一種水下吸取式捕撈裝置及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水下捕撈領(lǐng)域，具體地說是一種水下吸取式捕撈裝置，可應(yīng)用于水下吸附類海產(chǎn)品的捕撈作業(yè)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著海產(chǎn)品養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，捕撈成本越來越高。目前水下養(yǎng)殖的鮑魚、海參、等吸附在礁石上的海洋生物捕捉困難，主要由人員潛到水下捕捉，強(qiáng)度大，效率低。機(jī)械化捕撈裝置或系統(tǒng)將成為人類開發(fā)和利用海洋的重要工具。由于作業(yè)環(huán)境的特殊性，捕撈裝置與陸地上的應(yīng)用有很大區(qū)別，研制出耐腐蝕、結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定的水下吸取式捕撈裝置或系統(tǒng)已成為亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為解決水下吸附類海產(chǎn)品的捕撈問題，設(shè)計(jì)一種水下吸取式捕撈裝置，用以捕捉鮑魚、海參、等吸附在礁石上的海洋生物，以及游動(dòng)的魚類等。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)解決方案是:
[0005]—種水下吸取式捕撈裝置，其特征在于，它是由捕撈容器、捕撈機(jī)械手、抽水電機(jī)和吸取軟管組成；其中:
[0006]所述的捕撈容器是在密封的箱體內(nèi)設(shè)有管道腔，管道腔底部設(shè)有開口，開口上設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)擋板，管道腔設(shè)有攝像頭，箱體兩側(cè)設(shè)有可手動(dòng)閉合的倉門；所述的捕撈機(jī)械手固定在捕撈容器頂上；所述的吸取軟管一端與管道腔接通，另一端設(shè)置在捕撈機(jī)械手上；所述的抽水電機(jī)設(shè)置在捕撈容器內(nèi)部，為吸取管道提供抽力；
[0007]所述的捕撈機(jī)械手由基座及大臂、大臂俯仰關(guān)節(jié)、小臂、小臂俯仰關(guān)節(jié)、手腕俯仰關(guān)節(jié)、手掌旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和抓捕手爪八部分連接組成，擁有基座旋轉(zhuǎn)、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕俯仰、手腕旋轉(zhuǎn)和手部抓取六個(gè)自由度，抓捕手爪的外形為鏟狀，且設(shè)有與吸取軟管連接的洞口 ；抓捕手爪上還設(shè)有攝像頭；
[0008]所述的捕撈容器的優(yōu)選具體構(gòu)造是:包括一個(gè)密閉箱體，抽水電機(jī)位于箱體內(nèi)部后側(cè)；管道腔位于箱體內(nèi)部上方位置，管道腔之外剩余空間為儲(chǔ)存空間；儲(chǔ)存空間和抽水電機(jī)之間設(shè)有隔離網(wǎng)；管道腔底部開口為朝斜下的倒梯形開口，轉(zhuǎn)動(dòng)擋板自由端有一浮漂，在浮漂作用下，轉(zhuǎn)動(dòng)擋板堵在倒梯形開口上，將儲(chǔ)存空間和管道腔隔離；在轉(zhuǎn)動(dòng)擋板轉(zhuǎn)軸一側(cè)設(shè)有支柱，阻止轉(zhuǎn)動(dòng)擋板向倒梯形開口另一側(cè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0009]所述的的捕撈機(jī)械手優(yōu)選技術(shù)方案是:所述的捕撈機(jī)械手基座由外殼、大臂旋轉(zhuǎn)電機(jī)、傳動(dòng)盤等組成，大臂旋轉(zhuǎn)電機(jī)固定在外殼底部圓盤上，大臂旋轉(zhuǎn)電機(jī)軸通過聯(lián)軸器連接上傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸穿過軸承與傳動(dòng)盤相連，基座上盤頂部放置4個(gè)萬向球，支撐傳動(dòng)盤平穩(wěn)轉(zhuǎn)運(yùn)；當(dāng)大臂旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)大臂做旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。為方便聯(lián)軸器的安裝，基座外殼一偵棺橢圓開口，以側(cè)蓋密封。
[0010]所述的捕撈機(jī)械手大臂，是一個(gè)方筒；
[0011]所述的大臂俯仰關(guān)節(jié)，是在大臂方筒內(nèi)下部安裝有大臂俯仰電機(jī)，大臂筒壁下部橫穿一橫軸，大臂俯仰電機(jī)帶動(dòng)一對(duì)嚙合錐齒輪，錐齒輪帶動(dòng)橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)，橫軸兩端固定在U型架上，U型架底部固定在大臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的傳動(dòng)盤上，當(dāng)大臂俯仰電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)大臂做俯仰動(dòng)作。
[0012]所述的捕撈機(jī)械手小臂，是一個(gè)小臂方筒；
[0013]所述的小臂俯仰關(guān)節(jié)，是在大臂內(nèi)上部安裝有小臂俯仰電機(jī)，大臂筒壁上部橫穿一橫軸，小臂俯仰電機(jī)帶動(dòng)一對(duì)嚙合錐齒輪，錐齒輪帶動(dòng)橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)，橫軸兩端固定在小臂俯仰η型部件，小臂俯仰η型部件頂部固定在小臂底部，當(dāng)小臂俯仰電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)小臂做俯仰動(dòng)作。
[0014]所述的手腕俯仰關(guān)節(jié)，是在小臂方筒上部安裝有手腕俯仰電機(jī)，小臂方筒壁上部橫穿有手腕俯仰橫軸，手腕俯仰電機(jī)帶動(dòng)一對(duì)嚙合錐齒輪，嚙合錐齒輪的被動(dòng)錐齒輪帶動(dòng)手腕俯仰橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)，手腕俯仰橫軸上安裝有手腕俯仰η型部件，手腕俯仰η型部件頂部固定手腕筒，當(dāng)手腕俯仰電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)手腕做俯仰動(dòng)作。
[0015]所述的手掌旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，是在手腕筒上部安裝有抓捕手旋轉(zhuǎn)電機(jī)和手掌筒，抓捕手旋轉(zhuǎn)電機(jī)軸通過一個(gè)調(diào)心球軸承安裝在手腕筒上，當(dāng)抓捕手旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)抓捕手做旋轉(zhuǎn)動(dòng)作；
[0016]所述的抓捕手爪，包括手掌筒、手爪，手掌筒以萬向球支撐在手腕筒上；手掌筒內(nèi)安裝有手爪閉合電機(jī)，在手掌筒頂部一側(cè)安裝有固定爪、另一側(cè)安裝有活動(dòng)爪，手爪閉合電機(jī)帶動(dòng)一對(duì)減速齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，活動(dòng)爪施力端安裝在減速齒輪的被動(dòng)減速齒輪軸上，當(dāng)手爪閉合電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)活動(dòng)爪做抓捕動(dòng)作；所述的固定爪上設(shè)有圓洞，捕撈機(jī)械手的吸取管道進(jìn)口安裝在圓洞上，捕撈手爪抓捕或鏟下海產(chǎn)品后，直接吸入捕撈容器中。
[0017]為了減小水下阻力，所述的活動(dòng)爪為堆疊板狀組合結(jié)構(gòu)，
[0018]上述的大臂旋轉(zhuǎn)電機(jī)、大臂俯仰電機(jī)、小臂俯仰電機(jī)、手腕俯仰電機(jī)、抓捕手旋轉(zhuǎn)電機(jī)和手爪閉合電機(jī)均采用防水直流伺服電機(jī)。
[0019]工作時(shí)，將吸取式捕撈裝置的容器箱體充滿水，固定安裝在捕撈地點(diǎn)的水下工作平臺(tái)上，通過攝像頭發(fā)現(xiàn)和識(shí)別出附近存在的海產(chǎn)品，操作捕撈機(jī)械手使捕撈手爪移動(dòng)到目標(biāo)位置，啟動(dòng)抽水電機(jī)工作，在抽水水流作用下，轉(zhuǎn)動(dòng)擋板順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，管道腔的倒梯形開口打開，儲(chǔ)存空間和管道腔相通，使吸取軟管在抓捕手爪洞口中產(chǎn)生吸力，控制捕撈機(jī)械手手臂伸向目標(biāo)，捕撈機(jī)械手抓捕或鏟取到的捕撈對(duì)象被直接吸入到吸取管道并進(jìn)入捕撈容器中，由于隔離網(wǎng)的作用海產(chǎn)品不會(huì)排出，當(dāng)管道腔的攝像頭觀察到海產(chǎn)品已進(jìn)入儲(chǔ)存空間后，抽水電機(jī)停機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)擋板回到初始位置，隔離儲(chǔ)存空間和管道腔，防止海產(chǎn)品逃出；捕撈作業(yè)完成后，手動(dòng)打開容器箱體兩側(cè)的倉門，取出海產(chǎn)品捕撈物。
[0020]本申請(qǐng)的有益效果是:該水下吸取式捕撈裝置可通過對(duì)水下圖像進(jìn)行采集和顯示確定捕撈目標(biāo)位置；捕撈機(jī)械手有六個(gè)自由度，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，可遠(yuǎn)程遙控實(shí)現(xiàn)捕撈機(jī)械手的捕撈動(dòng)作；靠抽水吸取，其結(jié)構(gòu)緊湊簡單，生產(chǎn)效率高，制造成本低，易于推廣，解決了人們潛入水底捕撈的困難。
【附圖說明】
[0021]圖1為水下吸取式捕撈裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖2a為捕撈機(jī)械手的結(jié)構(gòu)主視圖。
[0023]圖2b為圖2a的A-A剖視圖。
[0024]圖3為捕撈機(jī)械手基座結(jié)構(gòu)圖，主要示出了基座旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)部分。
[0025]圖4為捕撈機(jī)械手大臂下端結(jié)構(gòu)原理示意圖，主要示出了大臂俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)部分。
[0026]圖5為捕撈機(jī)械手大臂上端結(jié)構(gòu)原理示意圖，主要示出了小臂俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)部分。
[0027]圖6為捕撈機(jī)械手小臂上端結(jié)構(gòu)原理示意圖，主要示出了手腕俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)部分。
[0028]圖7為捕撈機(jī)械手捕撈手爪結(jié)構(gòu)原理示意圖，主要示出了手部旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和手部閉合關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)部分。
[0029]圖8為捕撈機(jī)械手捕撈手爪外形示意圖。
[0030]附圖標(biāo)記:
[0031]101-吸取軟管，102-捕撈容器，103-捕撈機(jī)械手，104-管道腔，105-浮漂，106-容器箱體，107-轉(zhuǎn)動(dòng)擋板，108-抽水電機(jī)，109-隔離網(wǎng)，110-攝像頭；
[0032]201-機(jī)械手基座，202-大臂俯仰關(guān)節(jié)，203-大臂，204-小臂俯仰關(guān)節(jié)，205-小臂，206-手腕俯仰關(guān)節(jié)，207-手掌旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，208-抓捕手；
[0033]301-外殼底部圓盤，302-大臂旋轉(zhuǎn)電機(jī)，303-傳動(dòng)軸，304-軸承，305-軸承套，306-側(cè)蓋，307-萬向球，308-U型架，309-傳動(dòng)盤，310-基座上盤，311-外殼；
[0034]401-大臂俯仰橫軸，402-大臂嚙合錐齒輪，403-大臂方筒，404-大臂俯仰電機(jī)；
[0035]501-小臂俯仰電機(jī)，502-小臂俯仰橫軸，503-小臂方筒，504-小臂嚙合錐齒輪，505-小臂俯仰η型部件；
[0036]601-手腕俯仰電機(jī)，602-手腕俯仰橫軸，603-手腕俯仰η型部件，604-手腕嚙合錐齒輪；
[0037]701-抓捕手旋轉(zhuǎn)電機(jī)，702-調(diào)心球軸承，703-抓捕手旋轉(zhuǎn)電機(jī)軸，704-變速齒輪，705-活動(dòng)爪，706-圓洞，707-固定爪，708-手爪閉合電機(jī)，709-手掌筒，710-萬向球，711-手腕詢。
【具體實(shí)施方式】
[0038]如附圖1所示，一水下吸取式捕撈裝置，它是由捕撈容器102、捕撈機(jī)械手103、抽水電機(jī)108和吸取軟管101組成；所述的捕撈容器102是在密封的容器箱體106內(nèi)設(shè)有管道腔104，管道腔104底部設(shè)有開口，開口上設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)擋板107，管道腔104設(shè)有攝像頭110，容器箱體106兩側(cè)設(shè)有可手動(dòng)閉合的倉門；所述的捕撈機(jī)械手103固定在捕撈容器102頂上；所述的吸取軟管101 —端與管道腔104接通，另一端設(shè)置在捕撈機(jī)械手103上；所述的抽水電機(jī)108設(shè)置在捕撈容器102內(nèi)部，為吸取軟管101提供抽力；
[0039]如圖2a、2b所示，所述的捕撈機(jī)械手103由機(jī)械手基座201、大臂俯仰關(guān)節(jié)202、大臂203、小臂俯仰關(guān)節(jié)204、小臂205、手腕俯仰關(guān)節(jié)206、手掌旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)207和抓捕手爪208八部分連接組成，擁有大臂旋轉(zhuǎn)、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕俯仰、手腕旋轉(zhuǎn)和手部抓取六個(gè)自由度，抓捕手爪208的外形為鏟狀，且設(shè)有與吸取軟管101連接的洞口 ；抓捕手爪208上還設(shè)有攝像頭(圖上未畫出)；
[0040]所述的捕撈容器的具體構(gòu)造是:容器箱體106外殼是一個(gè)密閉殼體；抽水電機(jī)108位于容器箱體106內(nèi)部后側(cè)；管道腔104位于容器箱體106內(nèi)部上方位置，管道腔104之外剩余空間為儲(chǔ)存空間；儲(chǔ)存空間和抽水電機(jī)108之間設(shè)有隔離網(wǎng)109 ;管道腔104底部開口為朝斜下的倒梯形開口，轉(zhuǎn)動(dòng)擋板107自由端有一浮漂105，在浮漂105作用下，轉(zhuǎn)動(dòng)擋板107堵在倒梯形開口上，將儲(chǔ)存空間和管道腔隔離；在轉(zhuǎn)動(dòng)擋板107轉(zhuǎn)軸一側(cè)設(shè)有支柱，阻止轉(zhuǎn)動(dòng)擋板向倒梯形開口另一側(cè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
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