一種水下機器人上機械手的可拆卸連接機構的製作方法

2023-12-01 06:28:11

本發明涉及一種水下機器人上機械手的可拆卸連接機構。

背景技術：

配備有水下機械手的水下機器人，在作業過程中，水下機械手可能會被水草、漁網、纜繩纏住或被水下石頭卡住，進而導致水下機器人無法上浮，此時，迅速解脫機械手以保證水下機器人本體能夠上浮是水下機器人自救的唯一途徑。專利號為201210404590.5名稱為「一種水下機電解脫裝置」的專利文件設計的解脫裝置，將機械手的解脫過程分成機械分離和電纜拉脫兩部分，佔用空間較大。專利號為201210140056.8名稱為「氣壓驅動式水下機器人上機械手的可拆卸連接機構」的專利文件設計的解脫裝置，採用氣瓶內的高壓氣體作為動力源，驅動解脫動作，由於動力源的氣壓需要額外克服外界海水的壓力，所以動力源的氣壓受工作深度的影響較大，尤其當工作深度較大時，由於需要在氣瓶內充入較高壓力的氣體，所以增加了岸上安裝氣瓶過程中的危險性。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：提供一種可方便地將機械連接與電連接同時脫離的水下機器人上機械手的可拆卸連接機構。

為解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案為：一種水下機器人上機械手的可拆卸連接機構，包括設置在水下機器人本體上的安裝套筒座，安裝套筒座中設有電纜插座，電纜插座通過硫化膠與安裝套筒座間密封，安裝套筒座中活動嵌設有中空的機械手連接座，機械手連接座穿設在安裝套筒座中的部分上外周設有安裝凹槽，安裝凹槽中設有兩個驅動卡塊和至少兩個傳動卡塊，安裝凹槽內在驅動卡塊和傳動卡塊間以及相鄰的兩個傳動卡塊間都設有鋼球，驅動卡塊和傳動卡塊為與安裝凹槽相配合的弧形塊，且驅動卡塊和傳動卡塊的兩端都為圓弧面，安裝套筒座內壁上設有與鋼球相配合的鎖定凹槽，鎖定凹槽的深度小於2/3的鋼球半徑，驅動卡塊和傳動卡塊的厚度大於鎖定凹槽寬度，安裝套筒座上設有插入兩個驅動卡塊間以使所有鋼球被部分擠壓進鎖定凹槽以使機械手連接座與安裝套筒座連接在一起的驅動件，安裝套筒座上還設有驅動驅動件的動力裝置，機械手連接座中設有與電纜插座相配合的電纜插頭。

本發明進一步所要解決的技術問題是：提供一種受工作深度影響小的水下機器人上機械手的可拆卸連接機構。

為解決上述進一步技術問題，本發明所採用的技術方案為：所述動力裝置包括與安裝套筒座相連接的承壓筒，承壓筒包括連接在一起的筒體、前端蓋、後端蓋，筒體中設有電機，前端蓋中轉動設有絲槓，電機的出力軸與絲槓相連接，前端蓋中設有導向孔，所述驅動件一端密封穿設在導向孔中，所述驅動件中設有螺紋孔，絲槓端部穿設在螺紋孔內，後端蓋上設有用於對承壓筒內抽真空的單向閥，筒體上設有水密頭，所述電機的電纜線從水密頭中穿出，水密頭中設有密封電纜的硫化膠密封件。

作為一種優選的方案，所述機械手連接座上在安裝套筒座下部套設有密封板，密封板上正對安裝套筒座的表面上設有密封圈，密封板與機械手連接座相接觸的部分上也設有密封圈，密封板上設有四個頂壓機械手連接座位於安裝套筒座外的部分以使密封板與安裝套筒座板間密封的頂壓螺栓。

作為一種優選的方案，所述驅動件與安裝套筒座間設有密封圈。

作為一種優選的方案，所述機械手連接座與電纜插頭間通過硫化膠密封。

作為一種優選的方案，所述電機出力軸端部截面呈矩形，所述絲槓中設有相應的矩形孔。

作為一種優選的方案，所述驅動件上設有觸發件，所述前端蓋中設有與觸發件相配合的發送信號使電機停止轉動的接近開關。

本發明的有益效果是：由於安裝套筒座中設有電纜插座，安裝套筒座上設有插入兩個驅動卡塊間以使所有鋼球被部分擠壓進鎖定凹槽以使機械手連接座與安裝套筒座連接在一起的驅動件，安裝套筒座上還設有驅動驅動件的動力裝置，機械手連接座中設有與電纜插座相配合的電纜插頭；只需將驅動件拉回，機械手在重力及纏繞物的作用下、加之機器人向上運動的力同時作用，即可使得安裝套筒座與機械手連接座分離，同時電纜插頭和電纜插座也會分離，整體結構簡單，分離快速。

由於後端蓋上設有用於對承壓筒內抽真空的單向閥，使得承壓筒內部為真空狀態，驅動件縮回時，承壓筒內部不會因為空間減小而壓強增大，進而出現驅動件兩側壓強不等的情況，從而減小驅動件動作所需要的作用力。

由於電機出力軸端部截面呈矩形，所述絲槓中設有相應的矩形孔，進行動力傳遞，省去了聯軸器、預緊螺釘等結構。

由於採用絲槓進行傳動，在水下機器人正常作業時，驅動件與絲槓軸形成自鎖，從而可靠壓緊驅動件前端的驅動卡塊、傳動卡塊和鋼珠，實現機械手的固定。

由於機械手連接座上在安裝套筒座下部套設有密封板，密封板上正對安裝套筒座的表面上設有密封圈，密封板與機械手連接座相接觸的部分上也設有密封圈，密封板上設有四個頂壓機械手連接座位於安裝套筒座外的部分以使密封板與安裝套筒座板間密封的頂壓螺栓，在安裝套筒座與機械手連接座分離時，密封板與機械手連接座一起脫離，不用克服密封圈的摩擦力，使得分離更為容易。且未分離前，頂壓螺栓同時起到兩個作用，既為機械手連接座的固定提供支撐力，又為密封板與安裝套筒座之間的密封提供預緊力。

附圖說明

圖1是本發明的主視剖視結構示意圖。

圖2是本發明的俯視結構示意圖。

圖3是本發明中驅動件位於鎖定狀態的結構示意圖。

圖4是本發明中驅動件位於解鎖狀態的結構示意圖。

圖5是本發明中安裝套筒座部分示意圖。

圖6是本發明中機械手連接座、密封板部分從安裝套筒座上脫開後的示意圖。

圖1至圖6中：1.安裝套筒座，2.電纜插座，3.機械手連接座，4.驅動卡塊，5.傳動卡塊，6.鋼球，7.驅動件，8.密封圈，9.筒體，10.前端蓋，11.後端蓋，12.電機，13.絲槓，14.觸發件，15.接近開關，16.單向閥，17.水密頭，18.硫化膠密封件，19.電纜插頭，20.密封板，21.密封圈，22.密封圈，23.頂壓螺栓。

具體實施方式

下面結合附圖，詳細描述本發明的具體實施方案。

如圖1-6所示，一種水下機器人上機械手的可拆卸連接機構，包括設置在水下機器人本體上的安裝套筒座1，安裝套筒座1中設有電纜插座2，電纜插座2通過硫化膠與安裝套筒座1間密封，安裝套筒座1中活動嵌設有中空的機械手連接座3。

機械手連接座3穿設在安裝套筒座1中的部分上外周設有安裝凹槽。安裝凹槽中設有兩個驅動卡塊4和兩個傳動卡塊5，安裝凹槽內在驅動卡塊4和傳動卡塊5間以及相鄰的兩個傳動卡塊5間都設有鋼球6，驅動卡塊4和傳動卡塊5為與安裝凹槽相配合的弧形塊，且驅動卡塊4和傳動卡塊5的兩端都為圓弧面，安裝套筒座1內壁上設有與鋼球6相配合的鎖定凹槽，鎖定凹槽的深度小於2/3的鋼球6半徑，驅動卡塊4和傳動卡塊5的厚度大於鎖定凹槽寬度。安裝套筒座1上設有插入兩個驅動卡塊4間以使所有鋼球6被部分擠壓進鎖定凹槽以使機械手連接座3與安裝套筒座1連接在一起的驅動件7。驅動件7與安裝套筒座1間設有密封圈8。

安裝套筒座1上還設有驅動驅動件7的動力裝置。所述動力裝置包括與安裝套筒座1相連接的承壓筒，承壓筒包括連接在一起的筒體9、前端蓋10、後端蓋11。筒體9中設有電機12。前端蓋10中轉動設有絲槓13，電機12的出力軸與絲槓13相連接。電機12出力軸端部截面呈矩形，所述絲槓13中設有相應的矩形孔。

前端蓋10中設有導向孔，所述驅動件7一端密封穿設在導向孔中，所述驅動件7中設有螺紋孔，絲槓13端部穿設在螺紋孔內。驅動件7上設有觸發件14，所述前端蓋10中設有與觸發件14相配合的發送信號使電機12停止轉動的接近開關15。後端蓋11上設有用於對承壓筒內抽真空的單向閥16。筒體9上設有水密頭17，所述電機12的電纜線從水密頭17中穿出，水密頭17中設有密封電纜的硫化膠密封件18。

機械手連接座3中設有與電纜插座2相配合的電纜插頭19。機械手連接座3與電纜插頭19間通過硫化膠密封。

機械手連接座3上在安裝套筒座1下部套設有密封板20，密封板20上正對安裝套筒座1的表面上設有密封圈21，密封板20與機械手連接座3相接觸的部分上也設有密封圈22，密封板20上設有四個頂壓機械手連接座3位於安裝套筒座1外的部分以使密封板20與安裝套筒座1板間密封的頂壓螺栓23。

水下機器人下水前，將驅動件7縮回，將鋼珠、驅動卡塊4、傳動卡塊5安裝到安裝套筒座1上的安裝凹槽內，將密封板20安裝在安裝套筒座1上，託起機械手，將機械手連接座3上部插入到安裝套筒座1內，推動機械手連接座3向上運動，並完成機械手連接座3上的電纜插頭19與安裝套筒座1中的電纜插座2的連接，然後驅動驅動件7伸出，從而將驅動件7前端插入到機械手連接座3的安裝凹槽內，將三個鋼珠擠壓到安裝套筒座1上鎖緊凹槽中，完成對機械手連接座3的懸掛，然後旋緊密封板20上的四個頂壓螺栓23，使得頂壓螺栓23下端頂在機械手連接座3上，通過機械手連接座3的對頂壓螺栓23反作用力，將密封板20壓在安裝套筒座1的底面上，完成端面密封，通過單向閥16將承壓筒內部抽成真空狀態，至此，完成了安裝套筒座1和機械手肩關節的安裝、預緊以及密封；

水下機器人下水後，當需要解脫機械手時，電機12旋轉，帶動絲槓13旋轉，並通過螺紋副拉動驅動件7縮回，當驅動件7運動到位時，驅動件7上的觸發件14靠在接近開關15上，接近開關15發出信號，電機12停轉，此時，在安裝套筒座1內部，由於驅動件7縮回，驅動件7與安裝套筒座1間的密封性被解除，與此同時，驅動件7退出後，在機械手連接座3的安裝凹槽內留出一定的空間，從而使得驅動卡塊4、傳動卡塊5對三個鋼珠失去了約束力，由於機械手受重力及纏繞物的作用，安裝套筒座1與機械手連接座3之間產生相對運動，三個鋼珠在安裝套筒座1上鎖定凹槽壁推動下向機械手連接座3上安裝凹槽的底部運動，當三個鋼珠完全回到機械手連接座3的安裝凹槽內時，安裝套筒座1失去了對機械手連接座3的懸掛約束，使得機械手連接座3、密封板20以及機械手在重力或外部阻力作用下脫離水下機器人本體，完成機電解脫。

上述的實施例僅例示性說明本發明創造的原理及其功效，以及部分運用的實施例，而非用於限制本發明；應當指出，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。