[发明专利]一种水下电动机械臂作业吊舱及使用方法

权利要求书

1.一种水下电动机械臂作业吊舱，其特征是：包括舱体，所述舱体前端设有设备密封舱，设备密封舱内部安装有控制器及水下环境数据采集设备；吊舱配有连接外部脐带缆的接口；所述舱体底部中后端设有向机体右下侧开启的舱门，作业吊舱内部安装有电动机械臂，电动机械臂共有三个运动自由度，分别是沿同一轴线的依次布设的肩关节、肘关节和腕关节，腕关节外还设置有一个可执行开合动作的夹持型手爪，在非作业状态时，电动机械臂整体收进作业吊舱内部，此时舱门呈关闭状态，在作业状态时，此时舱门向下竖直开启，电动机械臂伸出吊舱开始作业；作业吊舱的外形设计成前后椭圆形过度的长方体结构；

所述电动机械臂为刚性关节型串联结构，包括依次连接的机械臂基座、肩关节、大臂、肘关节、小臂、腕舱和手爪；所述电动机械臂只能在垂直平面内伸展，不具有侧向转动自由度，通过水下机器人自身的机体方向调节来调整电动机械臂的伸出方向；大臂与机械臂基座之间通过肩关节进行连接，肩关节转轴由安装在机械臂基座内部的肩关节驱动电机通过齿轮传动进行驱动，以实现大臂的俯仰运动，为中间镂空的长方体结构，同时，为肘关节传动的尼龙链条安装于大臂的镂空结构中；小臂与大臂之间通过肘关节进行连接，肘关节转轴由安装在机械臂基座上的肘关节驱动电机通过链条传动进行驱动，以实现小臂的俯仰运动；

所述控制器包括控制计算机和电机驱动器，控制计算机控制水下摄像机和LED强光灯的开关，采集水下摄像机拍摄的视频信息并通过脐带缆上传至位于水面母船的电机机械臂操控器，控制计算机通过脐带缆接收机械臂操控器下传的动作指令信息，控制相应的电机驱动器使电动机械臂各关节运动，以执行作业动作。

2.如权利要求1所述的一种水下电动机械臂作业吊舱，其特征是：所述机械臂基座竖直向下安装在作业吊舱内部，作为电动机械臂的固定基座，机械臂基座为耐压密封结构，其内部安装有肩关节驱动电机、肘关节驱动电机及其他传动机构零件。

3.如权利要求1所述的一种水下电动机械臂作业吊舱，其特征是：所述电动机械臂装配的手爪为二指平动夹持型手爪，包括手指、平行连杆、丝杠、滑块和连接角件，由手爪驱动电机通过丝杠传动进行驱动手爪的开合动作，手爪驱动电机带动丝杠旋转使滑块在丝杠上往复运动，并带动平行连杆机构使手指产生平动，滑块向前滑动时手指松开，手爪产生张开动作，滑块向后滑动时手指夹紧，手爪产生闭合动作。

4.如权利要求1所述的一种水下电动机械臂作业吊舱，其特征是：所述设备密封舱设置有透明玻璃罩，透明玻璃罩内设置有水下摄像机与LED强光灯，水下摄像机竖直向下固定安装在作业吊舱内部，通过透明玻璃罩进行投摄，拍摄和光照视角完全覆盖电动机械臂手爪可触及的最大范围。

5.一种水下用电动机械臂作业吊舱的使用方法，其特征是：将有如权利要求1-4中任一项所述的作业吊舱通过螺钉固接在水下机器人机体下方，并将脐带缆插入作业吊舱的电缆接口进行锁定，电动机械臂收纳于作业吊舱内部，完成备航检查后，人工布放水下机器人，待航行至海底输送通道上方时，水下机器人进入巡检状态，沿通道路由上方慢速定高直线航行，通过水下摄像机竖直向下观察通道路由，如发现有沉积物集聚情况，使水下机器人在沉积物上方定高悬停，作业吊舱舱门向下竖直开启，电动机械臂由作业吊舱内部伸出，进入清理作业状态，手爪成功夹取海洋沉积物后，使水下机器人沿洋流方向向通道路由一侧航行，待远离通道路由后，电动机械臂松开手爪，使沉积物重新落在海底，水下机器人重新航行至通道路由上方进行后续清理作业，当清理作业结束时，控制电动机械臂收回作业吊舱内部，关闭舱门，并将电缆接口解锁，使脐带缆与作业吊舱分离，同时回收水下机器人。