[发明专利]水下机械手肘关节结构

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是水下机器人，具体地说是供一种水下机器人使用的水下机械手肘关节结构。

(二)背景技术

海洋拥有丰富的生物资源、矿物资源和大量的石油、煤和天然气等能源。随着陆地上的资源不断断缺，因此人类走向海洋是必然趋势。同时海洋决定了地球各地区的气候，海洋的生态环境是地球的生态环境的晴雨表，因此有必要对海洋的各个部分，包括人无法到达的地方，进行环境监测。

目前世界上许多国家都认识到利用和开发海洋的重要性，纷纷投入大量的资金、人力、物力从事这方面的研究工作。海洋资源开发、海洋环境气候研究、内河水运、水资源利用等在国民经济中的地位决定了发展水下技术和水下作业系统的重要意义。各种水下机器人被海洋科学家们一致公认为是开发海洋资源最重要的基础技术。水下机器人将是今后人类开发和利用海洋的重要手段之一，在某些环境下，水下机器人能完成大量人类所根本无法完成的工作。现在，水下机器人已经广泛应用于海底矿产资源开发、海上救助打捞、海洋调查、水下工程施工以及军事和国防建设等许多方面，并已经产生了很大的经济效益、社会效益和国防效益。

水下机器人主要分为有缆水下机器人和无缆水下机器人。由于海洋石油工业的兴起导致了有缆水下机器人的迅速发展，并使其成为海洋石油开发必不可少的设备之一。按作业任务来划分，水下机器人可以分为作业型和观察型。作业型水下机器人基本上都是ROV(Remotely Operated Vehicle)。ROV是当前海洋探索研究最主要的工具之一，作业系统是ROV的重要组成部分，主要包括机械手及作业工具。水下机械手的研制和开发一直是水下机器人研究开发中的一项重要内容，通常把机械手视为ROV上作业系统的心脏。

水下机械手要求具有重量轻、体积小、结构紧凑、操纵灵活、运动范围大等特点，目前没有检索到与本发明申请近似的水下机械手肘关节结构。

(三)发明内容

为实现水下机械手重量轻、体积小、结构紧凑、操纵灵活、运动范围大等要求，在设计水下机械手的各个关节时必须要充分考虑其机械结构。本发明提供了一种可供作业型水下机器人使用的、结构简单、转动灵活、能实现大范围转动、可有效减小作业范围的死区的水下机械手肘关节结构。

本发明的目的是这样实现的：

本发明由前臂1、上臂2、肘关节俯仰转动轴3、上臂2上的液压缸底端联接轴4、液压缸5和前臂1上的液压缸活塞杆联接轴6组成，前臂1通过肘关节俯仰转动轴3与上臂2相联接；液压缸5的底端联接在上臂2上的液压缸底端联接轴4上，液压缸5活塞杆端联接在前臂1上的液压缸活塞杆联接轴6上。

当机械手在水平位置时，上臂2中心线与前臂1中心线不在同一水平面内，前臂1中心线高于上臂2的中心线。

本发明专利优点是：

(1)本发明专利供水下机器人使用，具有机构简单、结构紧凑、布置合理的特点。

(2)可实现肘关节的大范围俯仰转动运动。

(3)可大大减少水下机械手作业空间范围内的死区。

(四)附图说明

图1是本发明的三维图。

图2是本发明的平面图。

图3是图2的俯视图。

图4是本发明的一极端位置示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-图3，本发明的水下机械手肘关节结构由前臂1、上臂2、肘关节俯仰转动轴3、上臂2上的液压缸底端联接轴4、液压缸5和前臂1上的液压缸活塞杆联接轴6组成，前臂1通过肘关节俯仰转动轴3与上臂2相联接；液压缸5的底端联接在上臂2上的液压缸底端联接轴4上，液压缸5活塞杆端联接在前臂1上的液压缸活塞杆联接轴6上。

本发明的工作过程与原理为：通过液压缸5的直线运动，驱动前臂绕肘关节俯仰转动轴3作俯仰运动，实现肘关节的俯仰运动。

从图4所示的肘关节一极端位置示意图中可以看出，这种结构可以大大提高肘关节的活动范围，有效降低水下机械手作业空间范围内的死区，提高水下机械手作业的灵活性。