[发明专利]一种用于海底生物无损捕捞的形状自适应机械手结构

说明书

本发明公开了一种用于海底生物无损捕捞的形状自适应机械手机构，主要针对现有的水下手爪在抓取海参等海生物时形状适应性不强，抓取不可靠或容易抓伤海参等缺点，设计一个电机结合蜗轮蜗杆机构驱动的多指手爪机构，然后驱动各个手指的连杆机构，通过多指手爪机构对海参的周边包络，形状适应性抓取运动，完成对海参等海生物的柔性、无损、可靠抓取。本发明的机械手主要由肩关节模块、可转动臂杆模块、肘关节模块、腕关节模块、形状自适应手爪机构以及两个聚丙烯加长臂杆等装配组合而成。本发明具有抓取可靠、形状适应性好、包络速度快、易于水下密封等优点。

技术领域

本发明属于水下作业机器人技术领域，涉及一种用于海底生物无损捕捞的形状自适应机械手结构。

背景技术

传统的海参、扇贝等海生物的近海捕捞大多依靠潜水员下水作业完成，作业成本高、水温低、潜水员面临伤病和生命的威胁，尤其当作业深度超过20m，潜水员的工作时间大大缩短。而采用机器人代替潜水员可以较大地提高作业时间、降低捕捞成本，减少潜水员的伤病，提高捕捞的安全性。

目前，机器人捕捞海生物主要通过抽吸和抓取两种方式来完成。专利文献“海珍品采捕机器人(CN201410686861.X)”涉及到水下采捕机器人主要通过抽吸装置由抽吸管将海珍品吸入收集容器内，虽然也可以完成海参等生物的捕捞，但在实际使用中容易将海底的泥沙、礁石、水草等杂物也吸进收集容器，甚至堵塞抽吸管。水下机械手是机器人完成水下目标抓取和作业的所常用方式。专利文献“一种具有开放式结构的深海作业机械手(CN200910224334.6)”和“水下作业机器人及其工作方法(CN20151035070732.8)”涉及的水下机械手通过传动轴末端的螺杆带动螺母作直线运动，完成手指的开合运动。虽然能够完成水下的目标抓取作业，但海参为光滑柔软的长筒形生物，难以完成可靠并且无损的抓取。

本发明设计了一种用于海参等海底生物无损捕捞的形状自适应机械手结构，通过一个电机结合蜗轮蜗杆结构驱动多指手指的刚性连杆结构，完成对海参等复杂形状海生物的周边包络、柔性自适应抓取。该发明具有抓取可靠、形状适应性好、包络速度快、易于水下密封等优点。

发明内容

本发明的目的是设计一种用于海底生物无损捕捞的形状自适应机械手结构，主要针对现有的水下手指在抓取海参等海生物时形状适应性不强，抓取不可靠或海参易受损坏等缺点，设计了一个电机结合涡蜗轮蜗杆结构驱动的多指手抓结构和驱动各个手指和手指的连杆结构，通过多指结构对海参的周边包络进行形状适应性抓取运动，从而完成对海参等海生物的柔性、无损、可靠抓取。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于海底生物无损捕捞的形状自适应机械手结构，其特征在于：由载体框架、海参捕捞箱、三自由度机械手臂和形状自适应手指模块组成；三自由度机械手臂包括肩关节模块、肘关节模块、可转动臂杆模块、腕关节模块以及两个聚丙烯加长臂杆；三自由度机械手的载体框架搭载在水下机器人的底部，形状自适应手指利用螺栓固定在三自由度机械手的前端，海参捕捞箱和三自由度机械手平行固定在载体框架内；机械手包含肩部和肘部的两个俯仰关节和大臂的一个转动关节。

所述的一种用于海底生物无损捕捞的形状自适应机械手机构，所述的肩关节模块，其特征在于肩关节模块包括肩关节外壳、肩关节端盖、肩关节电机减速器一体机、肩关节主轴和肩关节主轴配合的肩关节连接器；肩关节外壳主轴配合端面安装泛塞封，并利用泛塞封盖和螺栓固定将泛塞封压紧在肩关节外壳上；利用两个不锈钢轴承内圈与肩关节主轴配合，外圈分别与肩关节外壳和泛塞封盖配合。

所述的一种用于海底生物无损捕捞的形状自适应机械手机构，所述的肘关节模块，其特征在于肘关节模块肘关节外壳、肘关节端盖、装配固定肘关节外壳内部的肘关节电机、装配固定在肘关节电机上的肘关节主轴、和肘关节主轴配合的肘关节连接器，肘部俯仰关节与聚丙烯加长臂杆相连。