多自由度水下作業(yè)機械臂的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多自由度水下作業(yè)機械臂，其包括安裝基座、旋轉(zhuǎn)臺、大臂、小臂、監(jiān)測裝置、肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、步進(jìn)電機、連桿、連接件。旋轉(zhuǎn)臺與基座配合安裝，在步進(jìn)電機驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)臺能在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，也能在豎直平面內(nèi)升降。肩關(guān)節(jié)連接旋轉(zhuǎn)臺和大臂，在步進(jìn)電機驅(qū)動下大臂相對于旋轉(zhuǎn)臺運動。肘關(guān)節(jié)連接大臂和小臂，在步進(jìn)電機驅(qū)動下小臂相對于大臂運動。腕關(guān)節(jié)連接小臂和監(jiān)測裝置，在步進(jìn)電機驅(qū)動下監(jiān)測裝置相對于小臂運動。連桿連接與肩關(guān)節(jié)相連的連接件和小臂末端，輔助控制小臂。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，清潔節(jié)能，在水下作業(yè)時適用于監(jiān)測水下環(huán)境、定位物體位置，也能輔助安裝水下設(shè)備，定位快捷準(zhǔn)確，提高研究效率。
【專利說明】多自由度水下作業(yè)機械臂
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機械手臂，尤其是一種應(yīng)用在水下作業(yè)的六自由度機械臂。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年來，機械臂發(fā)展迅猛，稱得上是高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備，它是在機械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的新型裝置。電子技術(shù)尤其是計算機的廣泛應(yīng)用，更加促進(jìn)了機械臂的發(fā)展，使得機械臂能夠更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結(jié)合。然而現(xiàn)今的水下機械臂自動化程度不高，靈活度不高，準(zhǔn)確度不高，使得機械臂在水下監(jiān)測、研究中的運用較少。為了能夠提高水下研究的效率，減輕研究者的勞動強度，加快水下研究的發(fā)展，多自由度水下作業(yè)機械臂的開發(fā)和應(yīng)用是十分必要也是必須的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]結(jié)合目前水下監(jiān)測研究自動化程度低的問題，本發(fā)明的目的在于克服目前由人工進(jìn)行水下監(jiān)測、采集數(shù)據(jù)、研究的問題，當(dāng)超聲波測距器、紅外線發(fā)射器、水下攝像機等檢測裝置捕捉到需要監(jiān)測的水下區(qū)域或水下物體時，研究人員可操作多自由度水下作業(yè)機械臂，通過步進(jìn)電機的驅(qū)動調(diào)節(jié)各關(guān)節(jié)、各臂的運動，使監(jiān)測裝置到達(dá)最佳的監(jiān)測觀察位置，監(jiān)測周圍的水下環(huán)境信息，也可以輔助安裝水下設(shè)備，保障人員安全，提高定位精度。
[0004]為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
一種多自由度水下作業(yè)機械臂包括安裝基座、旋轉(zhuǎn)臺、大臂、小臂、監(jiān)測裝置、肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、步進(jìn)電機、連桿、連接件。其中基座作為多自由度水下作業(yè)機械臂的載體，旋轉(zhuǎn)臺與基座配合安裝。肩關(guān)節(jié)連接旋轉(zhuǎn)臺和大臂，肘關(guān)節(jié)連接大臂和小臂，腕關(guān)節(jié)連接小臂和監(jiān)測裝置，連桿連接與肩關(guān)節(jié)相連的連接件和小臂末端。
[0005]所述旋轉(zhuǎn)臺可在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，亦可在豎直平面內(nèi)做上下升降，并且和大臂通過軸與軸孔配合連接，所述大臂和小臂通過軸與軸孔連接，所述小臂和監(jiān)測裝置通過軸與軸孔連接。
[0006]所述監(jiān)測裝置采用防水密封保護(hù)，通過固定環(huán)安裝在支承桿上，支承桿由螺母固定在基板上。
[0007]本發(fā)明通過采用該技術(shù)方案，通過監(jiān)測裝置捕捉需要監(jiān)測水域或物體的位置，進(jìn)行計算機數(shù)據(jù)坐標(biāo)定位，在步進(jìn)電機的驅(qū)動下，旋轉(zhuǎn)臺、大臂、小臂、監(jiān)測裝置運行到相應(yīng)的位置，采集需要的數(shù)據(jù)；采用關(guān)節(jié)式坐標(biāo)形式，工作范圍大，定位精度高，自由度高、動作靈活、通用性強、防水性好，能監(jiān)測靠近基座的物件，并能繞過障礙物去監(jiān)測，此為其它水下機械臂不可比擬的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明多自由度水下作業(yè)機械臂的整體布置圖。
[0009]圖2是本發(fā)明多自由度水下作業(yè)機械臂的主視方向結(jié)構(gòu)示意圖。【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0011]如圖1、圖2所示，多自由度水下作業(yè)機械臂,包括安裝基座1、旋轉(zhuǎn)臺3、大臂4、小臂6、監(jiān)測裝置7、肩關(guān)節(jié)31、肘關(guān)節(jié)41、腕關(guān)節(jié)62、步進(jìn)電機2、連桿5、連接件32 ;基座I作為多自由度水下作業(yè)機械臂的載體，旋轉(zhuǎn)臺3與基座I配合安裝，在步進(jìn)電機2的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)臺可以在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，也可以在豎直平面內(nèi)做上下升降運動；肩關(guān)節(jié)31連接旋轉(zhuǎn)臺3和大臂4，肘關(guān)節(jié)41連接大臂4和小臂6，腕關(guān)節(jié)62連接小臂6和監(jiān)測裝置7 ;小臂6上安裝有可伸縮裝置61 ;監(jiān)測裝置7頭部安裝有水下攝像機、超聲波測距器、紅外線發(fā)射器等探測裝置71 ;連桿5連接與肩關(guān)節(jié)31相連的連接件32和小臂6末端的軸51。
[0012]多自由度水下作業(yè)機械臂工作過程:首先，在后臺的位置檢測裝置檢測到需要檢測區(qū)域的坐標(biāo)位置，通過計算機將數(shù)字信號轉(zhuǎn)為電信號，驅(qū)動步進(jìn)電機2工作；在步進(jìn)電機2的驅(qū)動下，旋轉(zhuǎn)臺3在水平面內(nèi)繞基座I旋轉(zhuǎn)，若豎直行程較大，旋轉(zhuǎn)臺3可上下升降，大臂4繞軸31轉(zhuǎn)動，小臂6繞軸41，同時連接件32配合連桿5輔助驅(qū)動小臂6的運動；小臂6上的伸縮裝置61根據(jù)實際位置需求自由伸縮；監(jiān)測裝置7繞軸62旋轉(zhuǎn)，監(jiān)測裝置7在研究者的操作下抵達(dá)目標(biāo)區(qū)域后，水下攝像機、超聲波測距器、紅外線發(fā)射器等探測裝置71開始工作，定位目標(biāo)物體的坐標(biāo)位置、表面體征、物理特性等，并將數(shù)據(jù)傳遞給計算機，從而達(dá)到水下監(jiān)測研究的功能；在水下研究中適用于監(jiān)測水下環(huán)境及水下生物，也可以用于輔助安裝水下設(shè)備，定位快捷準(zhǔn)確，提高研究工作效率。
【權(quán)利要求】
1.多自由度水下作業(yè)機械臂，包括安裝基座、旋轉(zhuǎn)臺、大臂、小臂、監(jiān)測裝置、肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、步進(jìn)電機、連桿、連接件；其中基座作為多自由度水下作業(yè)機械臂的載體，旋轉(zhuǎn)臺與基座配合安裝；肩關(guān)節(jié)連接旋轉(zhuǎn)臺和大臂，肘關(guān)節(jié)連接大臂和小臂，腕關(guān)節(jié)連接小臂和監(jiān)測裝置，連桿連接與肩關(guān)節(jié)相連的連接件和小臂末端。
2.如權(quán)利要求1所述的多自由度水下作業(yè)機械臂，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)臺可在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動并且和大臂通過軸與軸孔配合連接，所述大臂和小臂通過軸與軸孔連接，所述小臂和監(jiān)測裝置通過軸與軸孔連接。
3.如權(quán)利要求1所述的多自由度水下作業(yè)機械臂，其特征在于，所述監(jiān)測裝置主要部件為水下攝像機、超聲波測距器、紅外線發(fā)射器，通過固定環(huán)安裝在支承桿上，支承桿由螺母固定在基板上。
【文檔編號】B63C11/52GK103552057SQ201310486212
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】吳子岳, 薛宸楠, 祁杰, 高亢 申請人:上海海洋大學(xué)