一种深海潜水器机械手用作业工具通用接口的制作方法

本发明涉及深海潜水器作业工具，尤其是一种深海潜水器机械手用作业工具通用接口。

背景技术：

1、深海潜水器中包括载人潜水器(hov)和无人有缆潜水器(rov)，均配备有多功能机械手来实现其深海作业能力功能，利用机械手配合各种深海作业工具进行科学采样、设备打捞、深海救援等复杂的深海作业任务。深海机械手根据驱动源的不同，可以分为液压机械手和电动机械手两种。液压机械手具有持重能力强、技术成熟度高等特点，但其使用需配备深海液压源等设备，因而在作业型深海潜水器中广泛应用；电动机械手机构简单，但持重能力较弱，一般配备在观察型深海潜水器中。

2、随着深海开发的不断发展，深海潜水器的作业能力显得越来越重要。作业工具作为深海机械手的配套装备，直接影响了其作业能力的高低。目前，大功率深海作业工具基本都是液压驱动，需要大量深海耐压液压管路与潜水器的液压系统相连，当深海潜水器携带多种作业工具进行下潜作业时，其大量液压软管更是杂乱不堪，极易与复杂海底场景中的物体发生钩挂，影响潜水器安全。当作业工具在作业被卡住时，目前一般安全设计为利用切割机构切割液压管路，实现作业工具与深海潜水器本体分离。但这种方式不但会造成液压油的泄漏，污染深海环境；同时，也会造成潜水器液压系统进水，大大增加了回收后的维护工作。另外，目前国内外深海作业工具通常使用“t”型把手作为深海机械手握取作业工具的接口，但在进行大功率、高强度作业时，机械手握取“t”型把手易打滑，造成作业工具的损坏或作业任务的失败。

技术实现思路

1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种深海潜水器机械手用作业工具通用接口，从而通过一套基于高压海水驱动的标准通用接口的应用，实现机械手与深海作业工具的连接、驱动与分离。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种深海潜水器机械手用作业工具通用接口，包括机械手端对接接口和作业工具端安装接口，所述机械手端对接接口的结构为：包括对接轴杆和锁止环，对接轴杆的一端设有对接盘，对接面处设置有一对锥形导向销和一对锥形沉孔，对接轴杆的另一端为“u”字形的叉臂，叉臂上开有圆形安装孔，用于与机械手肘关节转动轴连接固定；锁止环嵌套在对接轴杆的对接盘端，通过一侧的周向分布法兰盘螺栓孔，与机械手腕转关节安装固定，并随机械手腕转关节旋转，锁止环另一侧为锁止结构；

4、作业工具端安装接口的结构为：包括作业工具端对接座，作业工具端对接座上设置有与对接盘匹配的圆锥形凹槽，凹槽对接面上有与对接盘匹配的一对锥形导向孔和一对圆锥形凸台，作业工具端对接座还设有两个180°对称分布的锁紧凸台，锁紧凸台内侧设置有与锁紧耳块配合使用的锁紧槽，作业工具端安装接口通过安装孔固定在不同作业工具上，并将两根预置高压水管分别接入作业工具的水液压马达的输入、输出口。

5、其进一步技术方案在于：

6、所述对接盘呈圆锥形凸台状。

7、锁止环与对接轴杆为嵌套安装结构，对接轴杆穿过机械手腕转关节，与机械手小臂轴向一致；锁止环与机械手腕转关节固连，轴向一致，当机械手腕转关节转动时，锁止环与对接轴杆实现差动。

8、锁止结构为两个180°对称分布的锁紧耳块。

9、对接盘上一对锥形导向销和一对锥形沉孔呈“十”字形交叉对称分布，作业工具端安装接口对接凹槽对接面上一对锥形导向孔和一对圆锥形凸台也呈“十”字形交叉对称分布，锥形沉孔和圆锥形凸台锥度均为45°。

10、每个锁紧凸台为对接安装接口周长的四分之一。

11、对接轴杆内有两道轴向平行水压传输流道，两道轴向平行水压传输流道分别与对接盘上锥形沉孔贯通，另一端连接机械手内预设高压水管接头，对接面的两个圆锥形凸台内部为高水压流道，流道另一端接高压水管接头，与作业工具的水液压马达连通，在对接完成后，形成完整循环高压水流道，使用水压作为作业工具动力源。

12、作业工具端安装接口的两个圆锥形凸台表面为碟型密封垫，锥度为45°，厚度比锥形沉孔和圆锥形凸台之间间隙大0.15mm～0.2mm，用于密封两对高压水流道锥形对接接口。

13、锁止环上的锁紧耳块为30°扇形结构，锁紧槽的止转界线为十字正交线顺时针偏转30°。

14、本发明的有益效果如下：

15、本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过机械手端对接接口和作业工具端对接接口之间的互相配合工作，可以方便的实现不同场景、不同任务下，机械手灵活切换使用各型作业工具的功能。

16、本发明灵活性强，对现有液压驱动型作业工具改动程度较小，适用性强，可有效避免液压型作业工具可能带来的污染，同时增强机械手对作业工具的操纵力。

技术特征：

1.一种深海潜水器机械手用作业工具通用接口，其特征在于：包括机械手端对接接口(1)和作业工具端安装接口(2)，所述机械手端对接接口(1)的结构为：包括对接轴杆(101)和锁止环(102)，对接轴杆(101)的一端设有对接盘(10101)，对接面处设置有一对锥形导向销(10102)和一对锥形沉孔(10103)，对接轴杆(101)的另一端为“u”字形的叉臂(10104)，叉臂(10104)上开有圆形安装孔(10105)，用于与机械手肘关节转动轴(30201)连接固定；锁止环(102)嵌套在对接轴杆(101)的对接盘端，通过一侧的周向分布法兰盘螺栓孔(10201)，与机械手腕转关节(301)安装固定，并随机械手腕转关节(301)旋转，锁止环(102)另一侧为锁止结构；

2.如权利要求1所述的一种深海潜水器机械手用作业工具通用接口，其特征在于：所述对接盘(10101)呈圆锥形凸台状。

3.如权利要求1所述的一种深海潜水器机械手用作业工具通用接口，其特征在于：锁止环(102)与对接轴杆(101)为嵌套安装结构，对接轴杆(101)穿过机械手腕转关节(301)，与机械手小臂(302)轴向一致；锁止环(102)与机械手腕转关节(301)固连，轴向一致，当机械手腕转关节(301)转动时，锁止环(102)与对接轴杆(101)实现差动。

4.如权利要求1所述的一种深海潜水器机械手用作业工具通用接口，其特征在于：锁止结构为两个180°对称分布的锁紧耳块(10202)。

5.如权利要求1所述的一种深海潜水器机械手用作业工具通用接口，其特征在于：对接盘(10101)上一对锥形导向销(10102)和一对锥形沉孔(10103)呈“十”字形交叉对称分布，作业工具端安装接口(2)对接凹槽对接面上一对锥形导向孔(20102)和一对圆锥形凸台(20103)也呈“十”字形交叉对称分布，锥形沉孔(10103)和圆锥形凸台(20103)锥度均为45°。

6.如权利要求1所述的一种深海潜水器机械手用作业工具通用接口，其特征在于：每个锁紧凸台(20104)为对接安装接口周长的四分之一。

7.如权利要求1所述的一种深海潜水器机械手用作业工具通用接口，其特征在于：对接轴杆(101)内有两道轴向平行水压传输流道(10106)，两道轴向平行水压传输流道(10106)分别与对接盘(10101)上锥形沉孔(10103)贯通，另一端连接机械手(3)内预设高压水管接头(30202)，对接面的两个圆锥形凸台(20103)内部为高水压流道(20107)，流道另一端接高压水管接头(202)，与作业工具(4)的水液压马达(401)连通，在对接完成后，形成完整循环高压水流道，使用水压作为作业工具动力源。

8.如权利要求1所述的一种深海潜水器机械手用作业工具通用接口，其特征在于：作业工具端安装接口(2)的两个圆锥形凸台(20103)表面为碟型密封垫(203)，锥度为45°，厚度比锥形沉孔(10103)和圆锥形凸台(20103)之间间隙大0.15mm～0.2mm，用于密封两对高压水流道锥形对接接口。

9.如权利要求1所述的一种深海潜水器机械手用作业工具通用接口，其特征在于：锁止环(102)上的锁紧耳块(10202)为30°扇形结构，锁紧槽(20105)的止转界线为十字正交线顺时针偏转30°。

技术总结本发明涉及一种深海潜水器机械手用作业工具通用接口，包括机械手端对接接口和作业工具端安装接口，其中机械手端对接接口包括对接轴杆和锁止环，对接轴杆穿过机械手腕转关节安装，对接轴杆内有两道轴向平行水压传输流道，锁止环嵌套在对接轴杆的对接盘端，具备一对锁紧耳块，锁止环与机械手腕转关节安装固定，并随机械手腕转关节旋转。作业工具端安装接口包括作业工具端对接座和高压水管接头，作业工具端安装接口通过安装孔固定在不同作业工具上，并将两根预置高压水管分别接入作业工具的水液压马达的输入、输出口，其整体工作灵活，实现了不同场景、不同任务下，机械手灵活切换使用各型作业工具的功能。技术研发人员：何巍巍,宋德勇,郑鹏,占剑锋,胡宝强,程斐,陈晓阳受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心技术研发日：技术公布日：2024/5/12