双折臂双工作臂船用多功能机械手的力矩测量及限制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种双折臂双工作臂船用多功能机械手的力矩测量及限制系统，四个角度传感器分别安装在主臂、回转塔身、起重臂、多功能臂上；两个油压传感器分别安装于主臂变幅油缸的两腔，用来测量主臂变幅油缸有杆腔和无杆腔的压力；显示及力矩限制单元接收角度传感器和油压传感器的测量信号，输出控制输出力和力矩限制信号给双折臂、双工作臂船用多功能机械手。本实用新型专利技术以最优化的方式准确的检测出了双折臂、双工作臂船用多功能机械手的作业力及力矩状态，避免了双工作臂重复取力且受自重随角度变化的影响，大大简化了传感器的布置及数量，对起重臂和多功能臂均能够通过角度折算和油压检测的方式计算出相应的力和力矩的状态。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种双折臂双工作臂船用多功能机械手的力矩测量及限制系统，四个角度传感器分别安装在主臂、回转塔身、起重臂、多功能臂上；两个油压传感器分别安装于主臂变幅油缸的两腔，用来测量主臂变幅油缸有杆腔和无杆腔的压力；显示及力矩限制单元接收角度传感器和油压传感器的测量信号，输出控制输出力和力矩限制信号给双折臂、双工作臂船用多功能机械手。本技术以最优化的方式准确的检测出了双折臂、双工作臂船用多功能机械手的作业力及力矩状态，避免了双工作臂重复取力且受自重随角度变化的影响，大大简化了传感器的布置及数量，对起重臂和多功能臂均能够通过角度折算和油压检测的方式计算出相应的力和力矩的状态。【专利说明】双折臂双工作臂船用多功能机械手的力矩测量及限制系统
本技术涉及一种力矩测量及限制系统，尤其是一种适用于双折臂、双工作臂船用多功能机械手的力矩测量及限制系统。
技术介绍
双折臂、双工作臂船用多功能机械手适用于三用途工作船、救助船、打捞船、远洋渔业船等工程船舶。其特有的抓取装置多功能化，为各种复杂的作业工况提供了设备保障。双折臂、双工作臂船用多功能机械手是甲板安全作业系统的核心设备之一，并集成传统甲板设备锚机、拖缆机、鲨鱼钳、绞盘等形成的完整的作业系统。双折臂、双工作臂船用多功能机械手突破了传统的甲板作业的工作模式，同时支持舷外作业、双机协调作业，满足海上特种作业的需求。对于双折臂、双工作臂船用多功能机械手来说，由于作业工况复杂，执行机构众多，故设备作业时的安全性亦变得由为重要。 (I) Rolls-Royce 公司开发的安全甲板操作系统(Safe Deck Operat1n System)主要安装于海洋工程船舶上，用于起重、抓锚链、抓钢丝绳、钩缆绳等锚作业。该系统的核心是一对可在船艉部作业区域行走的自行式液压双折臂吊，其中一个工作臂带有多功能头，具有抓锚链、抓钢丝绳的功能，另一个工作臂具有起重和钩缆绳的功能。该设备起重臂采用的力矩限制系统的原理是在钢丝绳上设置轴销传感器，配合在工作臂油缸和主臂油缸上设置的角度传感器来计算出多功能机械手的力和力矩状态的。由于该位置的轴销传感器只能通过钢丝绳测力，在多功能臂上因无测力元件，无法获得多功能臂上的力和力矩状态；对整个设备在船上的倾斜角度也无法检测，更没有判断设备所处的海况等级的措施。 (2)为了提高甲板作业安全，麦基嘉集团开发的系统称之为甲板作业机械手系统(deck handling manipulator system 一 DHMS),该系统中的核心设备也是自行式液压折臂吊。因只有一个工作臂，功能相对单一，主要为起重使用。该设备的力和力矩的测量方式是在钢丝绳上设置三滑轮传感器来测得设备吊重的实际重量，配合在角度传感器来计算出设备的力和力矩状态。
技术实现思路
本技术是要提供一种适用于双折臂、双工作臂船用多功能机械手最优化的力矩测量及限制系统，区别于传统的力矩测量方式，对于双折臂、双工作臂船用多功能机械手，免去了对两个臂架分别测力，使整个力矩检测系统得到最大的优化，减少了传感器的布置，大大提高了力和力矩检测的可靠性和准确性。 为解决上述技术问题，本技术的技术方案是:一种双折臂双工作臂船用多功能机械手的力矩测量及限制系统，由角度传感器、油压传感器、显示及力矩限制单元组成，其特点是:四个角度传感器分别安装在主臂、回转塔身、起重臂、多功能臂上，其中:主臂角度传感器以水平面为基准面来测量主臂变幅的角度变化，多功能臂角度传感器和起重臂角度传感器均以主臂下表面为基准面分别测量多功能臂和起重臂变幅的角度变化，塔身角度传感器以水平面为基准面来测量整个设备倾斜角度；两个油压传感器分别安装于主臂变幅油缸的两腔，用来测量主臂变幅油缸有杆腔和无杆腔的压力；显示及力矩限制单元接收角度传感器和油压传感器的测量信号，输出控制输出力和力矩限制信号给双折臂、双工作臂船用多功能机械手。 显示及力矩限制单元包括显示屏、控制器，控制器安装于回转塔身内部，控制器分别接收主臂角度传感器、多功能臂角度传感器、起重臂角度传感器、塔身角度传感器、有杆腔油压传感器、无杆腔油压传感器的测量信号后，计算出双折臂、双工作臂船用多功能机械手的实时力和力矩状态，输出经过修正、拟合的输出力和力矩限制信号。 本技术的有益效果: 本技术与国外相似设备相比，双折臂、双工作臂船用多功能机械手的力矩测量及限制系统的优势尤为突出，主要有以下几点: 1.通过塔身角度传感器，可以检测出整个设备倾斜角度，以此倾斜角度可以用来判断设备所处的海况等级，根据相应的海况等级自动限定不同的力和力矩值，最大范围的使双折臂、双工作臂船用多功能机械手的工作能力得以发挥，同时也保证了高海况作业下人员及设备的安全。 2.采用主臂油缸油压传感器测力的方式，能够计算出两个工作臂的力和力矩状态。减少了传感器布置的数量，大大提高了力和力矩测量的可靠性和准确性。 3.采用油缸测压的方式，避免了使用三滑轮传感器等从钢丝绳直接取力的方式，消除了传感器对钢丝绳因磨损而造成的隐患，延长了设备零部件的使用年限。本专利技术实现了双折臂、双工作臂船用多功能机械手的力矩测量及限制，区别于对每个工作臂分别测量力和力矩的方式，使双折臂、双工作臂的船用多功能机械手的力和力矩检测系统得到最大的优化，减少了传感器的数量，大大提高了力和力矩检测的可靠性和准确性。 本技术的双折臂、双工作臂船用多功能机械手的力矩测量及限制系统，不仅能够准确的检测出起重臂和多功能臂的起升载荷状态，还能够根据塔身角度传感器信号值，测量出船舶受风浪影响的摆动角度值，根据此摆动角度确定当前海况对作业的影响。在不同的海况下自动限制不同力矩大小，最大范围的使行走式多功能机械手的工作能力得以发挥，同时也保证了高海况作业下人员及设备的安全。 【专利附图】【附图说明】 图1是本技术的系统原理框图； 图2是角度传感器结构主视图； 图3是图2的左视图； 图4是油压传感器结构主视图； 图5是图4的俯视图； 图6是显示及力矩限制单元平面图； 图7是显示屏显示参数图。 【具体实施方式】 下面结合附图与实施例对本技术作进一步说明。 如图1至图7所示，本技术的适用于双折臂、双工作臂船用多功能机械手的力矩测量及限制系统，由角度传感器、油压传感器、显示及力矩限制单元组成。 如图1所示，角度传感器包括主臂角度传感器4、多功能臂角度传感器8、起重臂角度传感器2、塔身角度传感器7，主臂角度传感器4安装在主臂3尾端，以水平面为基准面来测量主臂3变幅的角度变化，多功能臂角度传感器8安装在多功能臂9尾端，起重臂角度传感器2安装在起重臂I尾端，均以主臂3下表面为基准面分别测量多功能臂9和起重臂I变幅的角度变化，塔身角度传感器7安装在回转塔身6上，以水平面为基准面来测量整个设备倾斜角度；油压传感器包括主臂变幅油缸10的有杆腔油压传感器11、无杆腔油压传感器12，用于检测主臂变幅油缸10的压力，从而实现测量双折臂、双工作臂船用多功能机械手起重臂I或多功能臂9起升载荷；显示及力矩限制单元包括显示屏、控制器5，显示屏和控制器5安装于回转塔身6内部，控制器5分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双折臂双工作臂船用多功能机械手的力矩测量及限制系统，由角度传感器、油压传感器、显示及力矩限制单元组成，显示及力矩限制单元接收角度传感器和油压传感器的测量信号，输出力和力矩限制信号给双折臂、双工作臂船用多功能机械手,其特征在于：四个角度传感器分别安装在主臂（3）、回转塔身（6）、起重臂（1）、多功能臂（9）上，其中：主臂角度传感器（4）以水平面为基准面来测量主臂变幅的角度变化，多功能臂角度传感器（8）和起重臂角度传感器（2）均以主臂下表面为基准面分别测量多功能臂和起重臂变幅的角度变化，塔身角度传感器（7）以水平面为基准面来测量整个设备倾斜角度；两个油压传感器分别安装于主臂变幅油缸（10）的两腔，用来测量主臂变幅油缸有杆腔和无杆腔的压力。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王炜，徐浩刚，姜剑勇，谢松莲，何秋生，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零四研究所，
类型：新型
国别省市：上海;31