球的弹簧片(3)、插座(4)、限位螺栓(5)，插座(4)安装于需布放到海底的水下观测平台上；手柄(I)插入到插座(4)上，带半圆球的弹簧片(3)卡入插座(4)上的斜坡状卡槽；带半圆球的弹簧片(3)采用焊接方式与手柄(I)相连；手柄(I)的导向限位槽与插座(4)上的限位螺栓相对应；挂接保护器(2)安装于手柄(I)后端；其中手柄(I)两侧装有带半圆球的弹簧片(3)，插座(4)上设计有斜坡状卡槽，把手柄(I)入插座
(4)后，弹簧片上的半圆球靠自身弹力扣入插座(4)的斜坡状卡槽内。在本实施例中，水下机器人机械手对手柄(I)施加的水平拉力等于材料弹性模量乘以带半圆球的弹簧片(3)在Y轴上的位移，插座(4)卡槽的坡度夹角取决于卡槽坡度的长度和深度的比值，但深度必须大于半圆球的半径。上述插座(4)顶部设计螺纹孔，安装配套的限位螺栓(5);所述手柄(I)与带半圆球的弹簧片(3)垂直上端设计导向限位槽，导向限位槽与限位螺栓(5)尺寸相匹配。上述挂接保护器(2)为便携设计，通过螺栓安装于手柄(I)外侧。上述手柄(I)材料为钛合金；插座(4)材料为高强度的PVC，插座材料使用高强度PVC，把手等其他部分材料使用钛合金。
[0025]在本实施例的使用过程中，先根据水下观测平台安装把手装置的接触面形状，设计把手装置的插座与观测平台相连接端面形状，以确保安装面的良好接合，便于安装。插座安装端面的外形不影响把手装置其他部分的设计。插座内部设计有安装孔，通过螺丝与观测平台外侧固定安装。
[0026]挂接保护器通过二个螺孔与把手以螺栓可拆卸方式连接，挂接保护器可以根据实际使用情况，在安装前挂入释放与拖曳绳缆等器件。
[0027]弹簧片和把手采用焊接方式连接，焊接的时候需要保证手柄内部光洁度，以免影响手柄向插座的插接。
[0028]弹簧片头部采用半圆球形状设计，插座卡槽采用斜坡形式设计，靠弹簧片自身的弹性力将半圆球和卡槽相扣，这种设计可减小圆球与卡槽之间的动摩擦力。主要参数有弹簧片的半圆球半径、插座的卡槽坡度和深度。根据不同的海底机器人机械手操作力的大小可改变对应的参数设计值。卡槽的坡度可以根据拉力进行调整，但深度必须大于小球的半径。把手的拉出力等于钛合金的弹性模量乘以弹簧片在Y轴上的位移，具体计算方法如下:
[0029]F拉=E δ y= ER(F拉把手拉出力，E:钛合金的弹性模量，δ ^单簧片在Y
[0030]轴上的位移，R:弹簧片前端半圆小球的半径)
[0031]H = L sin Θ彡R(H:卡槽深度，L:卡槽斜坡的长度，Θ:卡槽坡度)
[0032]插座和机架平台用螺纹固定，插座上部有以螺纹孔，安装M5的限位螺栓，正好与把手上的导向限位槽吻合，限制了把手的旋转，保证了水下机器人机械手能以最方便的角度抓取和操作把手。
[0033]当带有把手装置的观测平台布放于海底后，深海机器人下潜到观测平台安装有把手装置一侧，调整机械手，使其与手柄的角度一致。水下机器人确定抓稳把手后，向外实施约1Kgf的水平拉力，使得观测仪器得到释放或拖曳。
[0034]把手装置的外型大小可随着机械手、观测平台尺寸变化进行调整。把手装置使水下机器人的操作精确度得到了提高，降低了机器人抓取和释放的操作难度，节省了人力和物力资源。
【主权项】
1.一种适合于水下机器人操作的把手装置，其特征在于，包括手柄(I)、挂接保护器(2)、带半圆球的弹簧片(3)、插座(4)、限位螺栓(5)，所述插座(4)安装于需布放到海底的水下观测平台上；所述手柄(I)插入到插座(4)上，带半圆球的弹簧片(3)卡入插座(4)上的斜坡状卡槽；所述带半圆球的弹簧片(3)采用焊接方式与手柄(I)相连；所述手柄(I)的导向限位槽与插座(4)上的限位螺栓相对应；所述挂接保护器(2)安装于手柄(I)后端。
2.根据权利要求1所述的一种适合于水下机器人操作的把手装置，其特征是所述手柄(I)两侧装有带半圆球的弹簧片(3)，插座(4)上设计有斜坡状卡槽，把手柄(I)入插座(4)后，弹簧片上的半圆球靠自身弹力扣入插座(4)的斜坡状卡槽内。
3.根据权利要求2所述的一种适合于水下机器人操作的把手装置，其特征是所述水下机器人机械手对手柄(I)施加的水平拉力等于材料弹性模量乘以带半圆球的弹簧片(3)在Y轴上的位移。
4.根据权利要求1所述的一种适合于水下机器人操作的把手装置，其特征是所述的插座(4)顶部设计螺纹孔，安装配套的限位螺栓(5);所述手柄(I)与带半圆球的弹簧片(3)垂直上端设计导向限位槽，导向限位槽与限位螺栓(5)尺寸相匹配。
5.根据权利要求1所述的一种适合于水下机器人操作的把手装置，其特征是所述挂接保护器(2)为便携设计，通过螺栓安装于手柄(I)外侧。
6.根据权利要求1所述的一种适合于水下机器人操作的把手装置，其特征是所述手柄(I)材料为钛合金；插座(4)材料为高强度的PVC。
【专利摘要】本发明公开了一种应用于海底观测平台在进行海底布放时，需要水下机器人的机械手去完成相关释放与拖曳操作的装置，具体是指一种适合水下机器人操作的把手装置。本发明包括手柄、挂接保护器、带半圆球的弹簧片、插座、限位螺栓，所述插座安装于需布放到海底的水下观测平台上；所述手柄插入到插座上，带半圆球的弹簧片卡入插座上的斜坡状卡槽；所述带半圆球的弹簧片采用焊接方式与手柄相连；所述手柄的导向限位槽与插座上的限位螺栓相对应；所述挂接保护器安装于手柄后端。本发明的优点是可完全适合于水下机器人的机械手使用，在随机的外力作用下不宜自主脱开，不可旋转，提高水下操作安全性与方便性。
【IPC分类】B63B21-66
【公开号】CN104859799
【申请号】CN201510233429
【发明人】周建平, 陶春辉, 邓显明, 张国堙, 余海波, 刘宜胜
【申请人】国家海洋局第二海洋研究所
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月8日