海底生物採收系統的製作方法

2023-09-11 08:09:15

本發明涉及一種海底生物採收系統。

背景技術：

目前，海參、貝類和蟹類等海底生物採收主要依賴潛水員人工水下作業，沒有海底自動採收設備進行採收作業，對潛水員技能要求高，作業人員勞動強度高，人身危險性較大。

技術實現要素：

本發明的目的是解決目前沒有海底自動採收設備進行採收作業，致使人工採收勞動強度高和人身危險性大的技術問題。

為實現以上發明目的，本發明提供一種海底生物採收系統，包括海底採收機器人和操控裝置；

所述海底採收機器人包括車體、防水磁耦合驅動器、多軸機械臂、關節驅動軸、採收夾爪、射燈、輸送道、收納箱、吊環和數個車輪；

所述操控裝置包括車體控制器、操控控制器和操控器；

所述車體下部對應各所述車輪安裝有數個所述防水磁耦合驅動器，各所述防水磁耦合驅動器分別驅動各所述車輪轉動，從而驅動所述車體實現前後運動或轉向運動，所述車體前部安裝有所述多軸機械臂，所述多軸機械臂上安裝有數個向不同方向運動的所述關節驅動軸，所述多軸機械臂前端安裝有所述採收夾爪，所述採收氣爪用於對海底生物的抓取；所述車體前端安裝有數個用於海底照明的所述射燈，所述車體內部安裝有用於輸送海洋生物的所述輸送道和用於容納海洋生物的所述收納箱，所述車體上部安裝有數個所述吊環；

所述車體控制器設於所述車體上，所述操控控制器和所述操控器設於作業船上，所述操控控制器與所述車體控制器之間通過線纜或無線電連接，所述操控器連接至所述操控控制器；

操縱所述操控器，所述操控器將操作人員的肢體動作轉化為動作指令信號傳送給所述操控控制器，所述操控控制器對所述動作指令信號進行編碼後發送給所述車體控制器，所述車體控制器將所述動作指令信號解碼後，分別控制各所述防水磁耦合驅動器驅動所述車輪移動、各所述關節驅動軸轉動和所述採收夾爪運動，實現海洋生物的採收。

進一步地，所述海底採收機器人還包括兩個攝像頭，各所述攝像頭安裝於所述多軸機械臂的底部，用於海底環境立體成像；

所述操控裝置還包括3D頭盔，所述車體控制器將所述攝像頭採集到的視頻信號發送給所述操控控制器，所述操控控制器將所述視頻信號進行3D轉換後發送到所述3D頭盔。

進一步地，所述防水磁耦合驅動器包括同軸設置的第一伺服電機、主動轉子磁鐵安裝座、主動轉子磁鐵、從動轉子磁鐵安裝座、從動轉子磁鐵和輸出軸；

所述第一伺服電機通過第一減速機驅動所述主動轉子磁鐵安裝座旋轉，所述主動轉子磁鐵安裝座外周安裝有數個所述主動轉子磁鐵，當所述主動轉子磁鐵旋轉時，所述從動轉子磁鐵繼而跟隨其轉動，所述主動轉子磁鐵與所述從動轉子磁鐵之間通過主動轉子密封蓋隔離，所述從動轉子磁鐵安裝在所述從動轉子磁鐵安裝座上，從而驅動所述從動轉子磁鐵安裝座和所述輸出軸旋轉。

進一步地，所述關節驅動軸包括第二伺服電機、輸出活塞體、第一油池、油嘴和壓力傳感器；

所述第二伺服電機通過第二減速機減速後由所述輸出活塞體輸出旋轉動作，通過所述油嘴向所述油池內注有壓力潤滑油，通過所述壓力傳感器監控所述油池內的潤滑油壓力。

進一步地，所述採收夾爪包括直線運動機構、第一齒輪、第二齒輪、夾爪推桿、夾爪和彈性條；

所述第二齒輪安裝於所述關節驅動軸上，所述夾爪推桿連接於所述直線運動機構的底部，所述第一齒輪套裝於所述夾爪推桿的下部並與所述第二齒輪嚙合，所述直線運動機構、夾爪推桿和第一齒輪同軸設置，所述夾爪安裝於所述第一齒輪的下表面，所述彈性條連接在所述夾爪的兩個夾臂之間；

通過O型圈、第二油池、殼體和所述夾爪推桿將所述直線運動機構封閉在一個密封的空間裡，所述關節驅動軸轉動時可帶動所述第二齒輪旋轉，所述第二齒輪旋轉時帶動與其嚙合的所述第一齒輪旋轉，所述第一齒輪帶動所述夾爪進行360°周向轉動，所述直線運動機構伸出帶動所述夾爪推桿前的錐形面控制所述夾爪打開，以對不同方向的海底生物進行抓取，然後所述直線運動機構縮回，所述彈性條驅動所述夾爪收攏，以夾住被採收海洋生物。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明採收作業時，位於作業船上的操作人員操縱操控器，操控器將操作人員的肢體動作轉化為動作指令電信號給操控控制器，操控控制器對信號進行編碼操作以後通過線纜或無線電發送給車體控制器，車體控制器將信號解碼後，對車輪、關節驅動軸和採收夾爪上的各個電機進行運動控制，實現車體的移動以進行海洋生物全方位自動採收，實現了採收的自動化，勞動強度大大降低，安全性大大提高。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是海底採收機器人的結構示意圖；

圖3是防水磁耦合驅動器的分解結構示意圖；

圖4是防水磁耦合驅動器的剖視圖；

圖5是關機驅動軸的剖視圖；

圖6是採收夾爪的剖視圖。

圖中，1-收納箱；2-車體；3-吊環；4-車輪；5-線纜；6-射燈；7-輸送道；8-攝像頭；9-防水磁耦合驅動器；91-密封蓋；92-第一伺服電機；93-電機固定法蘭；94-連接法蘭；95-第一減速機；96-箱體；97-主動轉子磁鐵；98-主動轉子磁鐵安裝座；99-主動轉子密封蓋；910-從動轉子磁鐵；911-從動轉子磁鐵安裝座；912-軸承隔套；913-陶瓷軸承；914-軸承座；915-輸出軸；10-多軸機械臂；11-關節驅動軸；111-密封罩殼；112-第二伺服電機；113-電機安裝板；114-密封墊；115-第二減速機；116-密封殼體；117-油嘴；118-第一油池；119-第一O型圈；1110-輸出活塞體；1111-第一擋圈；1112-壓力傳感器；12-採收夾爪；121-夾爪；122-彈性條；123-第一齒輪；124-陶瓷軸承；125-軸承座；126-底板；127-第二O型圈；128-第二油池；129-直線運動機構；1210-殼體；1211-第二擋圈；1212-夾爪推桿；11-關節驅動軸；1213-第二齒輪；13-車體控制器；14-操控控制器；15-操控器；16-作業船；17-3D頭盔；18-操作人員。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。

如圖1-6所示，本發明的海底生物採收系統，包括海底採收機器人和操控裝置；

海底採收機器人包括車體2、防水磁耦合驅動器9、多軸機械臂10、關節驅動軸11、採收夾爪12、射燈6、輸送道7、收納箱1、吊環3和數個車輪4；

操控裝置包括車體控制器13、操控控制器14和操控器15；

車體2下部對應各車輪4安裝有數個防水磁耦合驅動器9，各防水磁耦合驅動器9分別驅動各車輪4轉動，從而驅動車體2實現前後運動或轉向運動（當各車輪4等速轉動時，車體2前進或後退，當各車輪4差速轉動時，車體2進行轉向），車體2前部安裝有多軸機械臂10，多軸機械臂10上安裝有數個向不同方向運動的關節驅動軸11，多軸機械臂10前端安裝有採收夾爪12，採收氣爪12用於對海底生物的抓取；車體2前端安裝有數個用於海底照明的射燈6，車體2內部安裝有用於輸送海洋生物的輸送道7和用於容納海洋生物的收納箱1，車體2上部安裝有數個吊環3，用於作業船16吊起海底採收機器人進行釋放和回收；

車體控制器13設於車體2上，操控控制器14和操控器15設於作業船16上，操控控制器14與車體控制器13之間通過線纜5或無線電連接，操控器15連接至操控控制器14；

操縱操控器15，操控器15將操作人員18的肢體動作轉化為動作指令信號傳送給操控控制器14，操控控制器14對動作指令信號進行編碼後發送給車體控制器13，車體控制器13將動作指令信號解碼後，分別控制各防水磁耦合驅動器9驅動車輪4移動、各關節驅動軸11轉動和採收夾爪12運動，實現海洋生物的採收。

優選地，海底採收機器人還包括兩個攝像頭8，各攝像頭8安裝於多軸機械臂10的底部，用於海底環境立體成像；

操控裝置還包括3D頭盔17，車體控制器13將攝像頭8採集到的視頻信號發送給操控控制器15，操控控制器15將視頻信號進行3D轉換後發送到3D頭盔17，操作人員18可通過3D頭盔17獲得海底立體影像，從而獲得身臨其境的操作感受。

優選地，防水磁耦合驅動器9包括同軸設置的第一伺服電機92、主動轉子磁鐵安裝座98、主動轉子磁鐵97、從動轉子磁鐵安裝座911、從動轉子磁鐵910和輸出軸915；

第一伺服電機92通過電機固定法蘭93和連接法蘭94與第一減速機95連接，第一伺服電機92由密封蓋91密封，第一伺服電機92通過第一減速機95驅動主動轉子磁鐵安裝座98旋轉，主動轉子磁鐵安裝座98外周安裝有數個主動轉子磁鐵97，當主動轉子磁鐵97旋轉時，從動轉子磁鐵910繼而跟隨其轉動，主動轉子磁鐵97與從動轉子磁鐵910之間通過主動轉子密封蓋99隔離，從動轉子磁鐵910安裝在從動轉子磁鐵安裝座911上，從而驅動從動轉子磁鐵安裝座910和輸出軸95旋轉。主動轉子磁鐵97、主動轉子磁鐵安裝座98、主動轉子密封蓋99、從動轉子磁鐵910和從動轉子磁鐵安裝座911均置於箱體96內，輸出軸915通過軸承隔套912、陶瓷軸承913和軸承座914連接至從動轉子磁鐵安裝座910。

優選地，關節驅動軸11包括第二伺服電機112、輸出活塞體1110、第一油池118、油嘴117和壓力傳感器1112；

第二伺服電機112安裝在電機安裝板113上並由密封罩殼111密封，第二減速機115由密封殼體116密封，密封罩殼111與密封殼體116之間設有密封墊114，輸出活塞體1110套設於密封殼體116內，密封殼體116內壁與輸出活塞體1110之間設有第一O型圈119，第一O型圈119與輸出活塞體1110之間設有第一擋圈1111，第一O型圈119與密封殼體116內壁之間形成油池118，第二伺服電機112通過第二減速機115減速後由輸出活塞體1110輸出旋轉動作，通過油嘴117向油池118內注有壓力潤滑油，通過壓力傳感器1112監控油池118內的潤滑油壓力。

優選地，採收夾爪12包括直線運動機構129、第一齒輪123、第二齒輪1213、夾爪推桿1212、夾爪121和彈性條122；

第二齒輪1213安裝於關節驅動軸11上，夾爪推桿1212連接於直線運動機構129的底部，第一齒輪123套裝於夾爪推桿1212的下部並與第二齒輪1213嚙合，直線運動機構129、夾爪推桿1212和第一齒輪123同軸設置，夾爪121安裝於第一齒輪123的下表面，彈性條122連接在夾爪121的兩個夾臂之間；

通過第二O型圈127、第二油池128、殼體1210和夾爪推桿1212將直線運動機構129封閉在一個密封的空間裡，第二O型圈127與殼體1210之間形成第二油池128，第二O型圈127與夾爪推桿1212之間設有第二擋圈1211，承載夾爪推桿1212的陶瓷軸承124通過軸承座125安裝於第一齒輪123的上方，軸承座125通過底板126連接在殼體1210底部；關節驅動軸11轉動時可帶動第二齒輪1213旋轉，第二齒輪1213旋轉時帶動與其嚙合的第一齒輪123旋轉，第一齒輪123帶動夾爪121進行360°周向轉動，直線運動機構129伸出帶動夾爪推桿1212前的錐形面控制夾爪121打開，以對不同方向的海底生物進行抓取，然後直線運動機構129縮回，彈性條122驅動夾爪121收攏，以夾住被採收海洋生物。直線運動機構129可包括第三伺服電機（圖中未示出），以精確驅動夾爪推桿1212上下移動。

採收作業時，位於作業船16上的操作人員18操縱操控器15，操控器15將操作人員的肢體動作轉化為動作指令電信號給操控控制器14，操控控制器14對信號進行編碼操作以後通過線纜5或無線電發送給車體控制器13，車體控制器13將信號解碼後，對車輪4、關節驅動軸11和採收夾爪12上的各個電機進行運動控制，實現車體2的移動以進行海洋生物全方位自動採收，實現了採收的自動化。

以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的範圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性範圍並不局限於說明書上的內容，必須要根據權利要求範圍來確定其技術性範圍。