[发明专利]一种海洋多自由度液压作业机械手

说明书

本发明公开了一种海洋多自由度液压作业机械手。它包括基座、与基座铰接并能够在左右方向摆动的旋转座、与旋转座铰接的能够在上下方向摆动的连杆臂铰接组件以及与连杆臂铰接组件铰接的能够在左右方向摆动的支撑摆臂，支撑摆臂上安装有能够在圆周方向旋转的旋转机构，旋转机构上能够用来连接实现不同作业要求的夹持机构或作业工具。采用上述结构后，可以实现各个不同方向的操作并且通过对关节转角进行检测以及检测角度反馈能使整个机械手的关节保持正确的位置姿态，有利于运动控制与精确定位，从而使摆动范围精确可调，大大提高了操纵性能，同时结构设计十分紧凑，操作简单，可以最大限度的降低重量的同时保持良好的易操作性。

技术领域

本发明涉及一种水下作业装备，尤其涉及一种海洋多自由度液压作业机械手，属于机器人及机械手技术领域。

背景技术

水下多自由度机械手是水下作业的核心装备之一，主要搭载于水下机器人，在海洋资源开发、水下采样及开发深水油气田发挥至关重要的作用。现有的水下作业机器人，由于结构设计复杂，不仅价格高，而且产品结构设计缺陷使其机动性、抗流能力及作业能力都显不足，并不适合中国海区的使用特点，因此，随着我国海洋开发事业的发展和不断增长的市场需求，开发研制适合我国海区使用需求的ROV就显得十分必要和紧迫。

多自由度液压机械手可搭载于作业型ROV上，针对海底采油树工作要求，可与专用工具相配合，完成水下采油巡检和管道阀门开启和关闭作业，现有技术中，国内的多自由度液压机械手结构设计较为合理，但是操作性能不佳，使用可靠性差，施工成本高，而国外的多自由度液压机械手虽然施工成本低，但是其结构设计十分复杂，体积庞大，重量大，使用不够灵活并且制造成本高，因此如何降低施工费用，进而降低采油成本，提升我国水下生产技术竞争力，促进我国国内深水油气开发，保障深水油气田安全高效运行是亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构紧凑、操纵性能优良，在最大限度的降低重量的同时保持良好的易操作性以及控制精确度的海洋多自由度液压作业机械手。

为了解决上述技术问题，本发明的海洋多自由度液压作业机械手，包括基座、与基座铰接并能够在左右方向摆动的旋转座、与旋转座铰接的能够在上下方向摆动的连杆臂铰接组件以及与连杆臂铰接组件铰接的能够在左右方向摆动的支撑摆臂，支撑摆臂上安装有能够在圆周方向旋转的旋转机构，旋转机构上能够用来连接实现不同作业要求的夹持机构或作业工具。

所述连杆臂铰接组件包括旋转座上铰接的能够在上下方向摆动的第一连杆臂、与第一连杆臂铰接的能够在上下方向摆动的第二连杆臂以及与第二连杆臂铰接的同样能够在上下方向摆动的第三连杆臂，所述支撑摆臂铰接在第三连杆臂上。

所述基座与旋转座之间通过第一转轴铰接；所述旋转座与第一连杆臂之间通过第二转轴铰接；所述第一连杆臂和第二连杆臂之间通过第三转轴铰接；所述第二连杆臂和第三连杆臂之间通过第四转轴铰接，所述支撑摆臂和第三连杆臂之间通过第五转轴铰接。

所述基座上具有用于驱动旋转座绕第一转轴左右摆动的第一液压缸；所述旋转座上具有用于驱动第一连杆臂绕第二转轴上下摆动的第二液压缸；所述第一连杆臂上具有用于驱动第二连杆臂绕第三转轴上下摆动的第三液压缸；所述第二连杆臂上具有用于驱动第三连杆臂绕第四转轴上下摆动的第四液压缸；所述第三连杆臂上具有用于驱动支撑摆臂绕第五转轴左右摆动的第五液压缸。

所述第一转轴处设置有用于检测旋转座与基座之间的转角的第一角度传感器，所述第二转轴处设置有用于检测旋转座与第一连杆臂之间的转角的第二角度传感器，所述第三转轴处设置有用于检测第一连杆臂与第二连杆臂之间的转角的第三角度传感器，所述第四转轴处设置有用于检测第二连杆臂与第三连杆臂之间的转角的第四角度传感器，所述第五转轴处设置有用于检测第三连杆臂与支撑摆臂之间的转角的第五角度传感器。

所述支撑摆臂上具有用于驱动旋转机构周向转动的液压马达以及用于检测旋转机构与支撑摆臂之间转角的第六角度传感器，所述支撑摆臂上还具有用于驱动夹持机构或作业工具动作的第六液压缸。