CN110745221A - 一种形态全适应的海下抓取固定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种形态全适应的海下抓取固定装置，包括箱体、卡爪、主控制箱及连接在箱体上的夹持部，夹持部包括主动力泵、动力板、液压弹簧收缩杆、滑杆机构和履带减震防滑触手，所述履带减震防滑触手是由多个履带通过一个自由度的连接关节连接而成，履带为柔性结构与抓取物相接触的面设有条纹，所述液压弹簧收缩杆通过油管与主动力泵相连，施加牢固的压力并贴合包围物体形状，且该装置主动力泵内部装有压力传感器，可以非常好的控制其施加压力的力度该装置能够适应海下复杂多变的环境，且能够抓取物体的自身形状也会随外部的扰动而发生无规则变化，该装置具有过程可控、安全稳定的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种形态全适应的海下抓取固定装置，尤其设置一种应用于水下机器人的形态全适应的海下抓取固定装置。
背景技术
在救援搜救、水底勘探、现场调查等众多场合中，往往需要机器人来代替人进行工作，而机器人在工作过程中往往需要固定自身位置或者抓取特定的物体，当固定对象或者被抓取对象外部形状呈现一定的规律或者自身形状处于不变状态时，利用现有的传统机械手抓取方案等可以很好地解决，在特定维度展开剖面观测等科研工作。而大多数情况下设备的现场作业环境往往是一个多维度无规律运动的动态变化的空间，在大多数复杂多变的环境中被抓取对象或固定对象等的自身形状也会随外部的扰动而发生无规则变化，且在复杂多变的环境之中受力对象的外部形状多呈现出不规则的形状，受力对象同时也非常容易受到外力的过分挤压作用，完整度降低。现有传统的机械手或其他抓取固定方案环境适应力较差，不适用于复杂多变的作业环境，固定作用较差并极易受到外界或者受力对象的扰动导致脱落，传统方案在很大程度上依赖受力对象的外部形状，要求其具有较为规律的外形，且自身拥有一定的刚性，应用范围和适应的场合大大的减少。为解决上述问题，本发明提供一种形态全适应的海下抓取固定装置，该装置可以很好的适应受力对象任何外部形状的改变，施加牢固的压力并贴合包围物体形状，且该装置主动力泵内部装有压力传感器，可以非常好的控制其施加压力的力度，抓取装置采用夹紧面压力补偿的液压驱动方式，在夹取过程中，与物品接触部位的柔性履带是全适应物体的外表面，并控制对物品的夹取力度，在夹取力度达到换算后油压管道设定的油压值之后，抓取装置会自动停止工作并锁定当前状态，相比于传统舵机驱动的机械手存在夹取物品后出现阻转而烧掉内部电机的风险，该种带有压力反馈的全适应机械手液压驱动的抓取装置具有过程可控、安全稳定的优点，提高了***整体的稳定性和可靠性。
发明内容
为了解决当前传统的抓取固定装置环境适应力较差，不适用于复杂多变的作业环境，固定作用较差并极易受到外界或者受力对象的扰动导致脱落等问题，本发明提供一种形态全适应的海下抓取固定装置，该装置能够适应海下复杂多变的环境，且能够抓取物体的自身形状也会随外部的扰动而发生无规则变化，且在复杂多变的环境之中受力对象的外部形状多呈现出不规则的形状的物体。
一种形态全适应的海下抓取固定装置，所述固定装置包括箱体、卡爪、主控制箱及连接在箱体上的夹持部，所述夹持部包括主动力泵、动力板、液压弹簧收缩杆、滑杆机构和履带减震防滑触手，所述主动力泵为液压泵设置在箱体外的侧壁，所述动力板设置在箱体内部且外侧面与主动力泵的输出轴相连接，内侧面与液压弹簧收缩杆的一端连接，液压弹簧收缩杆的另一端与履带减震防滑触手连接，所述液压弹簧伸缩杆通过油管与主动力泵相连接，所述履带减震防滑触手由多个履带通过一个自由度的连接关节连接而成，所述履带为柔性结构与抓取物相接触的面设有条纹，所述箱体的上下面分别设置有一滑槽，所述滑杆机构与动力板内侧面固定连接且沿所述滑槽滑动，主动力泵与液压油管相连接，所述卡爪与箱体前侧面连接，所述固定装置左右结构对称，所述主控制箱设置在箱体后方且与主动力泵连接。
进一步地，所述所履带内部设有孔隙。
进一步地，所述主动力泵内设置有油压传感器。
进一步地，所述液压弹簧收缩杆由液压腔、伸缩杆和弹簧组成，所述弹簧套接于伸缩杆上，所述伸缩杆一端设置有活塞，活塞滑动连接液压腔内，伸缩杆另一端与所对应的履带中心连接，所述液压腔内部为承压状态且通过油管与主动力泵相连接。
进一步地，所述液压弹簧收缩杆和履带均为八个，左右两边对称设置。
进一步地，所述滑杆机构由滑杆、滑杆内侧固定装置和滑杆外侧固定装置组成，所述滑杆两端分别与滑杆外侧固定装置连接，所述滑杆中部与滑杆内侧固定装置连接，所述挂杆外侧固定装置分别设置于箱体上下面侧，所述滑杆内侧固定装置设置于箱体内部。
进一步地，所述箱体各个面上分别设置多个排水口。
进一步地，所述主控制箱内部装有电子罗盘和深度传感器。
本发明的有益效果：
(1)本装置拥有良好的柔性接触面，巧用包裹性施力作用，不但牢固而且要保证不对受力对象的完整性造成损伤，适用任意形状的物体。
(2)装置采用油压方式驱动施力装置，摆脱了传统电机驱动方式带来的巨大震动从而产生大量噪声，对设备稳定性产生了非常大的影响。
(3)该装置整体体积较小，结构简单，制作难度较低，且可根据需求更改尺寸，整体结构采取模块化设计易于更改和维修，减少了成本，同时该设备具有良好的搭载特性和移植特性，是一个独特的单元，可以根据需求搭载于不同机器人，作业装置的本体上。
(4)本发明运用液压弹簧压力补偿推进这种施力方式可以大大提高工作时的环境适应性，提高利用率，减少功耗，工作成本降低，稳定性高，并可在最大程度上增大施力面积同时尽可能的减少对受力物体的破坏。
(5)本装置考虑了运动过程中的阻力问题，尤其是在水中，运动的阻力较大，所以在该装置中加了大量的排水口，以便装置可以在运动的时候更灵活并减小阻力，减少了功耗。
附图说明
图1是抓取固定装置内部示意图；
图2是抓取固定装置正视图；
图3是抓取固定装置俯视图；
图4是图3A处放大图；
图5是抓取固定装置内视图。
图中：1、主动力泵，2、动力板，3、液压弹簧伸缩杆，4、滑杆机构，5、履带减震防滑触手，6、卡爪，7、箱体，8、抓取物，9、滑槽，10、滑杆外侧固定装置，11、滑杆内侧固定装置，12、液压缸，13、弹簧。
具体实施方式
下面结合具体实例和附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
如图1-5所示，一种形态全适应的海下抓取固定装置，所述固定装置包括箱体7、卡爪6、主控制箱及连接在箱体上的夹持部，所述夹持部包括主动力泵1、动力板2、液压弹簧收缩杆3、滑杆机构4和履带减震防滑触手5，所述主动力泵1为液压泵设置在箱体外的侧壁，所述动力板2设置在箱体内部且外侧面与主动力泵1的输出轴相连接，内侧面与液压弹簧收缩杆3的一端连接，液压弹簧收缩杆的另一端与履带减震防滑触手5连接，所述履带减震防滑触手5由多个履带通过一个自由度的连接关节连接而成，所述履带为柔性结构与抓取物8的相接触的面设有条纹，所述箱体的上下端面分别设置有一滑槽9，所述滑杆机构4与动力板内侧面固定连接且沿滑槽9滑动，主动力泵1与液压油管相连接，所述卡爪6与箱体前侧面连接，所述固定装置左右结构对称，所述主控制箱设置在箱体后方且与主动力泵连接。
主控制箱在防水盒中固定于抓取固定装置箱体后方，箱体的各个面采用嵌套的方式相互***固定，提升坚固性，箱体内部各个面采用角钢等固定板固定，图1为抓取固定装置的俯视图，从图中可见箱体的各个面上设置了大量的排水口，减少运动阻力和功耗，提升设备运动的灵活性，动力板前方固定有多个液压弹簧伸缩杆，所述液压弹簧收缩杆由液压腔、伸缩杆和弹簧组成，所述弹簧套接于伸缩杆上，所述伸缩杆一端设置有活塞，活塞滑动连接与液压腔内，伸缩杆另一端与履带连接，所述液压腔内部为承压状态且通过管道和主动力泵相连，所述履带朝向一次设置有条纹且履带内含有减震空隙。
所述液压弹簧收缩杆3和履带均为八个，左右两边对称设置，液压弹簧收缩杆与对应的履带中心相连接。
所述滑杆机构4由滑杆、滑杆内侧固定装置和滑杆外侧固定装置组成，所述滑杆两端分别与滑杆外侧固定装置连接，所述滑杆中部与滑杆内侧固定装置连接，所述挂杆外侧固定装置分别设置于箱体上下面，所述滑杆内侧固定装置设置于箱体内部。
工作过程描述：水下机器人与抓取固定装置连接，通过水下机器人带动抓取固定装置靠近抓取物，卡爪6运动，将抓取物揽入抓取固定装置内部，此时，抓取固定装置收到控制信号，主动力泵1接受了油管产生的油压并将其传送给液压弹簧收缩杆3，在箱体滑槽的约束下，抓取固定装置两边对称八个液压弹簧收缩杆3同时向中间推进，左右对称的柔性履带触面会相继接触到物体表面，在各履带均接触到物体表面后，两边对称的履带减震防滑触手会依次将物体表面贴合包裹夹紧，全适应物体的形态，液压弹簧收缩杆与履带减震防滑触手的配合会提供压力补偿的作用，保证物体的四周受力均衡，并继续施加压力，主动力泵内的油压传感器会实时反馈油压数据值，依据物体的夹取程度，到达某特定油压设定值自动控制装置停止工作，处于断电锁紧状态。此时，无论是什么形状的受力物体，该装置都可以很好的贴合并包裹物体的外形表面，使得抓取或固定变得更加牢固。当受力物体形状发生改变或者环境改变时，该装置可以继续动态调整施力状态，不断地改进，达到最佳状态。
该抓取固定装置的主控箱内部装有电子罗盘和深度传感器，在水下，抓取固定装置稳定固定或抓取后，若载体或者装置自身发生一定程度的抖动或者外部干扰时装置会配合施力装置、压力传感器等改变施力的程度，以确保施力的稳定状态。
在取消施力状态时，该抓取固定装置可与海上作业平台载体通讯，将装置状态实时进行传送以确保力状态被获知，提高了水下夹取收放物体的状态稳定性
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种形态全适应的海下抓取固定装置，所述固定装置包括箱体、卡爪、主控制箱及连接在箱体上的夹持部，其特征在于：所述夹持部包括主动力泵、动力板、液压弹簧收缩杆、滑杆机构和履带减震防滑触手，所述主动力泵为液压泵设置在箱体外的侧壁，所述动力板设置在箱体内部且外侧面与主动力泵的输出轴相连接，内侧面与液压弹簧收缩杆的一端连接，液压弹簧收缩杆的另一端与履带减震防滑触手连接，所述液压弹簧伸缩杆通过油管与主动力泵相连接，所述履带减震防滑触手由多个履带通过一个自由度的连接关节连接而成，所述履带为柔性结构与抓取物相接触的面设有条纹，所述箱体的上下面分别设置有一滑槽，所述滑杆机构与动力板内侧面固定连接且沿所述滑槽滑动，主动力泵与液压油管相连接，所述卡爪与箱体前侧面连接，所述固定装置左右结构对称，所述主控制箱设置在箱体后方且与主动力泵连接。
2.根据权利要求1所述的一种形态全适应的海下抓取固定装置，其特征在于，所述所履带内部设有孔隙。
3.根据权利要求1所述的一种形态全适应的海下抓取固定装置，其特征在于，所述主动力泵内设置有油压传感器。
4.根据权利要求1所述的一种形态全适应的海下抓取固定装置，其特征在于，所述液压弹簧收缩杆由液压腔、伸缩杆和弹簧组成，所述弹簧套接于伸缩杆上，所述伸缩杆一端设置有活塞，活塞滑动连接液压腔内，伸缩杆另一端与所对应的履带中心连接，所述液压腔内部为承压状态且通过油管与主动力泵相连接。
5.根据权利要求1所述的一种形态全适应的海下抓取固定装置，其特征在于，所述液压弹簧收缩杆和履带均为八个，左右两边对称设置。
6.根据权利要求1所述的一种形态全适应的海下抓取固定装置，其特征在于，所述滑杆机构由滑杆、滑杆内侧固定装置和滑杆外侧固定装置组成，所述滑杆两端分别与滑杆外侧固定装置连接，所述滑杆中部与滑杆内侧固定装置连接，所述挂杆外侧固定装置分别设置于箱体上下面侧，所述滑杆内侧固定装置设置于箱体内部。
7.根据权利要求1所述的一种形态全适应的海下抓取固定装置，其特征在于，所述箱体各个面上分别设置多个排水口。
8.根据权利要求1所述的一种形态全适应的海下抓取固定装置，其特征在于，所述主控制箱内部装有电子罗盘和深度传感器。
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