[发明专利]一种深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统

权利要求书

1.一种深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统，包括母船、矿石集中站、矿石提升系统和采矿装置；其特征是：母船位于海面上，矿石集中站和采矿装置均位于海底，母船通过脐带缆连接矿石集中站、矿石提升系统和采矿装置，实现对矿石集中站、矿石提升系统和采矿装置供电和通讯；矿石集中站通过通信供电缆与采矿装置连接；采矿装置用于沿海底收集矿石，然后倾倒在矿石集中站中，矿石集中站设有盛装矿石的容器，容器内的矿石能通过矿石提升系统进行提升至海面的母船；

所述的采矿装置包括机架、动力推进装置、环境测量装置、装矿仓体、采集机械手和控制装置；所述的机架是一个框架结构，在其上固定有浮力组件；机架与装矿仓体的尾端铰接，装矿仓体的前端底部与电动推杆的一端铰接，电动推杆的另一端与机架铰接；装矿仓体尾端设有出料口，仓门上端铰接在出料口处，仓门的底部设置有配重体；动力推进装置、环境测量装置和采集机械手安装在机架上，分别与控制装置电连接，控制装置与矿石集中站电连接；所述的动力推进装置包括多个推进器Ⅰ和多个推进器Ⅱ；所述的推进器Ⅱ和推进器Ⅰ布置在浮力组件上，推进器Ⅱ竖直设置，用于实现采矿装置竖直方向的升沉运动；推进器Ⅰ为水平设置；机架的两侧均至少安装一采集机械手，采集机械手用于收集多金属结核矿石至装矿仓体内。

2.根据权利要求1所述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统，其特征是：机架形成一个U形空间，装矿仓体位于U形空间内；装矿仓体为上端开口的盒体；装矿仓体侧壁和底板镂空。

3.根据权利要求1所述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统，其特征是：所述的动力推进装置包括四个推进器Ⅰ和四个推进器Ⅱ；浮力组件的四个角处分别设有一个推进器Ⅰ和推进器Ⅱ；四个推进器Ⅰ沿圆周方向均匀布置，四个推进器Ⅰ和四个推进器Ⅱ分别与控制装置连接。

4.根据权利要求1所述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统，其特征是：所述的环境测量装置包括深海相机Ⅰ、深海照明灯Ⅰ、声呐、深海相机Ⅱ和深海照明灯Ⅱ；所述的声呐安装在机架的前端，声呐对前方海底障碍物进行探测，用于合理的避障；同时声呐通过脐带缆连接矿石集中站，用于定位采矿装置在深海海底中的位置信息，实现采矿装置的路径规划；所述的机架的前端和后端均安装有深海照明灯Ⅱ和深海相机Ⅱ；用于周边环境的照明和地形视觉测量；所述的机架的两侧和底部均设有深海相机Ⅰ和深海照明灯，用于实现采矿装置前进过程中对矿石定位；深海相机Ⅰ、深海照明灯Ⅰ、声呐、深海相机Ⅱ和深海照明灯Ⅱ分别与控制装置连接。

5.根据权利要求1所述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统，其特征是：所述的采集机械手包括固定座、方位转动座、机械臂Ⅰ、机械臂Ⅱ、机械臂Ⅲ、机械手爪、方位驱动电机、臂Ⅰ驱动电机、臂Ⅱ驱动电机、臂Ⅲ驱动电机和手爪驱动电机；所述的固定座固定在机架上，所述的固定座上安装有方位驱动电机，方位驱动电机的输出轴与方位转动座进行固定连接，机械臂Ⅰ的两端分别与方位转动座和机械臂Ⅱ的一端铰接，机械臂Ⅱ的另一端与机械臂Ⅲ铰接；机械臂Ⅰ与臂Ⅰ驱动电机的输出轴连接；所述的机械臂Ⅱ与臂Ⅱ驱动电机的输出轴连接，臂Ⅱ驱动电机安装在机械臂Ⅰ上；所述的机械臂Ⅲ与臂Ⅲ驱动电机的输出轴连接，臂Ⅲ驱动电机安装在机械臂Ⅱ上；机械手爪安装在机械臂Ⅲ的末端，手爪驱动电机能驱动机械手爪抓取矿石；方位驱动电机、臂Ⅰ驱动电机、臂Ⅱ驱动电机、臂Ⅲ驱动电机和手爪驱动电机分别与控制装置连接。

6.根据权利要求5所述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统，其特征是：所述的机械手爪包括法兰座、连杆、铰接法兰、多个弧面手指和滑动轴；法兰座固定在机械臂Ⅲ的末端，法兰座中间设置有一个圆形的通孔，该通孔与滑动轴间隙配合，所述的滑动轴的尾端安装有铰接法兰，滑动轴的前端设有齿条；所述的手爪驱动电机安装固定在机械臂Ⅲ上，手爪驱动电机的输出轴与齿轮固定连接，齿轮与滑动轴上的齿条结构啮合；法兰座和铰接法兰上分别设有与弧面手指数量一致的铰接孔；弧面手指的底部设有两个铰接孔，一铰接孔与铰接法兰上相对应的铰接孔铰接，另一铰接孔与连杆的一端铰接，连杆的另一端与法兰座上相对应的铰接孔铰接；同一弧面手指所对应的法兰座和铰接法兰上的铰接孔的轴线平行。