專利名稱:高耐腐牢固可靠型水下機(jī)械手的制作方法
【專利摘要】高耐腐牢固可靠型水下機(jī)械手，包括液壓驅(qū)動裝置和作業(yè)機(jī)構(gòu)，所述作業(yè)機(jī)構(gòu)包括對稱設(shè)置的平衡支撐體、機(jī)械指、驅(qū)動桿和機(jī)械夾頭；兩個(gè)機(jī)械夾頭相對的端面為夾緊面，機(jī)械夾頭底部端面為連接面，夾緊面上設(shè)有半球形凸臺，半球形凸臺行與行之間的空隙處設(shè)有半球形凹槽；所述平衡支撐體固定連接在液壓驅(qū)動裝置上，液壓驅(qū)動裝置的活塞桿設(shè)于兩個(gè)平衡支撐體的對稱軸線上，所述驅(qū)動桿一端鉸接在液壓驅(qū)動裝置的活塞桿頂端，驅(qū)動桿的另一端鉸接在機(jī)械夾頭的連接面靠近活塞桿的一端；機(jī)械指一端鉸接在平衡支撐體上底邊，另一端鉸接在機(jī)械夾頭的連接面遠(yuǎn)離活塞桿的一端。
【專利說明】
高耐腐牢固可靠型水下機(jī)械手
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于自動控制領(lǐng)域，具體涉及一種高耐腐牢固可靠型水下機(jī)械手。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)機(jī)器人是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備，工業(yè)機(jī)械手的是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動生產(chǎn)線中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，迅速發(fā)展起來的一門新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手不但可以代替人的繁重勞動以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作，而且具有能不斷重復(fù)工作和勞動的特點(diǎn)。因此，機(jī)械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。它的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。
[0003]海洋中蘊(yùn)藏著豐富的資源，人類開發(fā)和利用海洋的速度正在逐漸加快，所涉及的海洋工程日益增多。目前在海洋油氣勘探開發(fā)等領(lǐng)域，多數(shù)水下作業(yè)具有壓力高、負(fù)載重等特點(diǎn)，液壓驅(qū)動具有負(fù)載能力強(qiáng)，負(fù)載/自重比高、通過壓力補(bǔ)償器可實(shí)現(xiàn)全海深作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，所以液壓驅(qū)動具有作業(yè)能力的水下機(jī)器人在海洋工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。水下機(jī)器人是一種工作于水下的極限作業(yè)機(jī)器人，可以潛入水中代替人類完成多種操作，由于人類潛水深度的局限性和水下環(huán)境的惡劣性，所以水下機(jī)器人已成為水下作業(yè)的重要工具。水下機(jī)器人的作業(yè)能力主要是靠搭載于其上的水下機(jī)械手來完成的，如果沒有水下機(jī)械手，水下機(jī)器人難以完成復(fù)雜的水下作業(yè)。水下機(jī)械手可以應(yīng)用于水下、化學(xué)等有害環(huán)境中，完成抓取海底物品、采樣、檢查、裝卸、清理現(xiàn)場、輔助定位、配合其他作業(yè)工具進(jìn)行作業(yè)等比較復(fù)雜的作業(yè)任務(wù)。水下機(jī)械手由于作業(yè)環(huán)境的特殊性，與陸地上有很大區(qū)別，所以水下機(jī)械手(如圖2所示)要求具有結(jié)構(gòu)緊湊、輕型、剛性和耐腐蝕性、耐高壓等特點(diǎn)；為了滿足此要求，一般選材為6061鋁合金和不銹鋼等材料。在各種探測和采樣的過程中，對水下機(jī)器人的工作范圍、作業(yè)要求也越來越高，同樣對其機(jī)械手也提出了更高的要求，譬如:機(jī)械手抓取強(qiáng)度的提尚，負(fù)載能力的提尚，機(jī)械手各關(guān)節(jié)耐磨性的提尚，有害工作環(huán)境耐腐蝕性的提高，抓取樣品的精度與牢固性等等。目前，現(xiàn)有水下機(jī)器人大都單體成本較高，大多數(shù)實(shí)際使用的水下機(jī)械手都存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作不靈活、抓取載荷小和不牢固的問題。在水下工作環(huán)境中，笨重的連續(xù)作業(yè)和機(jī)械手材料的磨損往往會導(dǎo)致機(jī)械手生銹、腐蝕等縮減使用壽命，并且工作時(shí)間長、效率低，難以完成工作需求;不能在惡劣的水下環(huán)境中工作。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種高耐腐牢固可靠型水下機(jī)械手。
[0005]基于上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:高耐腐牢固可靠型水下機(jī)械手，包括液壓驅(qū)動裝置和作業(yè)機(jī)構(gòu)，所述作業(yè)機(jī)構(gòu)包括對稱設(shè)置的平衡支撐體、機(jī)械指、驅(qū)動桿和機(jī)械夾頭;兩個(gè)機(jī)械夾頭相對的端面為夾緊面，機(jī)械夾頭底部端面為連接面，夾緊面上設(shè)有半球形凸臺，半球形凸臺行與行之間的空隙處設(shè)有半球形凹槽;所述平衡支撐體固定連接在液壓驅(qū)動裝置上，平衡支撐體為縱切面為直角梯形結(jié)構(gòu)，直角邊所在的腰平行于液壓驅(qū)動裝置的活塞桿軸線，兩底邊垂直于活塞桿軸線，液壓驅(qū)動裝置的活塞桿設(shè)于兩個(gè)平衡支撐體的對稱軸線上，所述驅(qū)動桿一端鉸接在液壓驅(qū)動裝置的活塞桿頂端，驅(qū)動桿的另一端鉸接在機(jī)械夾頭的連接面靠近活塞桿的一端;機(jī)械指一端鉸接在平衡支撐體上底邊，另一端鉸接在機(jī)械夾頭的連接面遠(yuǎn)離活塞桿的一端。
[0006]進(jìn)一步地，所述半球形凸臺與半球形凹槽之間錯(cuò)位分布。
[0007]進(jìn)一步地，夾緊面上靠近邊沿的位置為半球形凸臺。
[0008]進(jìn)一步地，機(jī)械夾頭的橫截面為鈍三角形，夾緊面與連接面的夾角為鈍角，機(jī)械夾頭端面連接處做圓滑處理，夾緊面上設(shè)有垂直于夾緊面的半球形凸臺。
[0009]進(jìn)一步地，所述半球形凸臺的高度和半球形凹槽的深度均為0.5-lmm。
[0010]進(jìn)一步地，所述機(jī)械夾頭與半球形凸臺為一體化結(jié)構(gòu)。
[0011 ]進(jìn)一步地，所述機(jī)械夾頭與半球形凸臺采用粒徑小于300nm的鉆石稀材料和粘結(jié)劑制備而成。
[0012]進(jìn)一步地，所述液壓驅(qū)動裝置包括液壓缸體和控制器，活塞桿設(shè)于液壓缸體內(nèi)，活塞桿后端將液壓缸體內(nèi)的空腔分為前腔和后腔，前腔和后腔內(nèi)均設(shè)有油口，前腔與活塞前段接觸處設(shè)有密封圈和耐磨帶。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014](I)本實(shí)用新型提供的機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡單、使用零部件數(shù)量少、重量輕，可以降低水下的液壓驅(qū)動力，有效提高工作靈活性和負(fù)載能力；
[0015](2)本實(shí)用新型提供的機(jī)械手使用方便、工作效率高，安全可靠性好;該機(jī)械手連續(xù)、重復(fù)作業(yè)耐磨性好，耐磨損，不斷裂，適用于惡劣、復(fù)雜、有害的工作環(huán)境，不易出現(xiàn)安全事故，長時(shí)間水下工作不腐蝕，抓取物品部位不斷裂，不磨損，經(jīng)久耐用；
[0016](3)平衡支撐體為縱切面為直角梯形結(jié)構(gòu)，減少下底面所占用的空間，并節(jié)約用料，減少成本，同時(shí)直角梯形結(jié)構(gòu)有利于增加其平衡穩(wěn)定性；
[0017](4)機(jī)械夾頭的夾緊面上設(shè)有垂直于夾緊面的半球形凸臺和半球形凹槽，抓取物品時(shí)，半圓形凸臺和半圓形凹槽相互配合，能夠很好的夾緊定位物品，防止物品松動，鉆石烯材料低摩擦系數(shù)和圓滑接觸面能夠保護(hù)物品不易損壞；
[0018](5)本實(shí)用新型在在抓取不規(guī)則球形物品或球形物品時(shí)，能夠準(zhǔn)確定位，夾緊牢固，有效防止物品轉(zhuǎn)動脫落。
【附圖說明】

[0019]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0020]圖2是機(jī)械夾頭夾緊面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]其中，機(jī)械夾頭1，夾緊面11，連接面12，機(jī)械指2，驅(qū)動桿3，平衡支撐體4，液壓驅(qū)動裝置5，液壓缸體51，活塞桿52，前腔53，后腔54，密封圈55，耐磨帶56，油口 57，半球形凸臺6，半球形凹槽7。
【具體實(shí)施方式】
[0022]納米鉆石烯的制備方法及性能可以參考專利CN201510749250X。
[0023]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0024]高耐腐牢固可靠型水下機(jī)械手，其結(jié)構(gòu)圖如I和圖2所示，包括液壓驅(qū)動裝置5和作業(yè)機(jī)構(gòu)。
[0025]液壓驅(qū)動裝置5包括液壓缸體51和控制器，液壓缸體51內(nèi)設(shè)有活塞桿52，活塞桿52后端將液壓缸體51內(nèi)的空腔分為前腔53和后腔54，前腔53和后腔54內(nèi)均設(shè)有油口 57，前腔53與活塞桿52前段接觸處設(shè)有密封圈55和耐磨帶56。
[0026]作業(yè)機(jī)構(gòu)包括對稱設(shè)置的兩組平衡支撐體4、機(jī)械指2、驅(qū)動桿3和機(jī)械夾頭I;所述機(jī)械夾頭I的橫截面為鈍三角形，機(jī)械夾頭I端面連接處做圓滑處理，機(jī)械夾頭I鈍角對應(yīng)的邊為夾緊面U，機(jī)械夾頭I底部端面為連接面12，夾緊面11與連接面12的夾角為鈍角，所述平衡支撐體4固定連接在液壓驅(qū)動裝置5上，平衡支撐體4為縱切面為直角梯形結(jié)構(gòu)，直角邊所在的腰平行于液壓驅(qū)動裝置5的活塞桿52的軸線，兩底邊垂直于活塞桿52的軸線，活塞桿52設(shè)于兩個(gè)平衡支撐體4的對稱軸線上。所述驅(qū)動桿3—端銷軸連接在液壓驅(qū)動裝置5的活塞桿52頂端，驅(qū)動桿3的另一端銷軸連接在機(jī)械夾頭的連接面12靠近活塞桿52的一端(即靠近鈍角處);機(jī)械指2—端銷軸連接在平衡支撐體4上底邊，另一端銷軸連接在機(jī)械夾頭I的連接面12遠(yuǎn)離活塞桿52的一端(即遠(yuǎn)離鈍角處)。
[0027]所述機(jī)械夾頭I的夾緊面11上設(shè)有垂直于夾緊面11的高度為0.5-lmm的半球形凸臺6和半球形凹槽7，半球形凸臺6所在的行與半球形凹槽7所在行之間均勻錯(cuò)位分布，夾緊面11上靠近邊沿的位置為半球形凸臺6，半球形凸臺6為半球形凹槽7，然后為半球形凸臺6，依次類推。機(jī)械夾頭I與半球形凸臺6、半球形凹槽7為一體化結(jié)構(gòu)，采用粒徑小于300nm的鉆石烯材料和粘結(jié)劑制備而成。抓取物品時(shí)，半圓形凸臺6和半圓形凹槽7相互配合能夠很好的夾緊定位物品，防止物品松動，同時(shí)鉆石烯材料低摩擦系數(shù)和圓滑接觸面能夠保護(hù)物品不易損壞。
[0028]本實(shí)用新型的工作原理為:液壓驅(qū)動裝置5在控制電機(jī)的作用下通過液壓驅(qū)動活塞桿52伸縮，活塞桿52帶動驅(qū)動桿3移動，驅(qū)動桿3配合平衡支撐體4和機(jī)械實(shí)現(xiàn)機(jī)械夾頭I的夾持動作或張開工作。
[0029]當(dāng)前腔53進(jìn)入高壓油時(shí)，活塞桿52開始向下收縮，通過驅(qū)動桿3帶動機(jī)械夾頭I執(zhí)行夾持動作；當(dāng)后腔54進(jìn)入高壓油時(shí)，活塞桿52開始向上推進(jìn)，通過驅(qū)動桿3帶動機(jī)械夾頭I執(zhí)行張開動作。驅(qū)動桿3通過平衡支撐體4和機(jī)械指2保持平衡性，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械夾頭I在夾持和張開的過程中始終處于平衡狀態(tài)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.高耐腐牢固可靠型水下機(jī)械手，包括液壓驅(qū)動裝置和作業(yè)機(jī)構(gòu)，所述作業(yè)機(jī)構(gòu)包括對稱設(shè)置的平衡支撐體、機(jī)械指、驅(qū)動桿和機(jī)械夾頭;其特征在于，兩個(gè)機(jī)械夾頭相對的端面為夾緊面，機(jī)械夾頭底部端面為連接面，夾緊面上設(shè)有半球形凸臺，半球形凸臺行與行之間的空隙處設(shè)有半球形凹槽;所述平衡支撐體固定連接在液壓驅(qū)動裝置上，平衡支撐體為縱切面為直角梯形結(jié)構(gòu)，直角邊所在的腰平行于液壓驅(qū)動裝置的活塞桿軸線，兩底邊垂直于活塞桿軸線，液壓驅(qū)動裝置的活塞桿設(shè)于兩個(gè)平衡支撐體的對稱軸線上，所述驅(qū)動桿一端鉸接在液壓驅(qū)動裝置的活塞桿頂端，驅(qū)動桿的另一端鉸接在機(jī)械夾頭的連接面靠近活塞桿的一端;機(jī)械指一端鉸接在平衡支撐體上底邊，另一端鉸接在機(jī)械夾頭的連接面遠(yuǎn)離活塞桿的一端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐腐牢固可靠型水下機(jī)械手，其特征在于，所述半球形凸臺與半球形凹槽之間錯(cuò)位分布。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高耐腐牢固可靠型水下機(jī)械手，其特征在于，夾緊面上靠近邊沿的位置為半球形凸臺。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高耐腐牢固可靠型水下機(jī)械手，其特征在于，機(jī)械夾頭的橫截面為鈍三角形，夾緊面與連接面的夾角為鈍角，機(jī)械夾頭端面連接處做圓滑處理。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高耐腐牢固可靠型水下機(jī)械手，其特征在于，所述半球形凸臺的高度和半球形凹槽的深度均為0.5-lmm。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高耐腐牢固可靠型水下機(jī)械手，其特征在于，所述機(jī)械夾頭與半球形凸臺為一體化結(jié)構(gòu)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高耐腐牢固可靠型水下機(jī)械手，其特征在于，所述機(jī)械夾頭與半球形凸臺采用粒徑小于300nm的鉆石稀材料和粘結(jié)劑制備而成。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高耐腐牢固可靠型水下機(jī)械手，其特征在于，所述液壓驅(qū)動裝置包括液壓缸體和控制器，活塞桿設(shè)于液壓缸體內(nèi)，活塞桿后端將液壓缸體內(nèi)的空腔分為前腔和后腔，前腔和后腔內(nèi)均設(shè)有油口，前腔與活塞前段接觸處設(shè)有密封圈和耐磨帶。
【文檔編號】B25J9/14GK205704194SQ201620371451
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】薛勝輝, 楊晉中, 毛海濤, 薛明輝, 邵靜茹
【申請人】鄭州人造金剛石及制品工程技術(shù)研究中心有限公司