水下通用液压仿生机械手的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种水下通用液压仿生机械手，包括固定盘，在其后端面上安有一个吸头液压缸和三个均布的手爪液压缸，吸头液压缸上串联有一个主液压缸，主液压缸的前后腔连通电磁换向阀，电磁换向阀上连有液压泵、溢流阀；吸头液压缸的活塞杆固有吸头推拉杆，吸头推拉杆穿过吸管后其前端与软性橡胶吸头前端里侧的连接套固定；手爪液压缸前腔内的活塞杆上套有复位弹簧，并与手爪推拉杆固接，手爪推拉杆的前端铰接有一滑块，滑块与瓣型手爪的后部移动副连接，瓣型手爪铰接在固定盘上；在吸头液压缸前后腔与手爪液压缸后腔连通的管路上分别设置有单向阀，吸头液压缸后腔设有出水口。它提高了夹取和移动过程的稳定性和可靠性，工作效率高。
【专利说明】
水下通用液压仿生机械手
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种改进的机械手，具体是一种水下通用液压仿生机械手。
【背景技术】
[0002]现阶段水下机械手普遍采用夹取式，且通常有关节结构，这种结构的机械手作业范围受到很大的限制，尤其是在深海打捞，海底捕捉等方面问题更为突出，而且工作效率较低。首先，由于水流和海底复杂的作业环境，夹取式机械手在工作时很难对目标物实现准确的定位，即使成功抓取也容易出现移动过程中夹取物脱落的问题;再者，当目标物的尺寸，形状和类型发生改变时，工作稳定性将进一步下降；最后，夹取式机械手夹取力的控制不方便，容易夹伤目标物。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种水下通用液压仿生机械手，它克服了现有水下机械手对目标物定位精度差、夹取稳定性低、受目标物体形尺寸限制和夹取力控制不便等缺陷。
[0004]本实用新型的技术方案:
[0005]—种水下通用液压仿生机械手，包括固定盘，在固定盘的后端面上安装有一个吸头液压缸，吸头液压缸的轴心线与固定盘的轴心线重合，吸头液压缸的活塞杆穿过固定盘的中心通孔;在固定盘的前端面之前布置有一个瓶状的软性橡胶吸头，软性橡胶吸头的前端面上设置有进出水通道，其前端面的里侧中心位置设置有连接套，软性橡胶吸头的吸头后端紧固在吸管的前端，吸管的后端固定在固定盘上，吸管将软性橡胶吸头的内腔与吸头液压缸的前腔连通，吸头液压缸的活塞杆固接有一吸头推拉杆，吸头推拉杆穿过吸管后其前端部与软性橡胶吸头前端面里侧的连接套固定在一起；
[0006]在吸头液压缸上串联有一个主液压缸，主液压缸的前后腔连通一个电磁换向阀，电磁换向阀上连通有液压栗、溢流阀；
[0007]在固定盘后端面上以固定盘中心为圆心的同一圆周上均勾安装有三个手爪液压缸，手爪液压缸的轴心线与固定盘的轴心线平行，手爪液压缸的活塞杆穿过固定盘上的通孔与手爪推拉杆固接，手爪液压缸前腔内的活塞杆上套有复位弹簧，手爪推拉杆的前端铰接有一滑块，滑块与瓣型手爪的后部移动副连接，瓣型手爪铰接在固定盘上；
[0008]在吸头液压缸的前腔与手爪液压缸的后腔连通有管路，管路上设置有单向阀，确保吸头液压缸前腔的水能流向手爪液压缸的后腔;在吸头液压缸的后腔与手爪液压缸的后腔连通有管路，管路上设置有单向阀，确保手爪液压缸后腔的水能回流吸头液压缸后腔;吸头液压缸后腔设置有出水口。
[0009]软性橡胶吸头前端面的进出水通道为格栅结构，格栅间的距离(即格槽宽度)为I—8mm ο
[0010]手爪推拉杆前端铰接的滑块与瓣型手爪后部的连接为燕尾槽移动副。
[0011]本实用新型设计理念源于蜥蜴捕食，将通常的夹取抓物方式改为类似蜥蜴捕食中的吸取和包裹式，其通过液压缸和电磁换向阀来控制软性橡胶吸头对目标物的吸附包裹和瓣型手爪的开合包裹，降低了机械手对目标物定位精度的要求，提高了夹取和移动过程的稳定性和可靠性，工作效率显著提高，同时软性橡胶吸头的包裹不会对目标物造成损伤，确保了目标物的完整性。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的结构示意图。
[0013]图2为本实用新型中单个瓣型手爪运动简图。
[0014]图3为本实用新型中软性橡胶吸头结构示意图。
[0015]图4为本实用新型的三维结构示意图。
[0016]图中:I吸头推拉杆，2软性橡胶吸头，3瓣型手爪，4固定盘，5滑块，6吸管，7手爪推拉杆，8复位弹簧，9手爪液压缸，10单向阀，11吸头液压缸，12主活塞杆，13主液压缸，14电磁换向阀，15液压栗，16溢流阀，17吸头后端，18连接套，19进出水通道，图中箭头表示运动方向。
【具体实施方式】
[0017]本实用新型可安装在各种机械臂上使用。
[0018]如附图所示，本实用新型包括固定盘4，其后端面上安装有三个成120度角周向分布的手爪液压缸9，后端面的中心安装有吸头液压缸11;手爪推拉杆7穿过固定盘4上的通孔与手爪液压缸9上活塞杆连接，前端与燕尾滑块5铰接，燕尾滑块5与铰接在固定盘4上的瓣型手爪3上的燕尾槽构成移动副，同时在手爪液压缸9前腔的活塞杆上套有复位弹簧8。
[0019]吸头推拉杆I后端与吸头液压缸11的活塞杆连接，前端与软性橡胶吸头2的连接套18连接，软性橡胶吸头2的吸头后端17固定在吸管6前端上;吸头液压缸11的后部安装有主液压缸13，其主活塞杆12与吸头液压缸11后腔的活塞杆连接，主液压缸13的前后腔的两液压管接口分别与电磁换向阀14相连，电磁换向阀14连接有液压栗、溢流阀。另外，手爪液压缸9后腔设有液压管接口，通过软胶管分别与吸头液压缸11前后腔相连，其上分别接有单向阀10 ο
[0020]本实例中的软性橡胶吸头2前端面(凹陷区域)为格栅结构，格槽宽度为5mm。
[0021]根据蜥蜴捕捉猎物时第一步是飞出舌头吸住猎物，第二部将食物拉向长舌深处同时应用舌头周围的软肉进行包裹，一方面使捕获的猎物窒息，另外一方面猎物挣扎时不易逃脱。因此本实用新型工作过程可分为三个阶段:第一阶段是吸拉，由于采用的是水下吸取式作业，对目标的定位精度要求大大减低;第二阶段为包裹，在目标物体不断被吸紧拉向吸管6的过程中，软性橡胶吸头2对其进行一层包裹，外围的瓣型手爪3形成二次包裹，一方面可以防止抓取和搬运过程中的由于水流作用目标物的脱落，另一方面防止抓取过程中产生机械损伤;第三阶段为释放目标物。
[0022]第一阶段为吸拉:初始状态时，电磁换向阀14处于中位，主液压缸13前后腔压强相等，活塞不移动。当机械手接近目标物时，控制系统发出控制指令，电磁换向阀14改变连接方式。高压水通过电磁换向阀14流入主液压缸13后腔，前腔中的水通过电磁换向阀14流回水箱，在高压水作用下主液压缸13的活塞带动吸头液压缸11的活塞向前运动，通过活塞杆推动吸头推拉杆I前端的软性橡胶吸头2向前拉伸。当软性橡胶吸头2与目标物充分接触时，控制系统发出指令，电磁换向阀14改变连接方式。高压水通过电磁换向阀14流入主液压缸13前腔，后腔中的水通过电磁换向阀14流回水箱，在高压水作用下主液压缸13的活塞带动吸头液压缸11的活塞向后运动，该过程中目标物周围水被快速吸入软性橡胶吸头2腔体内，在目标物周围形成负压区，在水压作用下目标物紧贴软性橡胶吸头2，并随吸头液压缸11活塞的向后运动而后移，形成橡胶包裹。当吸头液压缸11活塞还没有运动到完全封闭后腔上进水口前，水从软性橡胶吸头2吸入后，通过吸管6进入吸头液压缸11前腔，再通过吸头液压缸11前腔出水口上的单向阀10、后腔进水口上的单向阀10进入吸头液压缸11后腔，最后通过吸头液压缸11后腔的出水口流出，水没有进入手爪液压缸9后腔推动手爪液压缸9的活塞前移，因为手爪液压缸9前腔中的复位弹簧8压缩阻力大于单向阀10的开启阻力，此时瓣型手爪3不动作。
[0023]第二阶段为包裹:当吸头液压缸11的活塞运动到完全封闭后腔上进水口后，水从软性橡胶吸头2吸入，通过吸管6进入吸头液压缸11前腔，再通过吸头液压缸11前腔出水口上的单向阀10进入手爪液压缸9后腔，推动手爪液压缸9的活塞压缩复位弹簧8向前运动，此时瓣型手爪3开始动作，同时，软性橡胶吸头2继续吸引目标物随吸头推拉杆I向后运动，直至瓣型手爪3运动到完全封闭。
[0024]第三阶段为释放目标物:当目标物移动到指定位置以后，控制系统发出控制指令，电磁换向阀14改变连接方式，高压水通过电磁换向阀14流入主液压缸13后腔，前腔中的水通过电磁换向阀14流回水箱，在高压水作用下主液压缸13的活塞带动吸头液压缸11的活塞向前运动。吸头液压缸11的活塞逐渐前进时，吸头推拉杆I推动软性橡胶吸头2也前移，从而逐渐解除软性橡胶吸头2对目标物的包裹。同时压缩吸头液压缸11前腔内的水从软性橡胶吸头2前端喷出，消除对目标物的吸附作用。当吸头液压缸11的活塞运动到打开后腔上进水口位置后，手爪液压缸9后腔的高压水通过吸头液压缸11后腔进水口上的单向阀10进入吸头液压缸11后腔，最后通过吸头液压缸11后腔的出水口流回水箱，同时复位弹簧8推动手爪液压缸9的活塞向后移动，带动手爪推拉杆7后移，打开瓣型手爪3，最终三个瓣型手爪3释放目标物。释放完成后，电磁换向阀14回归中位。
[0025]本说明书中未作详细描述之内容为本领域专业技术人员公知现有技术。
【主权项】
1.一种水下通用液压仿生机械手，其特征是:包括固定盘，在固定盘的后端面上安装有一个吸头液压缸，吸头液压缸的轴心线与固定盘的轴心线重合，吸头液压缸的活塞杆穿过固定盘的中心通孔;在固定盘的前端面之前布置有一个瓶状的软性橡胶吸头，软性橡胶吸头的前端面上设置有进出水通道，其前端面的里侧中心位置设置有连接套，软性橡胶吸头的吸头后端紧固在吸管的前端，吸管的后端固定在固定盘上，吸管将软性橡胶吸头的内腔与吸头液压缸的前腔连通，吸头液压缸的活塞杆固接有一吸头推拉杆，吸头推拉杆穿过吸管后其前端部与软性橡胶吸头前端面里侧的连接套固定在一起； 在吸头液压缸上串联有一个主液压缸，主液压缸的前后腔连通一个电磁换向阀，电磁换向阀上连通有液压栗、溢流阀； 在固定盘后端面上以固定盘中心为圆心的同一圆周上均匀安装有三个手爪液压缸，手爪液压缸的轴心线与固定盘的轴心线平行，手爪液压缸的活塞杆穿过固定盘上的通孔与手爪推拉杆固接，手爪液压缸前腔内的活塞杆上套有复位弹簧，手爪推拉杆的前端铰接有一滑块，滑块与瓣型手爪的后部移动副连接，瓣型手爪铰接在固定盘上； 在吸头液压缸的前腔与手爪液压缸的后腔连通有管路，管路上设置有单向阀，确保吸头液压缸前腔的水能流向手爪液压缸的后腔;在吸头液压缸的后腔与手爪液压缸的后腔连通有管路，管路上设置有单向阀，确保手爪液压缸后腔的水能回流吸头液压缸后腔;吸头液压缸后腔设置有出水口。2.根据权利要求1所述的一种水下通用液压仿生机械手，其特征是:软性橡胶吸头前端面的进出水通道为格栅结构，格栅间的距离为I 一 8_。3.根据权利要求1所述的一种水下通用液压仿生机械手，其特征是:手爪推拉杆前端铰接的滑块与瓣型手爪后部的连接为燕尾槽移动副。
【文档编号】B25J15/10GK205572462SQ201620365591
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】周杰, 赵志强
【申请人】周杰