高耐磨紧固型水下机械手的制作方法
专利名称:高耐磨紧固型水下机械手的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种高耐磨紧固型水下机械手，属于自动控制领域，包括液压驱动装置和作业机构，所述作业机构包括对称设置的平衡支撑体、机械指、驱动杆和机械夹头；两个机械夹头相对的端面为夹紧面，机械夹头底部端面为连接面；所述平衡支撑体固定连接在液压驱动装置上，平衡支撑体为纵切面为直角梯形结构，直角边所在的腰平行于液压驱动装置的活塞杆轴线，两底边垂直于活塞杆轴线，液压驱动装置的活塞杆设于两个平衡支撑体的对称轴线上，所述驱动杆一端铰接在液压驱动装置的活塞杆顶端，驱动杆的另一端铰接在机械夹头的连接面靠近活塞杆的一端；机械指一端铰接在平衡支撑体上底边，另一端铰接在机械夹头的连接面远离活塞杆的一端。
【专利说明】
高耐磨紧固型水下机械手
技术领域
[0001]本实用新型属于自动控制领域，具体涉及一种高耐磨紧固型水下机械手。
【背景技术】
[0002]工业机器人是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术领域内，迅速发展起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手不但可以代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作，而且具有能不断重复工作和劳动的特点。因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。
[0003]海洋中蕴藏着丰富的资源，人类开发和利用海洋的速度正在逐渐加快，所涉及的海洋工程日益增多。目前在海洋油气勘探开发等领域，多数水下作业具有压力高、负载重等特点，液压驱动具有负载能力强，负载/自重比高、通过压力补偿器可实现全海深作业等优点，所以液压驱动具有作业能力的水下机器人在海洋工程领域得到了广泛的应用。水下机器人是一种工作于水下的极限作业机器人，可以潜入水中代替人类完成多种操作，由于人类潜水深度的局限性和水下环境的恶劣性，所以水下机器人已成为水下作业的重要工具。水下机器人的作业能力主要是靠搭载于其上的水下机械手来完成的，如果没有水下机械手，水下机器人难以完成复杂的水下作业。水下机械手可以应用于水下、化学等有害环境中，完成抓取海底物品、采样、检查、装卸、清理现场、辅助定位、配合其他作业工具进行作业等比较复杂的作业任务。水下机械手由于作业环境的特殊性，与陆地上有很大区别，所以水下机械手(如图2所示)要求具有结构紧凑、轻型、刚性和耐腐蚀性、耐高压等特点；为了满足此要求，一般选材为6061铝合金和不锈钢等材料。在各种探测和采样的过程中，对水下机器人的工作范围、作业要求也越来越高，同样对其机械手也提出了更高的要求，譬如:机械手抓取强度的提尚，负载能力的提尚，机械手各关节耐磨性的提尚，有害工作环境耐腐蚀性的提高，抓取样品的精度与牢固性等等。目前，现有水下机器人大都单体成本较高，大多数实际使用的水下机械手都存在结构复杂、操作不灵活、抓取载荷小和不牢固的问题。在水下工作环境中，笨重的连续作业和机械手材料的磨损往往会导致机械手生锈、腐蚀等缩减使用寿命，并且工作时间长、效率低，难以完成工作需求;不能在恶劣的水下环境中工作。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种高耐磨紧固型水下机械手。
[0005]基于上述目的，本发明采用如下技术方案:高耐磨紧固型水下机械手，包括液压驱动装置和作业机构，所述作业机构包括对称设置的平衡支撑体、机械指、驱动杆和机械夹头;两个机械夹头相对的端面为夹紧面，机械夹头底部端面为连接面;所述平衡支撑体固定连接在液压驱动装置上，平衡支撑体为纵切面为直角梯形结构，直角边所在的腰平行于液压驱动装置的活塞杆轴线，两底边垂直于活塞杆轴线，液压驱动装置的活塞杆设于两个平衡支撑体的对称轴线上，所述驱动杆一端铰接在液压驱动装置的活塞杆顶端，驱动杆的另一端铰接在机械夹头的连接面靠近活塞杆的一端;机械指一端铰接在平衡支撑体上底边，另一端铰接在机械夹头的连接面远离活塞杆的一端。
[0006]进一步地，机械夹头的横截面为钝三角形，夹紧面与连接面的夹角为钝角，机械夹头端面连接处做圆滑处理，夹紧面上设有垂直于夹紧面的弧形凸台。
[0007 ] 进一步地，所述弧形凸台的高度为0.5-lmm。
[0008]进一步地，所述弧形凸台行与行之间均匀错位分布。
[0009]进一步地，所述机械夹头与弧形凸台为一体化结构。
[00?0]进一步地，所述机械夹头与弧形凸台采用粒径小于300nm的钻石稀材料和粘结剂制备而成。
[0011 ] 进一步地，所述液压驱动装置包括液压缸体和控制器，活塞杆设于液压缸体内，活塞杆后端将液压缸体内的空腔分为前腔和后腔，前腔和后腔内均设有油口，前腔与活塞前段接触处设有密封圈和耐磨带。
[0012]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:
[0013](I)本实用新型提供的机械手结构简单、使用零部件数量少、重量轻，可以降低水下的液压驱动力，有效提高工作灵活性和负载能力；
[0014](2)本实用新型提供的机械手使用方便、工作效率高，安全可靠性好;该机械手连续、重复作业耐磨性好，耐磨损，不断裂，适用于恶劣、复杂、有害的工作环境，不易出现安全事故，长时间水下工作不腐蚀，抓取物品部位不断裂，不磨损，经久耐用；
[0015](3)平衡支撑体为纵切面为直角梯形结构，减少下底面所占用的空间，并节约用料，减少成本，同时直角梯形结构有利于增加其平衡稳定性；
[0016](4)机械夹头的夹紧面上设有垂直于夹紧面的弧形凸台，抓取物品时，弧形凸台能够很好的夹紧定位物品，防止物品松动，钻石烯材料低摩擦系数和圆滑接触面能够保护物品不易损坏；
[0017](5)本实用新型在在抓取不规则球形物品或球形物品时，能够准确定位，夹紧牢固，有效防止物品转动脱落。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的结构不意图；
[0019]图2是机械夹头夹紧面的结构示意图；
[0020]其中，机械夹头1，夹紧面11，连接面12，机械指2，驱动杆3，平衡支撑体4，液压驱动装置5，液压缸体51，活塞杆52，前腔53，后腔54，密封圈55，耐磨带56，油口 57，弧形凸台6。
【具体实施方式】
[0021 ] 纳米钻石烯的制备方法及性能可以参考专利CN201510749250X。
[0022]下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
[0023]高耐磨紧固型水下机械手，其结构图如I和图2所示，包括液压驱动装置5和作业机构。
[0024]液压驱动装置5包括液压缸体51和控制器，液压缸体51内设有活塞杆52，活塞杆52后端将液压缸体51内的空腔分为前腔53和后腔54，前腔53和后腔54内均设有油口 57，前腔53与活塞杆52前段接触处设有密封圈55和耐磨带56。
[0025]作业机构包括对称设置的两组平衡支撑体4、机械指2、驱动杆3和机械夹头I;所述机械夹头I的横截面为钝三角形，机械夹头I端面连接处做圆滑处理，机械夹头I钝角对应的边为夹紧面U，机械夹头I底部端面为连接面12，夹紧面11与连接面12的夹角为钝角，所述平衡支撑体4固定连接在液压驱动装置5上，平衡支撑体4为纵切面为直角梯形结构，直角边所在的腰平行于液压驱动装置5的活塞杆52的轴线，两底边垂直于活塞杆52的轴线，活塞杆52设于两个平衡支撑体4的对称轴线上。
[0026]所述驱动杆3—端销轴连接在液压驱动装置5的活塞杆52顶端，驱动杆3的另一端销轴连接在机械夹头的连接面12靠近活塞杆52的一端(即靠近钝角处);机械指2—端销轴连接在平衡支撑体4上底边，另一端销轴连接在机械夹头I的连接面12远离活塞杆52的一端(即远离钝角处)。
[0027]所述机械夹头I的夹紧面11上设有垂直于夹紧面11的高度为0.5-lmm的弧形凸台6，机械夹头I与弧形凸台6为一体化结构，采用粒径小于300nm的钻石稀材料和粘结剂制备而成。弧形凸台6行与行之间均匀错位分布，抓取物品时，弧形凸台6能够很好的夹紧定位物品，防止物品松动，同时钻石烯材料低摩擦系数和圆滑接触面能够保护物品不易损坏。
[0028]本实用新型的工作原理为:液压驱动装置5在控制电机的作用下通过液压驱动活塞杆52伸缩，活塞杆52带动驱动杆3移动，驱动杆3配合平衡支撑体4和机械实现机械夹头I的夹持动作或张开工作。
[0029]当前腔53进入高压油时，活塞杆52开始向下收缩，通过驱动杆3带动机械夹头I执行夹持动作；当后腔54进入高压油时，活塞杆52开始向上推进，通过驱动杆3带动机械夹头I执行张开动作。驱动杆3通过平衡支撑体4和机械指2保持平衡性，从而实现机械夹头I在夹持和张开的过程中始终处于平衡状态。
【主权项】
1.高耐磨紧固型水下机械手，包括液压驱动装置和作业机构，所述作业机构包括对称设置的平衡支撑体、机械指、驱动杆和机械夹头;其特征在于，两个机械夹头相对的端面为夹紧面，机械夹头底部端面为连接面;所述平衡支撑体固定连接在液压驱动装置上，平衡支撑体为纵切面为直角梯形结构，直角边所在的腰平行于液压驱动装置的活塞杆轴线，两底边垂直于活塞杆轴线，液压驱动装置的活塞杆设于两个平衡支撑体的对称轴线上，所述驱动杆一端铰接在液压驱动装置的活塞杆顶端，驱动杆的另一端铰接在机械夹头的连接面靠近活塞杆的一端;机械指一端铰接在平衡支撑体上底边，另一端铰接在机械夹头的连接面远离活塞杆的一端。2.根据权利要求1所述的高耐磨紧固型水下机械手，其特征在于，机械夹头的横截面为钝三角形，夹紧面与连接面的夹角为钝角，机械夹头端面连接处做圆滑处理，夹紧面上设有垂直于夹紧面的弧形凸台。3.根据权利要求2所述的高耐磨紧固型水下机械手，其特征在于，所述弧形凸台的高度为0.5~1mm η4.根据权利要求3所述的高耐磨紧固型水下机械手，其特征在于，所述弧形凸台行与行之间均匀错位分布。5.根据权利要求4所述的高耐磨紧固型水下机械手，其特征在于，所述机械夹头与弧形凸台为一体化结构。6.根据权利要求5所述的高耐磨紧固型水下机械手，其特征在于，所述机械夹头与弧形凸台采用粒径小于300nm的钻石稀材料和粘结剂制备而成。7.根据权利要求6所述的高耐磨紧固型水下机械手，其特征在于，所述液压驱动装置包括液压缸体和控制器，活塞杆设于液压缸体内，活塞杆后端将液压缸体内的空腔分为前腔和后腔，前腔和后腔内均设有油口，前腔与活塞前段接触处设有密封圈和耐磨带。
【文档编号】B25J15/08GK205704249SQ201620371461
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】薛胜辉, 杨晋中, 毛海涛, 薛明辉, 邵静茹
【申请人】郑州人造金刚石及制品工程技术研究中心有限公司
【专利摘要】本实用新型公开一种高耐磨紧固型水下机械手，属于自动控制领域，包括液压驱动装置和作业机构，所述作业机构包括对称设置的平衡支撑体、机械指、驱动杆和机械夹头；两个机械夹头相对的端面为夹紧面，机械夹头底部端面为连接面；所述平衡支撑体固定连接在液压驱动装置上，平衡支撑体为纵切面为直角梯形结构，直角边所在的腰平行于液压驱动装置的活塞杆轴线，两底边垂直于活塞杆轴线，液压驱动装置的活塞杆设于两个平衡支撑体的对称轴线上，所述驱动杆一端铰接在液压驱动装置的活塞杆顶端，驱动杆的另一端铰接在机械夹头的连接面靠近活塞杆的一端；机械指一端铰接在平衡支撑体上底边，另一端铰接在机械夹头的连接面远离活塞杆的一端。
【专利说明】
高耐磨紧固型水下机械手
技术领域
[0001]本实用新型属于自动控制领域，具体涉及一种高耐磨紧固型水下机械手。
【背景技术】
[0002]工业机器人是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术领域内，迅速发展起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手不但可以代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作，而且具有能不断重复工作和劳动的特点。因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。
[0003]海洋中蕴藏着丰富的资源，人类开发和利用海洋的速度正在逐渐加快，所涉及的海洋工程日益增多。目前在海洋油气勘探开发等领域，多数水下作业具有压力高、负载重等特点，液压驱动具有负载能力强，负载/自重比高、通过压力补偿器可实现全海深作业等优点，所以液压驱动具有作业能力的水下机器人在海洋工程领域得到了广泛的应用。水下机器人是一种工作于水下的极限作业机器人，可以潜入水中代替人类完成多种操作，由于人类潜水深度的局限性和水下环境的恶劣性，所以水下机器人已成为水下作业的重要工具。水下机器人的作业能力主要是靠搭载于其上的水下机械手来完成的，如果没有水下机械手，水下机器人难以完成复杂的水下作业。水下机械手可以应用于水下、化学等有害环境中，完成抓取海底物品、采样、检查、装卸、清理现场、辅助定位、配合其他作业工具进行作业等比较复杂的作业任务。水下机械手由于作业环境的特殊性，与陆地上有很大区别，所以水下机械手(如图2所示)要求具有结构紧凑、轻型、刚性和耐腐蚀性、耐高压等特点；为了满足此要求，一般选材为6061铝合金和不锈钢等材料。在各种探测和采样的过程中，对水下机器人的工作范围、作业要求也越来越高，同样对其机械手也提出了更高的要求，譬如:机械手抓取强度的提尚，负载能力的提尚，机械手各关节耐磨性的提尚，有害工作环境耐腐蚀性的提高，抓取样品的精度与牢固性等等。目前，现有水下机器人大都单体成本较高，大多数实际使用的水下机械手都存在结构复杂、操作不灵活、抓取载荷小和不牢固的问题。在水下工作环境中，笨重的连续作业和机械手材料的磨损往往会导致机械手生锈、腐蚀等缩减使用寿命，并且工作时间长、效率低，难以完成工作需求;不能在恶劣的水下环境中工作。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种高耐磨紧固型水下机械手。
[0005]基于上述目的，本发明采用如下技术方案:高耐磨紧固型水下机械手，包括液压驱动装置和作业机构，所述作业机构包括对称设置的平衡支撑体、机械指、驱动杆和机械夹头;两个机械夹头相对的端面为夹紧面，机械夹头底部端面为连接面;所述平衡支撑体固定连接在液压驱动装置上，平衡支撑体为纵切面为直角梯形结构，直角边所在的腰平行于液压驱动装置的活塞杆轴线，两底边垂直于活塞杆轴线，液压驱动装置的活塞杆设于两个平衡支撑体的对称轴线上，所述驱动杆一端铰接在液压驱动装置的活塞杆顶端，驱动杆的另一端铰接在机械夹头的连接面靠近活塞杆的一端;机械指一端铰接在平衡支撑体上底边，另一端铰接在机械夹头的连接面远离活塞杆的一端。
[0006]进一步地，机械夹头的横截面为钝三角形，夹紧面与连接面的夹角为钝角，机械夹头端面连接处做圆滑处理，夹紧面上设有垂直于夹紧面的弧形凸台。
[0007 ] 进一步地，所述弧形凸台的高度为0.5-lmm。
[0008]进一步地，所述弧形凸台行与行之间均匀错位分布。
[0009]进一步地，所述机械夹头与弧形凸台为一体化结构。
[00?0]进一步地，所述机械夹头与弧形凸台采用粒径小于300nm的钻石稀材料和粘结剂制备而成。
[0011 ] 进一步地，所述液压驱动装置包括液压缸体和控制器，活塞杆设于液压缸体内，活塞杆后端将液压缸体内的空腔分为前腔和后腔，前腔和后腔内均设有油口，前腔与活塞前段接触处设有密封圈和耐磨带。
[0012]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:
[0013](I)本实用新型提供的机械手结构简单、使用零部件数量少、重量轻，可以降低水下的液压驱动力，有效提高工作灵活性和负载能力；
[0014](2)本实用新型提供的机械手使用方便、工作效率高，安全可靠性好;该机械手连续、重复作业耐磨性好，耐磨损，不断裂，适用于恶劣、复杂、有害的工作环境，不易出现安全事故，长时间水下工作不腐蚀，抓取物品部位不断裂，不磨损，经久耐用；
[0015](3)平衡支撑体为纵切面为直角梯形结构，减少下底面所占用的空间，并节约用料，减少成本，同时直角梯形结构有利于增加其平衡稳定性；
[0016](4)机械夹头的夹紧面上设有垂直于夹紧面的弧形凸台，抓取物品时，弧形凸台能够很好的夹紧定位物品，防止物品松动，钻石烯材料低摩擦系数和圆滑接触面能够保护物品不易损坏；
[0017](5)本实用新型在在抓取不规则球形物品或球形物品时，能够准确定位，夹紧牢固，有效防止物品转动脱落。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的结构不意图；
[0019]图2是机械夹头夹紧面的结构示意图；
[0020]其中，机械夹头1，夹紧面11，连接面12，机械指2，驱动杆3，平衡支撑体4，液压驱动装置5，液压缸体51，活塞杆52，前腔53，后腔54，密封圈55，耐磨带56，油口 57，弧形凸台6。
【具体实施方式】
[0021 ] 纳米钻石烯的制备方法及性能可以参考专利CN201510749250X。
[0022]下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
[0023]高耐磨紧固型水下机械手，其结构图如I和图2所示，包括液压驱动装置5和作业机构。
[0024]液压驱动装置5包括液压缸体51和控制器，液压缸体51内设有活塞杆52，活塞杆52后端将液压缸体51内的空腔分为前腔53和后腔54，前腔53和后腔54内均设有油口 57，前腔53与活塞杆52前段接触处设有密封圈55和耐磨带56。
[0025]作业机构包括对称设置的两组平衡支撑体4、机械指2、驱动杆3和机械夹头I;所述机械夹头I的横截面为钝三角形，机械夹头I端面连接处做圆滑处理，机械夹头I钝角对应的边为夹紧面U，机械夹头I底部端面为连接面12，夹紧面11与连接面12的夹角为钝角，所述平衡支撑体4固定连接在液压驱动装置5上，平衡支撑体4为纵切面为直角梯形结构，直角边所在的腰平行于液压驱动装置5的活塞杆52的轴线，两底边垂直于活塞杆52的轴线，活塞杆52设于两个平衡支撑体4的对称轴线上。
[0026]所述驱动杆3—端销轴连接在液压驱动装置5的活塞杆52顶端，驱动杆3的另一端销轴连接在机械夹头的连接面12靠近活塞杆52的一端(即靠近钝角处);机械指2—端销轴连接在平衡支撑体4上底边，另一端销轴连接在机械夹头I的连接面12远离活塞杆52的一端(即远离钝角处)。
[0027]所述机械夹头I的夹紧面11上设有垂直于夹紧面11的高度为0.5-lmm的弧形凸台6，机械夹头I与弧形凸台6为一体化结构，采用粒径小于300nm的钻石稀材料和粘结剂制备而成。弧形凸台6行与行之间均匀错位分布，抓取物品时，弧形凸台6能够很好的夹紧定位物品，防止物品松动，同时钻石烯材料低摩擦系数和圆滑接触面能够保护物品不易损坏。
[0028]本实用新型的工作原理为:液压驱动装置5在控制电机的作用下通过液压驱动活塞杆52伸缩，活塞杆52带动驱动杆3移动，驱动杆3配合平衡支撑体4和机械实现机械夹头I的夹持动作或张开工作。
[0029]当前腔53进入高压油时，活塞杆52开始向下收缩，通过驱动杆3带动机械夹头I执行夹持动作；当后腔54进入高压油时，活塞杆52开始向上推进，通过驱动杆3带动机械夹头I执行张开动作。驱动杆3通过平衡支撑体4和机械指2保持平衡性，从而实现机械夹头I在夹持和张开的过程中始终处于平衡状态。
【主权项】
1.高耐磨紧固型水下机械手，包括液压驱动装置和作业机构，所述作业机构包括对称设置的平衡支撑体、机械指、驱动杆和机械夹头;其特征在于，两个机械夹头相对的端面为夹紧面，机械夹头底部端面为连接面;所述平衡支撑体固定连接在液压驱动装置上，平衡支撑体为纵切面为直角梯形结构，直角边所在的腰平行于液压驱动装置的活塞杆轴线，两底边垂直于活塞杆轴线，液压驱动装置的活塞杆设于两个平衡支撑体的对称轴线上，所述驱动杆一端铰接在液压驱动装置的活塞杆顶端，驱动杆的另一端铰接在机械夹头的连接面靠近活塞杆的一端;机械指一端铰接在平衡支撑体上底边，另一端铰接在机械夹头的连接面远离活塞杆的一端。2.根据权利要求1所述的高耐磨紧固型水下机械手，其特征在于，机械夹头的横截面为钝三角形，夹紧面与连接面的夹角为钝角，机械夹头端面连接处做圆滑处理，夹紧面上设有垂直于夹紧面的弧形凸台。3.根据权利要求2所述的高耐磨紧固型水下机械手，其特征在于，所述弧形凸台的高度为0.5~1mm η4.根据权利要求3所述的高耐磨紧固型水下机械手，其特征在于，所述弧形凸台行与行之间均匀错位分布。5.根据权利要求4所述的高耐磨紧固型水下机械手，其特征在于，所述机械夹头与弧形凸台为一体化结构。6.根据权利要求5所述的高耐磨紧固型水下机械手，其特征在于，所述机械夹头与弧形凸台采用粒径小于300nm的钻石稀材料和粘结剂制备而成。7.根据权利要求6所述的高耐磨紧固型水下机械手，其特征在于，所述液压驱动装置包括液压缸体和控制器，活塞杆设于液压缸体内，活塞杆后端将液压缸体内的空腔分为前腔和后腔，前腔和后腔内均设有油口，前腔与活塞前段接触处设有密封圈和耐磨带。
【文档编号】B25J15/08GK205704249SQ201620371461
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】薛胜辉, 杨晋中, 毛海涛, 薛明辉, 邵静茹
【申请人】郑州人造金刚石及制品工程技术研究中心有限公司
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