一种水下机械臂多功能组合手爪及其工作方法

1.本发明涉及机械臂技术领域，具体来说，涉及一种水下机械臂多功能组合手爪及其工作方法。


背景技术：

2.机械臂是指高精度，多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性，已在工业装配、安全防爆等领域得到广泛应用。机械臂是一个复杂系统，存在着参数摄动、外界干扰及未建模动态等不确定性。因而机械臂的建模模型也存在着不确定性，对于不同的任务，需要规划机械臂关节空间的运动轨迹，从而级联构成末端位姿。
3.水下机械臂是机械臂的种类之一，水下机械臂为了较好的夹握管线，钳住线路或捞取石块状的不同矿物配备有组合手爪，现有的组合手爪通过多个螺栓于水下机械臂进行安装连接，然而在对手爪进行拆装过程中需要反复拧动多个螺栓，操作较为繁琐，且拆卸后的螺栓和配套的零部件因尺寸较小，容易出现丢失的现象，为此，我们提出一种水下机械臂多功能组合手爪及其工作方法。


技术实现要素：

4.本发明的技术任务是针对以上不足，提供一种水下机械臂多功能组合手爪及其工作方法，来解决上述问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种水下机械臂多功能组合手爪，包括：
7.驱动组件，所述驱动组件的底部设置有连接组件，所述连接组件的表面设置有若干个手爪组件和缓冲组件；
8.其中，所述驱动组件用于驱动手爪组件张合；
9.其中，所述连接组件用于连接驱动组件、手爪组件和缓冲组件；
10.其中，所述手爪组件用于抓取物体；
11.其中，所述缓冲组件用于对手爪组件进行缓冲。
12.作为优选，所述驱动组件包括外筒，所述外筒内腔的顶部安装有液压缸，所述液压缸的输出端固定连接有安装板，所述安装板的底部固定连接有螺柱。
13.作为优选，所述连接组件包括固定连接于外筒底端的上支板，所述螺柱的底端贯穿至上支板的底部并固定连接有下支板，所述上支板的表面开设有若干个环形等距分布的上插孔，所述下支板的表面开设有与上插孔相适配的下插孔。
14.作为优选，所述螺柱的表面螺纹连接有两个相对称的旋钮，两个所述旋钮位于上支板与下支板之间，所述旋钮的表面通过轴承转动连接有圆环，所述圆环的一侧固定连接有若干个等距分布的定位块，所述上支板与下支板相对的一侧均开设有供定位块穿过的通孔。
15.作为优选，所述螺柱的表面套设有pvc管卡，所述pvc管卡位于两个旋钮之间，且所
述pvc管卡的高度等于两个旋钮的间距。
16.作为优选，所述手爪组件包括插设于下插孔内腔的第一插块，所述第一插块的内腔转动连接有爪指，所述第一插块的顶部开设有供位于下方的定位块卡设的第一定位槽，若干个所述爪指的底端相互接触。
17.作为优选，所述缓冲组件包括插设于下插孔内腔的第二插块，所述第二插块的内腔转动连接有外管，所述外管的内腔活动插设有内杆，所述爪指的表面开设有凹槽，所述内杆的底端贯穿至凹槽的内腔并固定连接有套环，所述套环的内腔活动连接有连接柱，所述连接柱的两端与凹槽的内壁面固定连接。
18.作为优选，所述外管的内腔设置有弹簧，所述弹簧的两端分别与外管的内壁面和内杆的顶端固定连接。
19.作为优选，所述第二插块的底部开设有供位于上方的定位块卡设的第二定位槽，所述第一定位槽与第二定位槽的形状尺寸相同。
20.本发明还提供了一种水下机械臂多功能组合手爪的工作方法，采用上述所述的水下机械臂多功能组合手爪，包括以下步骤：
21.步骤一：抓夹物体：将外筒安装至水下机械臂上，使得手爪组件对准待待抓取的物体，启动液压缸，当液压缸的输出端带动安装板、螺柱、下支板以及下插孔同步向下移动时，下插孔带动其内腔的第一插块向下移动，当爪指向下移动至一定距离时，爪指带动凹槽、连接柱、套环以及内杆同步下移，此时弹簧受力拉伸，因力的作用是相互的，拉伸弹簧也给与内杆一个相同的反作用力，在爪指张开时，也给与爪指一个朝第二插块方向的拉力，能够有效减小爪指张开时的冲击力，直至内杆移动至最大限度，下插孔继续向下移动，使得爪指以连接柱为圆心向外转动张开，且爪指因张开角度的逐渐扩大会带动外管和内杆同步向外转动，当液压缸的输出端带动安装板、螺柱、下支板以及下插孔同步向上移动时，下插孔带动其内腔的第一插块向上移动，使得爪指以连接柱为圆心向内转动闭合，且爪指因张开角度的逐渐扩大会带动外管和内杆同步向内转动，即可对物体进行抓取；
22.步骤二：拆装更换：将pvc管卡从螺柱的表面卸下，并依次转动两个旋钮，旋钮带动圆环和定位块同步移动，使得位于上方的定位块脱离上插孔的内腔，位于下方的定位块脱离下插孔的内腔，即可对第一插块和第二插块解锁，进而可对手爪组件和缓冲组件单独拆卸进行更换，且工作人员可根据实际使用情况决定手爪组件和缓冲组件的数量。
23.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
24.1、本发明，提出的水下机械臂多功能组合手爪，由驱动组件、连接组件、手爪组件以及缓冲组件构成，在使用时，利用驱动组件驱动手爪组件张合；利用缓冲组件对手爪组件进行辅助缓冲；利用连接组件对手爪组件和缓冲组件进行拆装，工作人员可根据实际使用需求选择手爪组件和缓冲组件的数量，还可对手爪组件和缓冲组件进行单独拆卸检修，缩短检修耗时，降低检修成本，且连接组件采用一体化结构，有效避免拆卸后的螺栓和配套的零部件因尺寸较小出现丢失的现象；
25.2、本发明，提出的水下机械臂多功能组合手爪的工作方法，操作简单便捷，拧动一个旋钮即可操控多个定位块同步上下移动，有效避免多次反复拧动多个螺栓，达到了省时省力的效果。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明实施例1一种水下机械臂多功能组合手爪的结构示意图；
28.图2为本发明实施例1一种水下机械臂多功能组合手爪的局部连接结构爆炸示意图；
29.图3为本发明实施例1一种水下机械臂多功能组合手爪的手爪组件与缓冲组件的连接结构爆炸示意图；
30.图4为本发明实施例1一种水下机械臂多功能组合手爪的手爪组件与缓冲组件的连接结构仰视示意图；
31.图5为本发明实施例1一种水下机械臂多功能组合手爪的驱动组件与连接组件的连接结构剖开示意图；
32.图6为本发明实施例1一种水下机械臂多功能组合手爪的驱动组件与连接组件的连接结构爆炸示意图一；
33.图7为本发明实施例1一种水下机械臂多功能组合手爪的驱动组件与连接组件的连接结构爆炸示意图二；
34.图8为本发明实施例2一种水下机械臂多功能组合手爪的结构示意图；
35.图9为本发明实施例3一种水下机械臂多功能组合手爪的工作方法流程示意图。
36.图中：1、驱动组件；101、外筒；102、液压缸；103、安装板；104、螺柱；
37.2、连接组件；201、上支板；202、下支板；203、上插孔；204、下插孔；205、旋钮；206、圆环；207、定位块；208、通孔；209、pvc管卡；
38.3、手爪组件；301、第一插块；302、爪指；303、第一定位槽；304、爪夹；305、插槽；
39.4、缓冲组件；401、第二插块；402、外管；403、内杆；404、凹槽；405、套环；406、连接柱；407、弹簧；408、第二定位槽。
具体实施方式
40.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
41.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
42.实施例1
43.如图1-图7所示，根据本发明实施例的一种水下机械臂多功能组合手爪，包括：
44.驱动组件1，驱动组件1的底部设置有连接组件2，连接组件2的表面设置有若干个手爪组件3和缓冲组件4；
45.其中，驱动组件1用于驱动手爪组件3张合；
46.其中，连接组件2用于连接驱动组件1、手爪组件3和缓冲组件4；
47.其中，手爪组件3用于抓取物体；
48.其中，缓冲组件4用于对手爪组件3进行缓冲。
49.如图1、图2、图5、图6以及图7所示，驱动组件1包括外筒101，外筒101内腔的顶部安装有液压缸102，液压缸102的输出端固定连接有安装板103，安装板103的底部固定连接有螺柱104。利用液压缸102的输出端可带动螺柱104上下移动，有助于后续对手爪组件3进行操控。
50.如图1、图2、图5、图6以及图7所示，连接组件2包括固定连接于外筒101底端的上支板201，螺柱104的底端贯穿至上支板201的底部并固定连接有下支板202，上支板201的表面开设有若干个环形等距分布的上插孔203，下支板202的表面开设有与上插孔203相适配的下插孔204。
51.如图6和图7所示，螺柱104的表面螺纹连接有两个相对称的旋钮205，两个旋钮205位于上支板201与下支板202之间，旋钮205的表面通过轴承转动连接有圆环206，圆环206的一侧固定连接有若干个等距分布的定位块207，上支板201与下支板202相对的一侧均开设有供定位块207穿过的通孔208。通过旋动旋钮205即可使得若干个定位块207同步在通孔208的内腔上下移动，以便对若干个手爪组件3和缓冲组件4进行锁止或解锁作业。
52.如图6和图7所示，螺柱104的表面套设有pvc管卡209，pvc管卡209位于两个旋钮205之间，且pvc管卡209的高度等于两个旋钮205的间距。利用pvc管卡209可对两个旋钮205起到限位作用，有效避免因旋钮205受到外界作用力造成旋转升降的现象发生，有效提高了连接组件2、手爪组件3以及缓冲组件4连接的稳定性。
53.如图1-图4所示，手爪组件3包括插设于下插孔204内腔的第一插块301，第一插块301的内腔转动连接有爪指302，第一插块301的顶部开设有供位于下方的定位块207卡设的第一定位槽303，若干个爪指302的底端相互接触。利用液压缸102可以改变手爪组件3的伸张度，以便夹紧物体。
54.如图1-图4所示，缓冲组件4包括插设于下插孔204内腔的第二插块401，第二插块401的内腔转动连接有外管402，外管402的内腔活动插设有内杆403，爪指302的表面开设有凹槽404，内杆403的底端贯穿至凹槽404的内腔并固定连接有套环405，套环405的内腔活动连接有连接柱406，连接柱406的两端与凹槽404的内壁面固定连接。利用缓冲组件4有效的提高了手爪组件3整体的稳定性，且有助于后续手爪组件3的张合。
55.如图2-图4所示，第一插块301与第二插块401均呈凵状结构，以便后续爪指302与外管402的对接，内杆403呈t状结构，有效避免内杆403从外管402的内腔滑脱，保证爪指302可正常张合。
56.如图3所示，外管402的内腔设置有弹簧407，弹簧407的两端分别与外管402的内壁面和内杆403的顶端固定连接。利用弹簧407可对手爪组件3起到缓冲作用，有效减小手爪组件3张合时的冲击力。
57.如图4所示，第二插块401的底部开设有供位于上方的定位块207卡设的第二定位槽408，第一定位槽303与第二定位槽408的形状尺寸相同。
58.实施例2
59.如图8所示，本实施例提供一种水下机械臂多功能组合手爪，与实施例1不同之处在于手爪组件3；
60.手爪组件3包括插设于其中两个朝向相对的下插孔204内腔的第一插块301，第一
插块301的内腔转动连接有爪夹304，爪夹304的表面开设有多个等距分布的插槽305，两个爪夹304通过插槽305相互交错，爪夹304的表面开设有凹槽404。通过第一插块301、爪夹304以及插槽305的配合使用，可用于夹持管形物体，进一步地提高了该水下机械臂多功能组合手爪的适用范围。
61.实施例3
62.如图9所示，根据上述的一种水下机械臂多功能组合手爪的加工方法，在使用时，其包括以下步骤：
63.步骤一：抓夹物体：将外筒101安装至水下机械臂上，使得手爪组件3对准待待抓取的物体，启动液压缸102，当液压缸102的输出端带动安装板103、螺柱104、下支板202以及下插孔204同步向下移动时，下插孔204带动其内腔的第一插块301向下移动，当爪指302向下移动至一定距离时，爪指302带动凹槽404、连接柱406、套环405以及内杆403同步下移，此时弹簧407受力拉伸，因力的作用是相互的，拉伸弹簧407也给与内杆403一个相同的反作用力，在爪指302张开时，也给与爪指302一个朝第二插块401方向的拉力，能够有效减小爪指302张开时的冲击力，直至内杆403移动至最大限度，下插孔204继续向下移动，使得爪指302以连接柱406为圆心向外转动张开，且爪指302因张开角度的逐渐扩大会带动外管402和内杆403同步向外转动，当液压缸102的输出端带动安装板103、螺柱104、下支板202以及下插孔204同步向上移动时，下插孔204带动其内腔的第一插块301向上移动，使得爪指302以连接柱406为圆心向内转动闭合，且爪指302因张开角度的逐渐扩大会带动外管402和内杆403同步向内转动，即可对物体进行抓取；
64.步骤二：拆装更换：将pvc管卡209从螺柱104的表面卸下，并依次转动两个旋钮205，旋钮205带动圆环206和定位块207同步移动，使得位于上方的定位块207脱离上插孔203的内腔，位于下方的定位块207脱离下插孔204的内腔，即可对第一插块301和第二插块401解锁，进而可对手爪组件3和缓冲组件4单独拆卸进行更换，且工作人员可根据实际使用情况决定手爪组件3和缓冲组件4的数量。
65.综上，本发明，提出的水下机械臂多功能组合手爪，由驱动组件1、连接组件2、手爪组件3以及缓冲组件4构成，在使用时，利用驱动组件1驱动手爪组件3张合；利用缓冲组件4对手爪组件3进行辅助缓冲；利用连接组件2对手爪组件3和缓冲组件4进行拆装，工作人员可根据实际使用需求选择手爪组件3和缓冲组件4的数量，还可对手爪组件3和缓冲组件4进行单独拆卸检修，缩短检修耗时，降低检修成本，且连接组件2采用一体化结构，有效避免拆卸后的螺栓和配套的零部件因尺寸较小出现丢失的现象；本发明，提出的水下机械臂多功能组合手爪的工作方法，操作简单便捷，拧动一个旋钮205即可操控多个定位块207同步上下移动，有效避免多次反复拧动多个螺栓，达到了省时省力的效果。
66.通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。