[发明专利]一种主动控制恒张力的三连杆式船用自抓放机械臂装置

说明书

本发明设计一种主动控制恒张力的三连杆式船用自抓放机械臂装置。装置主要包括底座、平衡平台、左平衡臂、右平衡臂、张力传感器、连杆一、连杆二、连杆三、左辅助平衡臂、右辅助平衡臂、主吊索、左平衡索、右平衡索、左辅助平衡索、右辅助平衡索、视觉传感器、吊环、抓钩、PLC控制箱。采用四条平衡索，利用PLC实现主动控制恒张力，并采用视觉传感器的抓钩实现自动抓取收放功能。本发明优点在于使用多个自由度的三连杆式机械臂，扩大抓取范围。同时考虑海洋环境因素干扰力对主吊索、抓钩和被吊物影响。采用四条平衡索，提升减摇效果。运用视觉传感器，船用机械臂可以自动抓取收放被吊物，且相比于人工操作的船用起重机更加智能化，适用于多种运载器。

(一)技术领域

本发明属于船用机械臂抓取收放鱼雷、潜航器、小艇等一些物件的装置，特别是一种适用于复杂海洋干扰环境的主动控制恒张力的三连杆式船用自抓放机械臂装置。

(二)背景技术

随着国家海洋交通行业的大力发展，船用机械臂作为一种新型的海洋工程装备被广泛应用于该行业中。如今，船用机械臂越来越多用于鱼雷、潜航器、小艇等一些物件吊运工作，且适用范围广，有较好的发展前景。但是由于船用机械臂在真实海洋环境下进行起重作业时会受到海洋复杂多变的外界环境因素影响，使其在吊运作业过程中吊索会不断摇摆，进而影响船用机械臂的作业效率和安全性。因此如何实现船用机械臂的主动控制恒张力和自动抓取收放问题成为亟待解决的难点。

论文《船用起重机减摇控制系统设计与实验研究》给出一种人工操作的船用起重机减摇装置方案，设计了带折叠减摇臂式船用减摇起重机装置。利用外加的机械结构实现人工操作的船用起重机减摇的目的。但存在以下问题：

(1)提出的装置设计方案只适用于人工操作的船用起重机。首先人工操作的船用起重机不能自动抓取收放鱼雷、潜航器、小艇等一些物件。其次在吊运开始时需要人工固定吊钩与吊索，起吊过程中吊钩松脱，导致物件坠落，造成生产安全和生命安全事故。不能实现装置智能化的自动抓取收放货物功能，影响起重作业效率。

(2)论文在对人工操作的船用起重机的受力分析问题上没有考虑海风等外界环境因素对抓钩和被吊物的干扰力，不符合实际情况。

(3)提出的装置方案运用了三条减摇臂，虽然可以达到减摇的目的，但是不能应对复杂海洋环境对抓钩和被吊物产生多个方向的干扰力，不能确保抓钩及被吊物在吊运过程中具有更好的稳定性。

(4)提出的装置方案适用于人工操作的船用起重机，不能吊运人工操作的船用起重机底座附近的货物，必须利用人工二次搬运到指定位置或者需要人工调换吊钩位置来吊运扩大范围。效率不高，浪费宝贵的甲板空间资源。

此外论文《船用起重机三索限位式防摇摆装置设计》、专利《船用起重机内嵌式滚珠吊盘减摇装置》、专利《一种船用起重机折叠减摇臂式减摇装置》提出的装置方案虽然也能达到减摇的目的，但是本质上都属于人工操作的船用起重机，自由度小于船用机械臂，因而抓取范围没有船用机械臂的范围大，并且主动控制恒张力和自动抓取收放等智能化功能仍未实现。

(三)发明内容

本发明目的在于提供一种可主动控制恒张力，可自动抓取收放鱼雷、潜航器、小艇等一些物件，解决由于海面复杂环境对主吊索产生的摇摆使得船用机械臂工作效率下降和无法安全工作的问题，可安装在多种运载器的主动控制恒张力的三连杆式船用自抓放机械臂装置。

本发明所设计的一种主动控制恒张力的三连杆式船用自抓放机械臂装置，主要包括底座、平衡平台、左平衡臂、右平衡臂、张力传感器、连杆一、连杆二、连杆三、左辅助平衡臂、右辅助平衡臂、主吊索、导线轮、左平衡索、右平衡索、左辅助平衡索、右辅助平衡索、固定件、轴承、视觉传感器、吊环、抓钩、PLC控制箱。左平衡臂和右平衡臂分别用左平衡索和右平衡索与抓钩上的吊环相连。左辅助平衡臂和右辅助平衡臂分别用左辅助平衡索和右辅助平衡索与抓钩上的吊环相连。本发明还包括这样的特征：