一种水下双臂机器人装置系统的制作方法

2021-02-10 11:02:50|

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本发明涉及水下机器人领域。

背景技术：

机器人是现代社会中的重要组成部分，机器人能代替人类完成一些人类难以完成的事情以及一些需要重复劳动的事情；而水下机器人能帮助人们到较深的水下进行探寻以及清理的工作，这样能避免人类下潜时的一些风险，利用机器人清理水下的物体时，能避免人类的身体受到损害等，因此水下机器人也越来越多的被广泛使用。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种水下双臂机器人装置系统能有效的下潜到水下，并对水下进行探寻或清理的效果。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种水下双臂机器人装置系统，包括机器人架体、双臂结构和潜行系统结构；所述机器人架体整体呈扁条块状，且所述机器人架体呈镂空框架结构；所述机器人架体内部设置潜行系统结构；所述潜行系统结构带动机器人架体在水中下潜行进，且所述机器人架体的前进端上设置双臂结构抓取剪切水下的物体。

进一步的，所述机器人架体包括侧架；所述侧架上开设有多个贯通孔；多个所述侧架竖向平行设置，且多个所述侧架底端之间通过多条横条固定连接；多条横条底端通过u型卡条卡设有辅助舱，且朝向于机器人架体行进方向一端设置；沿所述机器人架体长度方向中部设置有密封舱；所述密封舱两端分别通过固定架稳定于侧架之间。

进一步的，所述密封舱内设置有重心稳定结构；所述重心稳定结构包括调节行走结构和配合导轨结构；所述配合导轨结构固定在密封舱内壁，且沿密封舱长度方向延伸设置；所述调节行走结构滑动设置于配合导轨结构上。

进一步的，所述配合导轨结构包括安装板和导柱；所述安装板固定横置于密封舱中部内壁，且所述安装板垂直于侧架；所述安装板两端底面分别固设有稳定固定座；所述稳定固定座上沿安装板长度方向上开设有多个嵌合孔；所述导柱两端分别嵌入嵌合孔内；所述稳定移行结构滑动套设于导柱上；

所述调节行走结构包括滑动箱体和调节块结构；所述滑动箱体两侧壁上开设有多个套结孔；所述滑动箱体通过套结孔套结在导柱上，且滑动连接；多条所述导柱对称中心轴处设置有旋转杆；所述旋转杆通过套结孔贯穿于滑动箱体，且驱动装置与旋转杆驱动连接；所述滑动箱体内固定设置调节块结构；所述旋转杆贯穿于调节块结构，且所述调节块结构内螺纹与旋转杆外螺纹咧合设置。

进一步的，所述潜行系统结构包括推进器；所述推进器通过支架管固定在侧架内壁上的固定板上；多个所述推进器整体呈间距首尾相连环向设置，且竖向的多个推进器推进方向朝向水下，且横向的多个推进器推进方向朝向机器人前进端。

进一步的，所述潜行系统结构还包括气浮腔；所述气浮腔固设在对称的侧架顶部；所述气浮腔为中空腔体结构，且所述气浮腔上开设有多个槽口；所述槽口贯通至机器人架体内；多个所述槽口分别对应于多个推进器的桨叶出水端。

进一步的，所述双臂结构包括四指抓臂结构和双指切臂结构；所述四指抓臂结构和双指切臂结构分别通过摆动结构设置在固定架侧壁上；所述摆动结构包括连接块和摆动肩臂；所述连接块固定于固定架侧壁上；所述连接块底部设置摆动肩臂，且所述连接块上驱动装置的输出轴与摆动肩臂顶部驱动连接；所述摆动肩臂分别与四指抓取臂结构和双指剪切臂结构的臂端转动连接。

进一步的，所述四指抓臂结构和双指切臂结构分别包括大臂和小臂；所述大臂一端夹设在摆动肩臂上，且转动设置；所述小臂夹设在大臂的另一端，且转动设置；所述小臂另一端渐进减小；

所述四指抓臂结构还包括四指结构和腕部结构；所述腕部结构一端夹设在小臂的减小端上；所述腕部结构另一端固设四指结构；所述四指结构包括固定盘和弧型手指；所述固定盘上环向固定有多个嵌合槽，且远离小臂一侧；所述弧型手指根部嵌入嵌合槽内，且转动设置；所述腕部结构内动力机构的伸缩柱贯穿固定盘，且滑动连接；所述伸缩柱的延伸端固设有牵引环块；所述牵引环块周边环向固定布置有多个牵引槽；所述弧型手指根部位置朝向伸缩柱一侧上固定有牵拉环；所述牵拉环对应于牵引槽，且转动设置；所述伸缩柱驱动牵引环块牵引牵拉环带动弧型手指摆动；

所述双指剪臂结构包括剪切结构；所述剪切结构中的两个弧型手指指尖贴合处设置有切割结构；所述切割结构包括切割刀片；一个所述弧型手指的指尖上固设切割刀片，且沿弧型手指延伸方向设置；另一个所述弧型手指的指尖上开设有配合孔槽；所述伸缩柱驱动牵引圆环块牵引牵拉环带动和弧型手指摆动靠拢时，所述切割刀片对应嵌入配合孔槽内。

进一步的，所述机器人架体周边还设置有相机云台结构；所述相机云台结构包括第一云台和第二云台；所述第一云台固设于气浮体顶部，且所述第一云台的探照端环向旋转；多个所述第二云台固设于机器人架体侧边，且所述第二云台的探照端弧形摆动；

所述第一云台和第二云台分别包括安装底座、相机本体和l型换向安装座；所述相机本体设置在安装底座上的转动台上；动力装置与转动台驱动连接；所述相机本体两侧壁上固设有稳固台所述l型换向安装座的横向通过螺栓固定于稳固台上，且随相机本体转动；所述l型换向安装座纵向远离相机本体的一侧上设置有另一个转动台，且所述转动台上设置有另一个相机本体；

所述第一云台的安装底座固定于气浮体顶部；所述第一云台中l型换向安装座横向上的相机本体探照端自转且朝向水面，且所述l型换向安装座纵向上的相机本体探照端周向旋转且朝向周围；

所述第二云台的安装底座一侧壁固设有稳固板；所述第二云台通过稳固板对称固定于机器人架体两侧壁上；所述第二云台中l型换向安装座横向上的相机本体探照端弧形摆动且朝向水下，且所述l型换向安装座纵向上的相机本体探照端弧形摆动且朝向侧边。

进一步的，对称的所述第二云台中l型换向安装座纵向上的相机本体探照端的运动轨迹整体为椭圆形，且对称的第二云台中l型换向安装座纵向上的相机本体处于椭圆形同一轴线上时运动方向相同，且所述相机本体探照端靠近侧架侧壁时的速度大于远离侧架侧壁时的速度。

有益效果：本发明能快速的下潜到水下并对水下进行探查后相应的对水下的物体进行精确取样或者清理等；包括但不限于以下技术效果：

1)双臂一个为四指结构，另一个为双指结构；这样一个能够抓取物体，另一个能够对物体进行修剪，同时双指结构也能对物体进行抓取，这样相互配合能高效的对水下进行探寻并能取样或者清理水下等；

2)在密封舱内重心调节结构中导柱与稳定安装座之间形成轨道结构，而稳定移行结构在轨道结构上运行；从而调节机器人前进方向上的重心的平衡；保证机器人能平稳的前行。

附图说明

附图1为机器人装置系统结构图；

附图2为辅助舱结构图；

附图3为重心稳定结构图；

附图4为调节行走结构图；

附图5为潜行系统结构图；

附图6为四指抓臂结构图；

附图7为四指结构图；

附图8为双指切臂结构图；

附图9为切割结构图；

附图10为第一云台结构图；

附图11为第二云台结构图；

附图12为第二云台结构中相机本体运动轨迹原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1-12：一种水下双臂机器人装置系统，包括机器人架体1、双臂结构2和潜行系统结构3；所述机器人架体1整体呈扁条块状，且所述机器人架体1呈镂空框架结构；所述机器人架体1内部设置潜行系统结构3；所述潜行系统结构3带动机器人架体1在水中下潜行进，且所述机器人架体1的前进端上设置双臂结构2抓取剪切水下的物体。潜行系统结构3带动机器人架体1和双臂结构2下潜到水下，而双臂结构2能对水下的物体进行抓取，以能达到取样或者清理的目的。

所述机器人架体1包括侧架11；所述侧架11上开设有多个贯通孔111，便于水流通过，减小阻力；多个所述侧架11竖向平行设置，且多个所述侧架11底端之间通过多条横条14固定连接；多条横条14底端通过u型卡条16卡设有辅助舱15，且朝向于机器人架体1行进方向一端设置；沿所述机器人架体1长度方向中部设置有密封舱12；所述密封舱12两端分别通过固定架13稳定于侧架11之间。辅助舱15沿横条14长度方向对称设置，机器人底部较顶部重量大，重心相对较稳，不容易侧翻，并且辅助舱15设置在朝向机器人前进方向一端，这样机器人在前进过程中就有头部倾斜向下前进的趋势，便于机器人下潜。

所述密封舱12内设置有重心稳定结构4；所述重心稳定结构4包括调节行走结构6和配合导轨结构41；所述配合导轨结构41固定在密封舱12内壁，且沿密封舱2长度方向延伸设置；所述调节行走结构6滑动设置于配合导轨结构41上。当机器人在水下行进时，如果机器人前端翘起或后端翘起；这样必会会影响机器人的探寻工作；当机器人前端翘起或后端翘起时，通过调节行走结构6在配合导轨结构41上滑动移动到翘起的一端，以达到机器人重心平衡的作用，以保证机器人在水下正常平稳的运行。

所述配合导轨结构41包括安装板411和导柱413；所述安装板411固定横置于密封舱12中部内壁，且所述安装板411垂直于侧架11；所述安装板411两端底面分别固设有稳定固定座414；所述稳定固定座414上沿安装板411长度方向上开设有多个嵌合孔415；所述导柱413两端分别嵌入嵌合孔415内；所述稳定移行结构6滑动套设于导柱413上；密封舱12位于机器人的中部，而在密封舱12中部设置重心稳定结构4能很好的保证机器人的重心平稳；安装板411上稳定固定座414和导柱413形成轨道结构，这样调节行走结构6就能在形成的轨道结构上来回滑动，以保证机器人在行进中重心的平稳；便于机器人在水下更好的工作。

所述调节行走结构6包括滑动箱体61和调节块结构62；所述滑动箱体61两侧壁上开设有多个套结孔611；所述滑动箱体61通过套结孔611套结在导柱413上，且滑动连接；多条所述导柱413对称中心轴处设置有旋转杆621；所述旋转杆621通过套结孔611贯穿于滑动箱体61，且驱动装置与旋转杆621驱动连接；所述滑动箱体61内固定设置调节块结构62；所述旋转杆621贯穿于调节块结构62，且所述调节块结构62内螺纹与旋转杆621外螺纹咧合设置。驱动装置驱动旋转杆621正反转旋转时，调节块结构62与旋转杆621相互配合，调节块结构62就能带动承载箱体61一同在导柱413上滑行，调节块结构62滑行到不同位置就能增加这个位置处的重量，这样就能有效的调节机器人在行进过程中前进方向上的重心平衡，使机器人能平稳前进并进行探寻工作。

所述潜行系统结构3包括推进器33；所述推进器33通过支架管331固定在侧架11内壁上的固定板332上；多个所述推进器33整体呈间距首尾相连环向设置，且竖向的多个推进器33推进方向朝向水下，且横向的多个推进器33推进方向朝向机器人前进端。竖向的推进器33朝下推进，横向的推进器朝前推进，这样机器人向下倾斜的朝向水下前进，当机器人一侧横向的推进器动力减弱时，机器人另一侧横向的推进器动力强，这样就能完成机器人转向；多范围的对水下进行探寻。

所述潜行系统结构3还包括气浮腔32；所述气浮腔32固设在对称的侧架11顶部；所述气浮腔32为中空腔体结构，且所述气浮腔32上开设有多个槽口321；所述槽口321贯通至机器人架体1内；多个所述槽口321分别对应于多个推进器5的桨叶出水端。便于推进器33的桨叶输出的水流朝向上方流动，这样机器人就能朝向下方运行，水流能顺利的朝上方流动，这样能有效减缓水流对机器人的阻力。

所述双臂结构2包括四指抓臂结构21和双指切臂结构22；所述四指抓臂结构21和双指切臂结构22分别通过摆动结构23设置在固定架13侧壁上；所述摆动结构23包括连接块231和摆动肩臂232；所述连接块231固定于固定架13侧壁上；所述连接块231底部设置摆动肩臂232，且所述连接块231上驱动装置的输出轴与摆动肩臂232顶部驱动连接；所述摆动肩臂232分别与四指抓取臂结构21和双指剪切臂结构22的臂端转动连接。当机器人运动到水下时，四指抓臂结构21能抓取水下的物体，并且双指切臂结构22能剪断连接在物体外部的部分，这样便于抓取；也可以是先通过双指切臂结构22剪切物体达到能够被四指抓臂结构21抓取的体积大小，之后再通过四指抓臂结构21抓取物体；能有利于对水下物体进行取样或者清理水下的杂物等。

所述四指抓臂结构21和双指切臂结构22分别包括大臂221和小臂222；所述大臂221一端夹设在摆动肩臂232上，且转动设置；所述小臂222夹设在大臂的另一端，且转动设置；所述小臂222另一端渐进减小；通过摆动肩臂232、大臂221和小臂222之间的转动装置相互配合，这样大臂221和小臂222就能够收回或者伸展出，相对的能够被折叠；便于配合抓取剪切物体。

所述四指抓臂结构21还包括四指结构5和腕部结构211；所述腕部结构211一端夹设在小臂222的减小端上；所述腕部结构211另一端固设四指结构5；所述四指结构5包括固定盘51和弧型手指52；所述固定盘51上环向固定有多个嵌合槽53，且远离小臂222一侧；所述弧型手指52根部嵌入嵌合槽53内，且转动设置；所述腕部结构211内动力机构的伸缩柱贯穿固定盘51，且滑动连接；所述伸缩柱的延伸端固设有牵引环块54；所述牵引环块54周边环向固定布置有多个牵引槽541；所述弧型手指52根部位置朝向伸缩柱一侧上固定有牵拉环55；所述牵拉环55对应嵌合于牵引槽541，且转动设置；所述伸缩柱驱动牵引环块54牵引牵拉环55带动弧型手指52摆动；当驱动机构的伸缩柱驱动拉回或推送牵引环块54和牵拉环55时，弧型手指52的根部在嵌合槽53内转动；相应的牵拉环55在牵引槽541内转动；这样就促使弧型手指52的指端向外或向内摆动一定的角度；进而多根弧型手指52相应的收拢或者张开从而去抓取物体。

所述双指剪臂结构22包括剪切结构24；所述剪切结构24中的两个弧型手指52指尖贴合处设置有切割结构56；所述切割结构56包括切割刀片561；一个所述弧型手指52的指尖上固设切割刀片561，且沿弧型手指52延伸方向设置，这样便于去剪切；另一个所述弧型手指52的指尖上开设有配合孔槽562；所述伸缩柱驱动牵引圆环块54牵引牵拉环55带动和弧型手指52摆动靠拢时，所述切割刀片561对应嵌入配合孔槽562内。同样的当驱动机构的伸缩柱驱动拉回或推送牵引圆环块54和牵拉环55时，弧型手指52的根部在嵌合槽53内转动；相应的牵拉环55在牵引槽541内转动；这样就促使弧型手指52的指端向外或向内摆动一定的角度；这样剪切结构24的两个弧型手指52就会相应的靠拢贴合或远离；就能配合四指结构5对物体进行剪切，从而能更好的抓取物体，避免物体太大难以抓取；当剪切结构24需要去剪切物体时，剪切结构24的两个弧型手指52靠近物体的修剪端，然后两个弧型手指52的指尖被拉回靠拢贴合在一起；而切割刀片561嵌入配合孔槽562内就能对物体进行切割；同时两个弧型手指52中部弧型结构处也是能够夹取物体的，便于取样或者清理。

所述机器人架体1周边还设置有相机云台结构7；所述相机云台结构7包括第一云台71和第二云台72；所述第一云台71固设于气浮体32顶部，且所述第一云台71的探照端环向旋转；多个所述第二云台72固设于机器人架体1侧边，且所述第二云台72的探照端弧形摆动；

所述第一云台71和第二云台72分别包括安装底座711、相机本体712和l型换向安装座713；所述相机本体712设置在安装底座711上的转动台714上；动力装置与转动台714驱动连接；所述相机本体712两侧壁上固设有稳固台715所述l型换向安装座713的横向通过螺栓固定于稳固台715上，且随相机本体712转动；所述l型换向安装座713纵向远离相机本体712的一侧上设置有另一个转动台714，且所述转动台714上设置有另一个相机本体712；多台相机本体712分别对机器人周边的环境进行探查，方便水下工作的进行并了解水下的情况；

所述第一云台71的安装底座711固定于气浮体32顶部；所述第一云台71中l型换向安装座713横向上的相机本体712探照端自转且朝向水面，用于观察机器人上方的情况，且所述l型换向安装座713纵向上的相机本体712探照端周向旋转且朝向周围，用于观察机器人四周围的情况；

所述第二云台72的安装底座711一侧壁固设有稳固板716；所述第二云台72通过稳固板716对称固定于机器人架体1两侧壁上；所述第二云台72中l型换向安装座713横向上的相机本体712探照端弧形摆动且朝向水下，用于观察机器人下方的情况，且所述l型换向安装座713纵向上的相机本体712探照端弧形摆动且朝向侧边，用于观察机器人侧边的情况。

对称的所述第二云台72中l型换向安装座713纵向上的相机本体712探照端的运动轨迹整体为椭圆形，且对称的第二云台72中l型换向安装座713纵向上的多个相机本体712处于椭圆形同一轴线上时运动方向相反，这样能在同一时刻观察不同方向的水下环境，提供更多更广的视角，且所述相机本体712探照端靠近侧架11侧壁时的速度大于远离侧架11侧壁时的速度，也就是指，当两个对称的相机本体处于椭圆长轴两个端点位置处时，相机本体的转动速度最快，当向椭圆短轴两个端点位置移动时速度减慢，并且处于短轴端点位置时最慢，然后向椭圆长轴端点移动时，速度又慢慢加快；当相机本体712运动到靠近侧架11位置时，需要折返，这样的话相对靠近侧架11位置周围的环境就被多次长时间的侦查，因此提高折返时的速度能减少对靠近侧架11位置的观察，减慢远离侧架位置时相机本体的速度，这样就能长时间的观察机器人侧边的环境，将能更清楚的了解周围的环境。

以上是本发明的优选实施方案，对本技术领域普通技术员来说，在不脱离本发明原理前提的情况下，还能做出若干改进和润色，这些改进和润色也视为本发明的保护范围。

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