应用于水下机器人的机械抓取装置的制作方法

1.本发明涉及水下机器人领域，尤其涉及应用于水下机器人的机械抓取装置。


背景技术：

2.在对水下物体打捞抓取时，一般采用水下机器人代替人工，采用水下机器人不仅效率高，而且可以消除水下情况对于水下人员的威胁，但是，采用水下机器人对水下物体进行抓取操作时，对于水下机器人的抓取装置要求也较高，如抓取物体可能陷入到水中的泥沙中，或者是被水下的水草等缠绕，或者是抓取物体需要受到保护，防止抓取装置的抓取力量较大，导致其受损，同时在抓取过程中，现有的抓取装置可能因为物体本身重量较大，抓取装置对于物体的抓力不够，致使物体发生滑落，影响物体的正常抓取，而且若物体被抓取后，被抓取到抓取装置抓爪的内侧，当物体体积小于抓取装置抓爪内侧的空间时，抓爪即使收拢到最小也无法完全将物体固定，由于抓爪内侧一般设置有增大摩擦的凹口等，物体在水浮力的作用下，不断与抓爪内侧的凹口发生摩擦碰撞等，导致抓取物体表面受损严重，对于一些较为重要的抓取物，造成较大的损伤。


技术实现要素：

3.为了克服现有抓取装置难以将陷入淤泥或者泥沙的物体顺利抓起，抓起后物体容易滑落，且容易发生摩擦碰撞等，造成物体和抓爪受损的缺点，本发明提供应用于水下机器人的机械抓取装置。
4.技术方案如下：应用于水下机器人的机械抓取装置，包括有安装架、转轴和抓取机构；安装架设置有两个，通过两个安装架将整个抓取装置安装在水下机器人本体上；两个安装架内侧共同连接有转轴；转轴左侧安装有用于水下抓取的抓取机构；还包括有防滑机构和二次锁紧机构；抓取机构上设置有防滑机构；防滑机构上设置有二次锁紧机构；通过防滑机构对抓取机构所抓取的物体进行防滑掉落处理，再通过二次锁紧机构将发生滑落的抓取物进行二次锁紧固定；抓取机构包括有固定块、支撑架、第一连接轴、第二连接轴、第一联动板、第二联动板、第三连接轴、第三联动板、第四连接轴、第五连接轴、伸缩器、十字连接架、连接杆、第一弹性件、安装板和第一抓取爪；转轴转动部左侧固接有固定块；转轴转动部内侧设置有伸缩器；固定块上固接有四个呈矩形分布的支撑架；伸缩器伸缩端固接有十字连接架；相邻的两个支撑架共同固接有一个第二连接轴，且第二连接轴位于第一连接轴的左方；四个支撑架两两相邻之间左侧各设置有一个第二连接轴；四个第一连接轴上各转动连接有一个第一联动板；四个第二连接轴上各转动连接有一个第二联动板；四个第一联动板上各转动连接有一个第四连接轴；四个第二联动板上各转动连接有一个第五连接轴；四个第一联动板上远离第四连接轴的一侧各转动连接有一个第三连接轴；四个第三连接轴均连接十字连接架；相邻的第四连接轴和第五连接轴上共同设置有一个第三联动板；四个第三联动板上各固接有一个连接杆；四个第三联动板左侧各固接有一个第一弹性件；四个连接杆上各滑动连接
有一个安装板；四个安装板分别与相邻的第一弹性件固接；四个安装板上各固接有一个第一抓取爪；四个连接杆均连接防滑机构；四个第一抓取爪均连接防滑机构。
5.作为优选，四个第一抓取爪内侧各开设有多个凹槽。
6.作为优选，防滑机构包括有连接环、第二弹性件和第二抓取爪；四个连接杆外表面中部各滑动连接有一个连接环；四个连接杆左侧各固接有一个第二弹性件；四个第二弹性件分别与相邻的连接环固接；四个第一抓取爪上各转动连接有一个第二抓取爪，且相邻第二抓取爪与第一抓取爪之间连接有扭力弹簧；四个连接环均各连接一个二次锁紧机构。
7.作为优选，二次锁紧机构包括有第一限位板、推板、挤压板、弧形杆、第二限位板和弯折板；四个连接环上各固接有一个推板；四个连接杆上各固接有两个第一限位板；相邻两个第一限位板上共同固接有一个挤压板；四个推板分别与相邻的挤压板相接触；四个挤压板上各固接有一个第二限位板；四个挤压板上各固接有两个弧形杆；位于同一个挤压板上的两个弧形杆共同固接有一个弯折板；每个弯折板均与相邻的第二抓取爪相配合。
8.作为优选，挤压板具有弹性。
9.作为优选，还包括有压紧片；四个第三联动板上各固接有一个压紧片。
10.作为优选，四个压紧片均设置为向转轴中心点偏斜靠近的状态。
11.作为优选，还包括有松动板，四个安装板上各固接有一个松动板。
12.作为优选，四个松动板远离相邻安装板的一端均设置有倒抓块。
13.有益效果是：本发明通过设置了转轴和松动板，对于陷入到淤泥和泥沙、或者是被水草缠绕时，通过转轴使得整个抓取部位发生转动，使得物体逐渐松动，或者是使得水草发生断裂，且易于拉出，提高便捷性；通过设置四个第二抓取爪，当物体发生滑落时，四个第二抓取爪对物体实现二次抓紧固定，而且抓紧力度根据物体的滑落程度成正比，确保对物体实现二次固定，防止其滑落；通过设置压紧片，当物体处于四个第一抓取爪之间时，对物体进行固定，防止物体因为水的浮力不断与四个第一抓取爪内侧的凹口发生碰撞摩擦，造成损伤。
附图说明
14.图1为本发明的应用于水下机器人的机械抓取装置立体结构示意图；图2为本发明的主视图；图3为本发明的侧视图；图4为本发明的部分炸开图；图5为本发明的第一种部分立体结构示意图；图6为本发明的第二种部分立体结构示意图；图7为本发明的第三种部分立体结构示意图。
15.附图标记中：1-安装架，2-转轴，3-固定块，4-支撑架，6-第一连接轴，7-第二连接轴，8-第一联动板，9-第二联动板，10-第三连接轴，11-第三联动板，12-第四连接轴，13-第五连接轴，14-压紧片，15-伸缩器，16-十字连接架，17-连接杆，18-第一弹性件，19-安装板，20-第一抓取爪，21-连接环，22-第二弹性件，23-第二抓取爪，24-第一限位板，25-推板，26-挤压板，27-弧形杆，28-第二限位板，29-弯折板，30-松动板。
具体实施方式
16.下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例
17.应用于水下机器人的机械抓取装置，如图1-图7所示，包括有安装架1、转轴2和抓取机构；安装架1设置有两个，通过两个安装架1将整个抓取装置安装在水下机器人本体上；两个安装架1内侧共同连接有转轴2；转轴2左侧安装有抓取机构；还包括有防滑机构和二次锁紧机构；抓取机构上设置有防滑机构；防滑机构上设置有二次锁紧机构。
18.抓取机构包括有固定块3、支撑架4、第一连接轴6、第二连接轴7、第一联动板8、第二联动板9、第三连接轴10、第三联动板11、第四连接轴12、第五连接轴13、伸缩器15、十字连接架16、连接杆17、第一弹性件18、安装板19和第一抓取爪20；转轴2转动部左侧固接有固定块3；转轴2转动部内侧设置有伸缩器15；固定块3上固接有四个呈矩形分布的支撑架4；伸缩器15伸缩端固接有十字连接架16；相邻的两个支撑架4共同固接有一个第二连接轴7，且第二连接轴7位于第一连接轴6的左方；四个支撑架4两两相邻之间左侧各设置有一个第二连接轴7；四个第一连接轴6上各转动连接有一个第一联动板8；四个第二连接轴7上各转动连接有一个第二联动板9；四个第一联动板8上各转动连接有一个第四连接轴12；四个第二联动板9上各转动连接有一个第五连接轴13；四个第一联动板8上远离第四连接轴12的一侧各转动连接有一个第三连接轴10；四个第三连接轴10均连接十字连接架16；相邻的第四连接轴12和第五连接轴13上共同设置有一个第三联动板11；四个第三联动板11上各固接有一个连接杆17；四个第三联动板11左侧各固接有一个第一弹性件18；四个连接杆17上各滑动连接有一个安装板19；四个安装板19分别与相邻的第一弹性件18固接；四个安装板19上各螺栓连接有一个第一抓取爪20；四个连接杆17均连接防滑机构；四个第一抓取爪20均连接防滑机构；通过伸缩器15控制十字连接架16左右运动，使得四个第一抓取爪20开合，以实现对水下待抓取物的抓取。
19.四个第一抓取爪20内侧各开设有多个凹槽。
20.第一弹性件18是弹簧。
21.防滑机构包括有连接环21、第二弹性件22和第二抓取爪23；四个连接杆17外表面中部各滑动连接有一个连接环21；四个连接杆17左侧各固接有一个第二弹性件22；四个第二弹性件22分别与相邻的连接环21固接；四个第一抓取爪20上各转动连接有一个第二抓取爪23，且相邻第二抓取爪23与第一抓取爪20之间连接有扭力弹簧；四个连接环21均各连接一个二次锁紧机构；通过第二抓取爪23对被抓取物体二次抓紧，防止被抓取物体发生滑落。
22.二次锁紧机构包括有第一限位板24、推板25、挤压板26、弧形杆27、第二限位板28和弯折板29；四个连接环21上各固接有一个推板25；四个连接杆17上各固接有两个第一限位板24；相邻两个第一限位板24上共同固接有一个挤压板26；四个推板25分别与相邻的挤压板26相接触；四个挤压板26上各固接有一个第二限位板28；四个挤压板26上各固接有两个弧形杆27；位于同一个挤压板26上的两个弧形杆27共同固接有一个弯折板29；每个弯折板29均与相邻的第二抓取爪23相配合；通过第一限位板24对第二抓取爪23进行限位，防止其发生松动。
23.挤压板26具有弹性。
24.第二弹性件22是弹簧。
25.还包括有压紧片14；四个第三联动板11上各固接有一个压紧片14，四个压紧片14均具有弹性。
26.四个压紧片14均设置为向转轴2中心点偏斜靠近的状态。
27.还包括有松动板30，四个安装板19上各固接有一个松动板30，四个安装板19均向转轴2中心点内凹。
28.四个松动板30远离相邻安装板19的一端均设置有倒抓块。
29.以下所述转动的视角方向均为从上往下、从左往右、从前往后。在对水下物体打捞抓取时，一般采用水下机器人代替人工，采用水下机器人不仅效率高，而且可以消除水下情况对于水下人员的威胁，但是，采用水下机器人对水下物体进行抓取操作时，对于水下机器人的抓取装置要求也较高，如抓取物体可能陷入到水中的泥沙中，或者是被水下的水草等缠绕，或者是抓取物体需要受到保护，防止抓取装置的抓取力量较大，导致其受损，同时，为了适应对不同物体的抓取，可能需要更换不同的抓取部件，而现有抓取机器人的抓取部件更换困难，不便于拆卸。
30.通过两个安装架1将整个抓取装置安装在水下机器人上，安装完成后，水下机器人下水，并且运动至待抓取物体附近，确保四个第一抓取爪20在靠近收拢时，顺利抓取到待抓取物体，然后开始对待抓取物体进行抓取，控制伸缩器15开始工作，通过伸缩器15拉动十字连接架16向右运动，通过十字连接架16带动第三连接轴10同步向右运动，然后通过第三连接轴10拉动第一联动板8运动，使得第一联动板8绕着第一连接轴6的中心点逆时针转动，进而通过第一联动板8带动第四连接轴12运动，然后通过第四连接轴12联动第三联动板11，当第三联动板11运动时，使第三联动板11向左下方移动，第三联动板11同时联动第五连接轴13，进而通过第五连接轴13同步联动第二联动板9，使得第二联动板9绕着第二连接轴7的中心点逆时针转动，进而在第一联动板8、第二联动板9和第三联动板11三者联动时，第三联动板11同时带动第一弹性件18、安装板19和第一抓取爪20均向转轴2中心点运动，即第一抓取爪20逐渐向转轴2中心点收拢，以实现抓取的动作，在抓取的过程中，根据水下机器人自身携带的水下摄影设备，将待抓取物体的整体影像资料传回到终端，而操作人员根据待抓取物体的形状、大小、待抓取物体本身的外貌特征，以及其所处的环境，根据上述情况，确定如何对其进行抓取，使得四个第一抓取爪20逐渐向转轴2中心点收拢时，可以有效的将待抓取物体抓住，如四个第一抓取爪20在如图所示状态下，由于待抓取物体自身形状，使得四个第一抓取爪20无法将待抓取物体抓紧，即可能对待抓取物体的抓力不足，或者是待抓取物体存在不规则的凸起等，而凸起部位对四个第一抓取爪20中的某一个或者多个造成阻碍，使其无法顺利向转轴2的中心点收拢，进而影响对待抓取物体的抓紧，因此，需要调节四个第一抓取爪20与物体的相对位置，即通过控制转轴2驱动固定块3转动，进而通过固定块3带动支撑架4转动，支撑架4转动时，同时使得第一抓取爪20也发生转动，以改变第一抓取爪20与待抓取物体的相对位置，直至第一抓取爪20转动至在其收拢过程中，不会被待抓取物体自身的不规则凸起等阻碍收拢，当四个第一抓取爪20将待抓取物体抓紧后，若待抓取物体被掩埋在水下的淤泥或者泥沙中，亦或者是被水草缠绕，抓紧待抓取物体后，由于整个抓取装置与待抓取物体呈一定角度，以待抓取物体自身作为基点，抓取装置一般位于待抓取物体
上方的半球体空间内，对于现有设备，一般在抓紧后，直接向外拉起，该方式对于陷入淤泥或泥沙中程度较低的待抓取物体，可以直接将其抓起，但是对于陷入淤泥或泥沙中程度较高的待抓取物体，采用该方式，无法顺利将其抓起，而且对于四个第一抓取爪20而言，抓起过程中，由于需要施加更大的力量才能将物体从淤泥或者泥沙中拉出，此时四个第一抓取爪20受到的反作用力大大增加，致使其损坏的可能性大大增加，同时，对于待抓取物体的作用力也同步增加，致使待抓取物体受损，无法实现无损抓取的目的，因此，对于陷入到淤泥或者泥沙中的物体，在抓取过程中，为了顺利将其抓起，需要先使其松动，然后再将其抓起，即通过控制转轴2小角度往复转动，使得抓紧待抓取物体后，四个第一抓取爪20通过小角度的往复转动，致使待抓取物体逐渐松动，在第三联动板11小角度往复转动时，同步带动松动板30小角度往复转动，通过松动板30对待抓取物体施加推力，增大其松动程度，确保后续将其顺利抓起。
31.物体被抓起后，对于现有抓取设备而言，因为只能触及被抓物处于泥沙之上的部分，可能出现接触面不够大而抓取不够稳定的现象，而且由于物体自身重力或者水流等干扰的原因，导致会存在物体发生滑落的问题，因此，需要进行防掉落处理，随着物体逐渐被抓起，物体的重力使得第一抓取爪20在连接杆17上同步滑动，进而通过第一抓取爪20同步拉伸四个第一弹性件18，而且同时推动连接环21在连接杆17上滑动，进而通过连接环21带动推板25向挤压板26移动，进而通过推板25挤压挤压板26，由于挤压板26采用弹性材质，进而使得挤压板26发生形变，并且同步挤压相邻的弧形杆27，然后通过弧形杆27挤压相邻的第二抓取爪23，使第二抓取爪23发生逆时针转动，使得第二抓取爪23与抓取物体之间的压力增大，进而当物体从第一抓取爪20之间滑落时，第二抓取爪23进一步将其固定，且二次固定的程度与物体重力大小成正比，即当物体越重，滑落的程度更大，则弯折板29对于第二抓取爪23的挤压力也同步增大，使得第二抓取爪23对物体的二次挤压力增大，以防止物体发生滑落，与此同时，通过第二限位板28防止推板25与挤压板26两者完全脱离，导致挤压板26失去对第二抓取爪23的挤压力，无法对发生滑落的物体进行二次固定。
32.当物体被限位在四个第一抓取爪20之间时，物体在水中，水对物体产生相应的浮力，当物体体积小于四个第一抓取爪20收拢后形成的空间时，抓取的物体在四个第一抓取爪20之间发生漂浮晃动，致使物体与四个第一抓取爪20内侧不断发生摩擦碰撞，由于四个第一抓取爪20内侧设置有凹口，在增大与物体之间的摩擦，提高抓紧力度时，由于物体的浮动，需要保护抓取物体表面，防止其发生大范围的划伤，则需要对四个第一抓取爪20内侧的物体进行进一步固定，使其不会在水浮力的作用下，不断与四个第一抓取爪20内侧的凹口发生摩擦碰撞，当四个第三联动板11不断向靠近转轴2中心点收拢时，使得四个压紧片14向转轴2中心点靠近，由于四个压紧片14采用弹性材质，并且四个压紧片14设置为向转轴2中心点偏斜靠近的状态，进而使得四个第一抓取爪20抓取物体时，四个压紧片14同步向抓取物体移动并且与物体接触，进而通过四个压紧片14挤压物体，使其被完全固定在四个第一抓取爪20之间，防止其因为水的浮力不断与四个第一抓取爪20内侧的凹口发生摩擦碰撞，致使四个第一抓取爪20受损，或者是抓取物体表面发生损坏。
33.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，但对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。