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专利号: 2022109970402
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种水下欠驱动采泥装置,其特征在于,包括水下机器人、设置于水下机器人底部的重心调节装置、与重心调节装置连接的驱动装置、采集模块(11),所述重心调节装置包括与水下机器人固定连接的滑杆、在滑杆上滑动的滑动台(14)、驱动滑动台(14)滑动的重心调节液压缸(17),所述驱动装置包括若干依次铰接的驱动杆,驱动装置两端的驱动杆分别与滑动台和采集模块(11)铰接,滑动台(14)与驱动杆之间、两个相邻铰接的驱动杆之间、驱动杆与采集模块(11)之间均设置液压缸,通过液压缸收缩或者展开驱动装置,所述液压缸通过顺序阀控制,每个液压缸通过两个顺序阀控制,所有顺序阀通过一个电机的正反转控制,当驱动装置展开时,控制顺序为靠近采集模块(11)的液压缸至靠近水下机器人的液压缸,当驱动装置收缩时,控制顺序为靠近水下机器人的液压缸至靠近采集模块(11)的液压缸;

所述采集模块包括推动模块(47)、采集收纳模块(48)和采集刀具(49),所述推动模块(47)包括齿轮驱动组、推杆、采集主轴(63)和套设于采集主轴(63)上的采集主轴套筒(66),所述齿轮驱动组的齿轮转动带动推杆和采集主轴(63)移动,所述采集收纳模块(48)包括收集筒固定架(64)、收集筒(65),所述收集筒固定架(64)固定套设于采集主轴套筒(66)上,且收集筒固定架(64)周向设置若干容纳收集筒的通孔,采集刀具(49)包括刀具固定架(67)、用于采泥的圆筒形的钻头(71),刀具固定架(67)固定于采集主轴(63)上,所述刀具固定架(67)上固定设置换筒电机(69),换筒电机(69)输出端固定设置齿轮,所述采集主轴套筒(66)上固定套设有换筒齿轮(68),换筒齿轮(68)与换筒电机(69)输出端上的齿轮啮合,钻头通过弹簧(70)与刀具固定架(67)轴向定位,换筒电机(69)驱动采集主轴套筒(66)转动,从而带动收集筒固定架(64)转动,使钻头(71)尾部对应一个收集筒,所述推杆(61)移动将收集筒推入钻头中;

推杆(61)一端与钻孔电机(60)输出轴固定连接,推杆(61)另一端设置凸台,收集筒(65)靠近推杆(61)的一端设置L型凹槽,L型凹槽与凸台匹配,用于凸台的卡位,通过推杆(61)处的凸台与收集筒(65)上L型开槽,将采集到物体的收集筒(65)拉回收集筒固定架(64)内。

2.根据权利要求1所述的水下欠驱动采泥装置,其特征在于,所述驱动装置包括垂直伸缩模块(19),所述垂直伸缩模块(19)包括与滑动台(14)固定连接的固定架、一端与固定架铰接的垂直臂(25)、垂直液压缸(23),垂直伸缩模块(19)中的驱动杆为垂直臂(25),所述垂直液压缸(23)一端与固定架铰接,另一端与垂直臂(25)铰接,所述垂直臂(25)转动平面垂直于水下机器人底面,驱动装置收缩时,垂直臂(25)延伸方向平行于水下机器人底面;驱动装置展开时,垂直臂(25)延伸方向垂直于水下机器人底面。

3.根据权利要求2所述的水下欠驱动采泥装置,其特征在于,所述驱动装置还包括水平伸缩模块(20),所述水平伸缩模块(20)中的驱动杆包括连接块(26)、第一水平臂(27)、第二水平臂(28),所述连接块(26)两端分别与垂直臂(25)一端和第一水平臂(27)一端铰接,第一水平臂(27)另一端与第二水平臂(28)一端铰接,第二水平臂(28)另一端与采集模块(11)尾部铰接,连接块(26)与垂直臂(25)之间设置第一水平液压缸(30),连接块(26)与第一水平臂(27)之间设置第二水平液压缸(33),第一水平臂(27)与第二水平臂(28)之间设置第三水平液压缸(37),第二水平臂(28)与采集模块(11)之间设置第四水平液压缸(39),驱动装置收缩时,连接块(26)、第一水平臂(27)、第二水平臂(28)的延伸方向均平行于水下机器人底面,且连接块(26)、第一水平臂(27)、第二水平臂(28)位于同一平面内;驱动装置收缩时,连接块(26)、第一水平臂(27)、第二水平臂(28)、采集模块(11)的延伸方向共线,且垂直于水下机器人底面。

4.根据权利要求3所述的水下欠驱动采泥装置,其特征在于,

所述顺序阀包括一级顺序阀A(76)、二级顺序阀A(77)、三级顺序阀A(78)、一级顺序阀B(81)、二级顺序阀B(79)、三级顺序阀B(80),顺序阀的开启压力为:三级顺序阀A(78)>二级顺序阀A(77)>一级顺序阀A(76),三级顺序阀B(80)>二级顺序阀B(79)>一级顺序阀B(81);

液压缸均包括上油腔和下油腔,上油腔充入油液时液压缸的液压杆收缩,下油腔充入油液时液压缸的液压杆伸出;

所述一级顺序阀A(76)与第三水平液压缸(37)的上油腔和第四水平液压缸(39)的上油腔连接;所述二级顺序阀A(77)与第一水平液压缸(30)的下油腔和第二水平液压缸(33)的下油腔连接;所述三级顺序阀A(78)与重心调节液压缸(17)的下油腔和垂直液压缸(23)的下油腔连接;

所述一级顺序阀B(81)与重心调节液压缸(17)的上油腔和垂直液压缸(23)的上油腔连接;所述二级顺序阀B(79)与第一水平液压缸(30)的上油腔和第二水平液压缸(33)的上油腔连接;所述三级顺序阀B(80)第三水平液压缸(37)的下油腔和第四水平液压缸(39)的下油腔连接。

5.根据权利要求4所述的水下欠驱动采泥装置,其特征在于,还包括油路控制电机(74)、双联液压缸(75),所述双联液压缸(75)包括左位油腔和右位油腔,所述油路控制电机(74)的正反转分别控制双联液压缸的左位油腔和右位油腔的油液流向顺序阀;所述双联液压缸的左位油腔与一级顺序阀A(76)、二级顺序阀A(77)、三级顺序阀A(78)连接,所述双联液压缸的右位油腔与一级顺序阀B(81)、二级顺序阀B(79)、三级顺序阀B(80)连接。

6.根据权利要求5所述的水下欠驱动采泥装置,其特征在于,所述采集模块包括采集筒(46)、防草头(43),所述推动模块(47)和采集收纳模块(48)设置于采集筒(46)内,所述推动模块(47)推动采集刀具(49)移出和收回采集筒(46),所述齿轮驱动组包括输出轴设置齿轮的旋转电机(51)、与旋转电机(51)输出轴齿轮啮合的连轴齿轮(52)、与连轴齿轮(52)啮合的左小齿轮(55)、与左小齿轮(55)固定连接的左丝杆(54)、套设在左丝杆上并与左丝杆螺纹连接的推进平台(59),所述推杆(61)设置于推进平台(59)上,所述连轴齿轮(52)包括与齿轮轴线重合的轴部,轴部中空并设置内螺纹,所述采集主轴(63)设置外螺纹,并设置于连轴齿轮(52)的主轴内,所述采集主轴套筒(66)与采集主轴(63)轴向固定,所述采集主轴(63)延伸方向平行于左丝杆(54)延伸方向,所述防草头(43)包括若干防草盖板(73)、拨叉(72),所述防草盖板(73)一端与采集筒(46)端部铰接,所述拨叉(72)一端在防草盖板(73)上滑动,拨叉(72)另一端与刀具固定架(67)固定连接,当刀具固定架(67)位于采集筒(46)内时,所述防草盖板(73)之间相互接触形成封闭空间,当刀具固定架(67)向采集筒(46)外移动时,防草盖板(73)之间相互远离,防草盖板(73)另一端打开形成开口,钻头(71)与外界接触。

7.根据权利要求6所述的水下欠驱动采泥装置,其特征在于,两个相邻防草盖板(73)之间的侧面设置柔性的连接薄膜,防草盖板(73)之间相互远离时,连接薄膜拉伸覆盖防草盖板(73)之间侧面的缝隙。

8.根据权利要求7所述的水下欠驱动采泥装置,其特征在于,所述水下机器人包括固定框架(1)、若干推进器(2)、旋转舵机(5)、和电子舱(8),所述固定框架(1)为方形框架,电子舱(8)固定设置于固定框架(1)内,所述旋转舵机(5)用于调整推进器(2)的推进方向,若干推进器(2)设置于固定框架四周,所述重心调节装置的滑杆固定设置于固定框架(1)的底部,滑杆延伸方向平行于固定框架(1)的底面。