一种具有高自由度机械臂的水下捕捞机器人制造技术

本发明专利技术涉及机器人技术领域，提供一种具有高自由度机械臂的水下捕捞机器人，包括：机器人主体、抓取机构、驱动机构和控制器；所述机器人主体包括：上舱、下舱和主体框架，上舱和下舱之间通过主体框架进行连接；所述抓取机构安装在机器人主体前端右侧；所述驱动机构包括：四组水平面推进器以及四组垂直面推进器；四组水平面推进器在下舱的四周呈环形分布；四组垂直面推进器在上舱的两侧两两对称分布；所述控制器包括：控制箱、控制臂和零浮力线缆，所述控制箱通过零浮力线缆与机器人上舱连接。本发明专利技术结构合理、使用方便、适应能力强、应用范围广、稳定性好。定性好。定性好。

【技术实现步骤摘要】
一种具有高自由度机械臂的水下捕捞机器人


[0001]本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种具有高自由度机械臂的水下捕捞机器人。

技术介绍

[0002]海洋是生命的起源之地，其中不仅蕴藏着丰富的自然资源，还有许多不为人知的美丽光景。海洋的面积占地球总面积的三分之二以上，具有极大的探索价值和开发潜力。但由于人类自身条件所限，无法在海洋中自由活动。在海参养殖产业中，海参捕捞员便存在着技术要求高，工作辛苦，且有不可避免的关节炎等职业病的问题，尽管收入很高，但越来越少的人愿意投入到这项工作中。水下航行器的出现很好的解决了这一矛盾。水下航行器一般分为载人水下航行器(MUV)和无人水下航行器(UUV)，无人水下航行器又可以分为遥控水下机器人(ROV)和自主水下机器人(AUV)。遥控水下机器人具有动力充足，运动灵活，作业效率高等优点，可以广泛的应用于海参捕捞产业。
[0003]现有水下捕捞机器人主要有单自由度机械臂式和管道吸取式。单自由度机械臂式水下捕捞机器人体积和质量较小，在水下的运动相对而言更加灵活，单自由度机械臂捕捞效率高，但其在海洋中受水流影响大，难以满足较深水域作业要求，且单自由度机械臂只能在平整海床上进行捕捞作业，同时受到机器人本身体积限制，其能够携带的海产品数量较少，影响整体作业效率。管道吸取式水下捕捞机器人体积和质量较大，运动灵活性相对较低，受水流影响较小，可在较深海域进行水下捕捞作业，通过管道对海床上的海产品进行吸取，工作效率极高，但是极易对海床造成不可逆的破坏。同时，单自由度机械臂式和管道吸取式水下捕捞机器人都难以针对易损伤的海产品进行精细化捕捞，很有可能在捕捞过程中造成海产品破损，从而降低其价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要解决现有技术的水下捕捞机器人应用受限制、不能在保护海床的同时完成精细捕捞的技术问题，提出一种具有高自由度机械臂的水下捕捞机器人，该水下捕捞机器人结构合理、使用方便、适应能力强、应用范围广、稳定性好。
[0005]本专利技术提供了一种具有高自由度机械臂的水下捕捞机器人，包括：机器人主体、抓取机构、驱动机构和控制器；
[0006]所述机器人主体包括：上舱、下舱和主体框架，上舱和下舱之间通过主体框架进行连接；
[0007]所述抓取机构安装在机器人主体前端右侧，所述抓取机构包括：第一舵机、第二舵机、第三舵机、第四舵机、第五舵机、第六舵机、第一支臂、第二支臂、第三支臂、机械爪、支撑板和主体固定板；第一舵机的输出轴上套设第一传动齿轮，第一传动齿轮和第一从动齿轮啮合，第一从动齿轮与支撑板连接；支撑板与第一支臂通过第二主动传动齿轮和第二从动齿轮连接；第一支臂与第二支臂通过第三舵机连接；第二支臂与第三支臂通过第四舵机连
接；机械爪与第三支臂通过第五舵机连接；所述主体固定板固定在第一舵机上；所述抓取机构通过主体固定板与主体框架连接；
[0008]所述驱动机构包括：四组水平面推进器以及四组垂直面推进器；四组水平面推进器在下舱的四周呈环形分布；四组垂直面推进器在上舱的两侧两两对称分布；
[0009]所述水平面推进器和垂直面推进器，分别包括：推进器电机、螺旋桨、螺旋桨保护罩、推进器底座；所述推进器电机的电机主动轴与螺旋桨连接；螺旋桨保护罩、推进器电机和推进器底座连接；所述推进器底座连接在主体框架上；
[0010]所述控制器包括：控制箱、控制臂和零浮力线缆，所述控制箱通过零浮力线缆与机器人上舱连接。
[0011]优选的，所述主体框架包括：第一侧板、第二侧板、第一中间板、第二中间板、第一推进器固定板、第二推进器固定板、第三推进器固定板、第四推进器固定板、前连接板和后连接板；
[0012]所述前连接板、后连接板、第一中间板和第二中间板两端分别通过角件与第一侧板和第二侧板连接；所述第一推进器固定板、第二推进器固定板、第三推进器固定板和第四推进器固定板分别通过角件与第一侧板、第二侧板、第一中间板和第二中间板连接。
[0013]优选的，所述上舱和下舱之间通过主体框架中的第一中间板和第二中间板进行连接；
[0014]所述上舱和下舱两端均设置有舱板和舱体固定板，所述舱板和舱体之间依靠橡胶密封圈和密封脂填充进行紧固连接；
[0015]所述上舱和下舱与第一中间板、第二中间板通过舱体固定板进行连接，所述舱体固定板通过螺丝紧固连接在上舱和下舱之上并固定在第一中间板和第二中间板内侧。
[0016]优选的，还包括：设置在机器人主体四周的检测机构；
[0017]所述检测机构包括：姿态传感器、照明机构、摄图像采集机构和深度传感器，所述姿态传感器、所述照明机构、所述图像采集机构和所述深度传感器分别与控制器电连接；
[0018]所述图像采集机构包括：前置摄像头、后置摄像头、左侧摄像头、右侧摄像头；
[0019]所述照明机构包括：前置探照灯、后置探照灯、左侧探照灯和右侧探照灯，分别与相同侧面的摄像头相邻；
[0020]所述姿态传感器通过环氧树脂密封，固定在上舱上方；所述深度传感器固定在上舱后端仓舱板上。
[0021]优选的，所述推进器电机为直流无刷电机。
[0022]优选的，所述控制器通过通讯接口与外部的控制计算机电连接。
[0023]本专利技术提供的一种具有高自由度机械臂的水下捕捞机器人，包括机器人主体、抓取机构、驱动机构、检测机构和控制器，可以完成水下机器人的水下运动，并配合高自由度的机械臂，可以较好地适应复杂海底环境并完成复杂海底环境中的海产品捕捞工作。机器人整体体积和质量较大，可承受较大的水流冲击，可适应较深海域捕捞作业。机器人主体框架采用结构优化后的铝合金板，可以满足100米深海水环境中的强调要求，在保证强度和稳定性的同时尽可能减少了在水流中的受力面积，可以在更深的海域中保证稳定作业。抓取机构设计为一条五自由度的机械臂，可以针对复杂海底环境对海产品进行更加精确的捕捞作业。驱动机构有水平方向四个推进器和垂直方向四个推进器组成，可以为机器人提供强
大运动能力并稳定完成六个自由度的运动。检测机构带有多种传感器，可以对机器人四个方向的环境进行实时检测，能够检测机器人在水流中的实际运动方向和所处深度。本专利技术的具有高自由度机械臂的水下捕捞机器人能够在复杂海底环境中保持良好的运行，能够在适应复杂海底环境的同时完成针对海产品的高精度捕捞，显著提高海产品捕捞效率，不易造成海产品损伤，不易对海床产生破坏，较大的体积和质量保证机器人在较深的海域也可稳定作业，通过控制器可进行远程控制实现灵活的运动，可完成针对复杂海底环境中的高效率海产品捕捞作业。
附图说明
[0024]图1是本专利技术提供的具有高自由度机械臂的水下捕捞机器人主体的立体图；
[0025]图2是本专利技术提供的具有高自由度机械臂的水下捕捞机器人主体的主体图；
[0026]图3是本专利技术提供的具有高自由度机械臂的水下捕捞机器人抓取机构的立体图；
[0027]图4是本专利技术提供的具有高自由度机械臂的水下捕捞机器人抓取机构的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高自由度机械臂的水下捕捞机器人，其特征在于，包括：机器人主体、抓取机构、驱动机构和控制器；所述机器人主体包括：上舱(1)、下舱(2)和主体框架，上舱(1)和下舱(2)之间通过主体框架进行连接；所述抓取机构安装在机器人主体前端右侧，所述抓取机构包括：第一舵机(14)、第二舵机(15)、第三舵机(16)、第四舵机(17)、第五舵机(18)、第六舵机(19)、第一支臂(20)、第二支臂(21)、第三支臂(22)、机械爪(23)、支撑板(24)和主体固定板；第一舵机(14)的输出轴上套设第一传动齿轮(28)，第一传动齿轮(28)和第一从动齿轮(25)啮合，第一从动齿轮(25)与支撑板(24)连接；支撑板(24)与第一支臂(20)通过第二主动传动齿轮(26)和第二从动齿轮(27)连接；第一支臂(20)与第二支臂(21)通过第三舵机(16)连接；第二支臂(21)与第三支臂(22)通过第四舵机(17)连接；机械爪(23)与第三支臂(22)通过第五舵机(18)连接；所述主体固定板固定在第一舵机(14)上；所述抓取机构通过主体固定板与主体框架连接；所述驱动机构包括：四组水平面推进器(11)以及四组垂直面推进器(12)；四组水平面推进器在下舱(2)的四周呈环形分布；四组垂直面推进器在上舱(1)的两侧两两对称分布；所述水平面推进器和垂直面推进器，分别包括：推进器电机(29)、螺旋桨(30)、螺旋桨保护罩(31)、推进器底座(33)；所述推进器电机(29)的电机主动轴(32)与螺旋桨(30)连接；螺旋桨保护罩(31)、推进器电机(29)和推进器底座(33)连接；所述推进器底座(33)连接在主体框架上；所述控制器包括：控制箱、控制臂和零浮力线缆，所述控制箱通过零浮力线缆与机器人上舱(1)连接。2.根据权利要求1所述的具有高自由度机械臂的水下捕捞机器人，其特征在于，所述主体框架包括：第一侧板(4)、第二侧板(6)、第一中间板(8)、第二中间板(10)、第一推进器固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，丛禹塵，李英平，孔程玉，刘胜蓝，王飞龙，张津榕，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：