一种船用防爆助力转载机的制作方法

本发明涉及一种船用防爆助力转载机，属于船舶物资转运。

背景技术：

1、在船舶防爆舱室内贮存物资较多时进行物资转运，其转运路径通常会遇到阻挡物，有些阻挡物可能难以从其高度方向跨越或者转运物资需要在狭小范围内进行回转，陆基气动机械臂虽然可使转运物资跟随操作人员移动路径实现避障，但在船舶航行船体发生倾斜摇摆时因气动装置内的空气可压缩性，操作人员难以把控设备，吊载物资端甚至可能会随着船体摇摆而脱离操作人员的控制，带来安全隐患。

2、授权公告号为cn208914150u的中国实用新型专利公开了一种带夹爪的助力机械臂，涉及一种夹持用装置，其技术方案要点是：包括固定座，固定座上转动设置有转座，转座顶部固定有安装架，安装架上铰接有主臂和次臂，主臂和次臂背离安装架的端部共同铰接有活动架，主臂背离活动架的端部和转座之间铰接有升降缸，升降缸伸缩时，升降缸驱使主臂转动并改变活动架的高度，活动架上设置有用于放置重物的夹取组件；转座上固定有第一碟刹盘，固定座上设置有用于夹紧或松开第一碟刹盘的碟刹组件。本助力机械臂的主臂能在竖直方向上转动，夹取组件在竖直方向上有较大的可移动范围，重物能方便地搬运至较大梯度差的位置处；碟刹组件的结构合理，刹停效果好、可靠性高。但是，该专利的技术方案是通过人力直接操控机械臂，且该技术方案使用的升降缸为气缸，而船舶防爆舱室内货物搬运会存在因气缸的空气可压缩性导致操作人员在船体摇摆时难以把控设备的问题，所以该专利的助力机械臂难以满足船舶物资转运的使用要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种船用防爆助力转载机，用以解决船舶防爆舱室内货物搬运时因升降气缸的空气可压缩性导致操作人员在船体摇摆时难以把控设备，可能造成吊载物资端脱离操作人员的控制带来安全隐患的问题。

2、为实现上述目的，本发明的方案包括：

3、本发明的一种船用防爆助力转载机，转载机中用于驱动铰接在中心立柱上部的一级臂的一端，以使另一端升降的伸缩装置采用升降电缸，用于驱动铰接在一级臂另一端的二级臂在水平方向转动的旋转驱动部件采用二级臂伺服电机，用于驱动中心立柱上部水平方向转动的旋转驱动部件采用一级臂伺服电机；根据转载机目标位姿并通过机械臂运动学求逆解得到升降电缸、一级臂伺服电机和二级臂伺服电机的目标位置，根据各自的目标位置分别对升降电缸、一级臂伺服电机和二级臂伺服电机进行位置环的闭环控制以使机械臂到达转载机目标位姿。

4、进一步地，闭环控制还包括速度环和电流内环，位置环是位置外环；位置外环的输出作为速度环的速度给定值，速度环的速度反馈值是对应电机的实时转速；速度环的输出作为电流环的给定值，电流环的电流反馈值是对应电机的驱动电流。

5、进一步地，中心立柱包括固定设置的下部，中心立柱上部在水平方向上旋转设置在下部之上；一级臂包括平行设置的转动臂和升降臂，转动臂的第一端与中心立柱上部铰接，升降臂两端之间铰接在中心立柱上部；转动臂的第二端和升降臂的第二端分别铰接在安装板上，以通过转动臂和升降臂绕中心立柱上部铰接点的转动实现安装板的升降，安装板上铰接有在水平方向转动的二级臂；二级臂远离安装板的一端安装有在水平方向转动的抓取臂；升降电缸一端铰接在中心立柱上部，另一端铰接在升降臂的第一端；一级臂伺服电机用于驱动中心立柱上部相对于中心立柱下部转动；二级臂伺服电机用于驱动二级臂相对于安装板在水平方向的转动。

6、进一步地，抓取臂侧面固定安装有操作面板，通过获取操作面板相对于二级臂的转动角度以确认抓取臂的前后运动方向。

7、进一步地，操作面板包括用于分别控制一级臂上升和下降的按钮、用于分别控制一级臂和二级臂回转的按钮以及用于控制抓取臂向前和向后运动的按钮。

8、进一步地，升降电缸包括用于实现伸缩功能的升降驱动电动缸和用于驱动升降驱动电动缸伸缩的升降驱动伺服电机，升降驱动电动缸包括用于限制升降驱动电动缸升降范围的上限位开关和下限位开关。

9、进一步地，包括中心立柱电缆转接箱、中心立柱下部电缆转接箱和防爆控制柜；中心立柱电缆转接箱安装于中心立柱上部以转接用于连接二级臂伺服电机、升降电缸、操作面板和用于获取转动角度的角位移传感器的电缆；中心立柱下部电缆转接箱安装于中心立柱下部以转接用于连接中心立柱电缆转接箱和防爆控制柜的电缆。

10、进一步地，防爆控制柜引入用于连接一级臂伺服电机的电缆，一级臂伺服电机固定安装于中心立柱下部。

11、进一步地，中心立柱上部和下部之间安装有用于转接中心立柱电缆转接箱和中心立柱下部电缆转接箱之间的电缆的导电滑环。

12、进一步地，防爆控制柜包括增安箱和隔爆箱，增安箱位于隔爆箱下方用于引入连接防爆控制柜的电缆并将电缆的转接导线引入隔爆箱。

13、进一步地，隔爆箱内安装有用于获取船体倾斜摇摆角度的倾角传感器，若倾角传感器获取的角度大于设定值，则通过声光报警器进行报警。

14、进一步地，隔爆箱内安装有用于显示船用防爆助力转载机设备状态信息的人机交互界面。

15、本发明的有益效果为：

16、本发明是要素变更型发明创造。本发明根据转载机的实际使用环境，不再使用气缸，而是采用升降电缸和伺服电机（包括升降驱动电动缸、升降驱动伺服电机、一级臂伺服电机和二级臂伺服电机），使用过程中，通过机械臂运动学计算得到升降电缸、一级臂伺服电机和二级臂伺服电机的目标位置，再根据各自的目标位置分别对升降电缸一级臂伺服电机和二级臂伺服电机进行闭环控制以使机械臂到达转载机目标位姿，协同操作人员控制，使转载机抓取臂吊装负载跟随操作者的运动路径，在船舶防爆舱室内实现物资的灵活转运，避免了气缸或气动机械臂在船体摇摆时作业的安全隐患，保障了设备操作的安全性。

技术特征：

1.一种船用防爆助力转载机，其特征在于，转载机中用于驱动铰接在中心立柱上部的一级臂的一端，以使另一端升降的伸缩装置采用升降电缸，用于驱动铰接在一级臂另一端的二级臂在水平方向转动的旋转驱动部件采用二级臂伺服电机，用于驱动中心立柱上部水平方向转动的旋转驱动部件采用一级臂伺服电机；根据转载机目标位姿并通过机械臂运动学求逆解得到升降电缸、一级臂伺服电机和二级臂伺服电机的目标位置，根据各自的目标位置分别对升降电缸、一级臂伺服电机和二级臂伺服电机进行位置环的闭环控制以使机械臂到达所述转载机目标位姿。

2.根据权利要求1所述的船用防爆助力转载机，其特征在于，所述闭环控制还包括速度环和电流内环，所述位置环是位置外环；位置外环的输出作为速度环的速度给定值，速度环的速度反馈值是对应电机的实时转速；速度环的输出作为电流环的给定值，电流环的电流反馈值是对应电机的驱动电流。

3.根据权利要求1所述的船用防爆助力转载机，其特征在于，所述中心立柱包括固定设置的下部，所述中心立柱上部在水平方向上旋转设置在下部之上；所述一级臂包括平行设置的转动臂和升降臂，所述转动臂的第一端与中心立柱上部铰接，所述升降臂两端之间铰接在中心立柱上部；所述转动臂的第二端和升降臂的第二端分别铰接在安装板上，以通过转动臂和升降臂绕中心立柱上部铰接点的转动实现安装板的升降，所述安装板上铰接有在水平方向转动的二级臂；所述二级臂远离安装板的一端安装有在水平方向转动的抓取臂；所述升降电缸一端铰接在中心立柱上部，另一端铰接在所述升降臂的第一端；所述一级臂伺服电机用于驱动中心立柱上部相对于中心立柱下部转动；所述二级臂伺服电机用于驱动二级臂相对于安装板在水平方向的转动。

4.根据权利要求3所述的船用防爆助力转载机，其特征在于，所述抓取臂侧面固定安装有操作面板，通过获取所述操作面板相对于所述二级臂的转动角度以确认所述抓取臂的前后运动方向。

5.根据权利要求4所述的船用防爆助力转载机，其特征在于，所述操作面板包括用于分别控制所述一级臂上升和下降的按钮、用于分别控制所述一级臂和二级臂回转的按钮以及用于控制所述抓取臂向前和向后运动的按钮。

6.根据权利要求1所述的船用防爆助力转载机，其特征在于，所述升降电缸包括用于实现伸缩功能的升降驱动电动缸和用于驱动升降驱动电动缸伸缩的升降驱动伺服电机，所述升降驱动电动缸包括用于限制所述升降驱动电动缸升降范围的上限位开关和下限位开关。

7.根据权利要求4所述的船用防爆助力转载机，其特征在于，包括中心立柱电缆转接箱、中心立柱下部电缆转接箱和防爆控制柜；所述中心立柱电缆转接箱安装于所述中心立柱上部以转接用于连接所述二级臂伺服电机、升降电缸、操作面板和用于获取所述转动角度的角位移传感器的电缆；所述中心立柱下部电缆转接箱安装于所述中心立柱下部以转接用于连接所述中心立柱电缆转接箱和防爆控制柜的电缆。

8.根据权利要求7所述的船用防爆助力转载机，其特征在于，所述防爆控制柜引入用于连接一级臂伺服电机的电缆，所述一级臂伺服电机固定安装于中心立柱下部。

9.根据权利要求7所述的船用防爆助力转载机，其特征在于，所述中心立柱上部和下部之间安装有用于转接所述中心立柱电缆转接箱和中心立柱下部电缆转接箱之间的电缆的导电滑环。

10.根据权利要求7所述的船用防爆助力转载机，其特征在于，所述防爆控制柜包括增安箱和隔爆箱，所述增安箱位于所述隔爆箱下方用于引入连接防爆控制柜的电缆并将所述电缆的转接导线引入所述隔爆箱。

11.根据权利要求10所述的船用防爆助力转载机，其特征在于，所述隔爆箱内安装有用于获取船体倾斜摇摆角度的倾角传感器，若所述倾角传感器获取的角度大于设定值，则通过声光报警器进行报警。

12.根据权利要求10所述的船用防爆助力转载机，其特征在于，所述隔爆箱内安装有用于显示所述船用防爆助力转载机设备状态信息的人机交互界面。

技术总结本发明涉及一种船用防爆助力转载机，转载机中用于驱动铰接在中心立柱上部的一级臂的一端，以使另一端升降的伸缩装置采用升降电缸，用于驱动铰接在一级臂另一端的二级臂在水平方向转动的旋转驱动部件采用二级臂伺服电机，用于驱动中心立柱上部水平方向转动的旋转驱动部件采用一级臂伺服电机；根据转载机目标位姿并通过机械臂运动学求逆解得到升降电缸、一级臂伺服电机和二级臂伺服电机的目标位置，根据各自的目标位置分别对升降电缸、一级臂伺服电机和二级臂伺服电机进行位置环的闭环控制以使机械臂到达转载机目标位姿，协同操作人员控制，使转载机抓取臂吊装负载跟随操作者的运动路径，在船舶防爆舱室内实现物资的灵活转运。技术研发人员：刘川,袁泉,戴宗妙,高治华,唐长平,李辉受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一三研究所技术研发日：技术公布日：2024/12/2