式结构进行水下物体捕捞，但考虑到该种捕捞方式需要更高的控制精度，需要配置大量高精度传感器、控制器，导致装置成本较高，操作效率较低，不适用大范围、高效率的捕捉目标物的要求。

以上专利不适用于捕捉水下带缆硬杆目标，且均不含对两次捕捞物体进行连接的功能要求，因此在应用对象与功能要求上与本发明不同。本专利发明一种通过设计差速机构实现联动回转机构与锁紧对接机构顺序运动，进而实现大范围导向、捕捉带有线缆的目标硬杆，并且实现将两根目标硬杆连接的装置。该装置可实现大范围、高效率的水下物体捕捉任务。

发明内容

本发明专利的目的是为水下作业机器人提供一种能够实现对水下带缆硬杆高效可靠捕捉，且能实现两次被捕捉硬杆连接的装置。

本发明的目的是这样实现的：限位筒、设置在限位筒内的锁紧对接机构、左右对称设置在限位筒两侧的两组支架、设置在每组支架上的联动回转机构，左侧联动回转机构和右侧联动回转机构均包括电机、通过联轴器与电机输出端连接的压紧臂轴，在左侧架体中设置有左压紧臂轴、凸轮推杆轴、左导向臂轴，左导向臂轴上设置有左导向臂、左导向臂轴齿轮，凸轮推杆轴上设置有凸轮推杆和凸轮推杆轴齿轮，左压紧臂轴上设置有左压紧臂、差速机构、左压紧臂轴上部齿轮、左压紧臂轴下部齿轮，左压紧臂轴上部齿轮与左导向臂轴齿轮啮合，左压紧臂轴下部齿轮与凸轮推杆轴齿轮啮合，在右侧架体中设置有右压紧臂轴和右导向臂轴，右导向臂轴上设置有右导向臂、右导向臂轴齿轮，右压紧臂轴上设置有右压紧臂、差速机构、右压紧臂轴齿轮，右压紧臂轴齿轮与右导向臂轴齿轮啮合，锁紧对接机构包括工程塑料壳体、回转限位部分、棘轮机构、脱出块及螺杆螺母，螺杆将整体机构串联，从下向上分别为下壳体、回转限位部分、棘轮机构、上壳体及脱出块，回转限位部分、脱出块可随轴同步回转；棘轮机构由上壳体加工出的凹槽进行定位，不随轴回转，用于棘爪复位的高强度弹簧置于棘爪与上壳体之间的棘爪槽内，棘轮机构使回转限位部分在有驱动力的情况下进行单向回转，两个导向臂中间设置有驱动展开的电动推杆。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.工作过程如下：

(1)机器人初入水

当装置通过支架与水下机器人连接被放入水中后，导向臂外侧完全回收于机器人轮廓内侧，电动推杆处于收缩状态，压紧臂处于压紧状态，凸轮推杆处于伸出状态；

(2)机器人捕捉第一根带缆硬杆