1.本发明属于水下机器人领域，具体地说是一种深海工具换装电动对接机构，可应用于水下机械臂末端工具换装。
背景技术：
2.随着深海装备的发展，潜水器的作业任务越来越多，要求潜水器在深海作业时具备多种作业功能，并能够在深海环境根据不同作业任务实时更换作业工具。研制出性能可靠、结构紧凑的深海工具换装电动对接机构具有重大意义。
技术实现要素：
3.为了满足深海环境不同作业任务要求，本发明的目的在于提供一种深海工具换装电动对接机构。
4.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
5.本发明包括对接固定件、电动直线缸、卡爪及工具安装盘，其中电动直线缸为多个，沿所述对接固定件的圆周方向均布，每个所述电动直线缸的缸体均铰接于对接固定件上，每个所述电动直线缸的推杆均铰接有卡爪；所述卡爪的一端铰接于对接固定件上，另一端为卡紧端，所述对接固定件的对接端沿圆周方向均匀开设有与卡爪数量相同、一一对应的卡爪运动方孔，所述电动直线缸的推杆驱动卡爪在卡爪运动方孔中转动；所述工具安装盘在对接时由对接固定件的对接端插入，所述工具安装盘上沿圆周方向均匀开设有与卡爪数量相同、一一对应的卡爪卡紧槽，所述卡爪的卡紧端在电动直线缸推杆的驱动下转至对应的卡爪卡紧槽内，进而锁紧所述工具安装盘。
6.其中：所述对接固定件的内壁上在相邻两卡爪运动方孔之间设有对接导向凸台，所述工具安装盘的外表面上在相邻两卡爪卡紧槽之间设有对接导向槽，所述对接固定件与工具安装盘对接时，所述对接导向凸台插入对接导向槽中。
7.所述对接固定件远离对接端的另一端沿圆周方向均匀开设有多个螺纹孔a，所述对接固定件通过螺纹孔a固定于水下机械臂末端。
8.所述对接固定件的外表面沿圆周方向均匀设有多组侧板，每组中的两个所述侧板之间容置有一个电动直线缸，所述电动直线缸的缸体通过直线缸支撑轴与两侧的侧板铰接。
9.所述电动直线缸的推杆通过直线缸驱动轴与卡爪铰接，所述卡爪的一端通过卡爪转轴与两侧的侧板铰接。
10.所述工具安装盘远离对接固定件对接端的一端端面沿圆周方向均匀开设有多个螺纹孔b，所述工具安装盘通过螺纹孔b固接作业工具。
11.所述对接固定件的内部中空，对接端呈环形的圆锥台状；所述工具安装盘的一端为圆柱状，另一端为圆锥台状，所述对接固定件与工具安装盘对接后，所述工具安装盘另一端与对接固定件的对接端抵接。
12.本发明的优点与积极效果为：
13.1.性能稳定：本发明采用深海用电动直线缸，具有高的可靠性。
14.2.结构紧凑：本发明的三个电动直线缸驱动卡爪运动组件均匀分布于对接固定件周向，结构更加紧凑。
15.3.调试、维护方便：本发明中的电动直线缸分布在机构外侧，便于安装、调试和更换。
附图说明
16.图1为本发明对接前的结构示意图；
17.图2为本发明对接到位后的结构示意图；
18.图3为本发明卡爪锁紧工具安装盘后的结构示意图；
19.其中：1为对接固定件，11为螺纹孔a，12为卡爪运动方孔，13为对接导向台，14为侧板，2为直线缸支撑轴，3为电动直线缸，4为直线缸驱动轴，5为卡爪转轴，6为卡爪，7为工具安装盘，71为螺纹孔b，72为卡爪卡紧槽，73为对接导向槽。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明作进一步详述。
21.如图1～3所示，本发明包括对接固定件1、电动直线缸3、卡爪6及工具安装盘7，其中电动直线缸3为多个，沿对接固定件1的圆周方向均布，每个电动直线缸3的缸体均铰接于对接固定件1上，每个电动直线缸3的推杆均铰接有卡爪6；卡爪6的一端铰接于对接固定件1上，另一端为卡紧端，对接固定件1的对接端沿圆周方向均匀开设有与卡爪6数量相同、一一对应的卡爪运动方孔12，电动直线缸3的推杆驱动卡爪6在卡爪运动方孔12中转动，卡爪运动方孔12为卡爪6提供运动空间；工具安装盘7在对接时由对接固定件1的对接端插入，工具安装盘7上沿圆周方向均匀开设有与卡爪6数量相同、一一对应的卡爪卡紧槽72，卡爪6的卡紧端在电动直线缸3推杆的驱动下转至对应的卡爪卡紧槽72内，进而锁紧工具安装盘7。
22.本实施例对接固定件1为圆柱状，内部中空，一端为对接端，远离对接端的另一端为封闭端，对接端呈环形的圆锥台状；对接固定件1远离对接端的另一端沿圆周方向均匀开设有多个螺纹孔a11，对接固定件1通过螺纹孔a11固定于水下机械臂末端。
23.本实施例对接固定件1的外表面沿圆周方向均匀设有多组侧板14，每组中的两个侧板14相互平行，侧板14的长度方向与对接固定件1的轴向同向；每组中的两个侧板14之间容置有一个电动直线缸3，电动直线缸3的缸体尾部通过直线缸支撑轴2与两侧的侧板14铰接，电动直线缸3的推杆通过直线缸驱动轴4与卡爪6铰接，卡爪6的一端通过卡爪转轴5与两侧的侧板14铰接。
24.本实施例中有三组电动直线缸3和卡爪6，均布分布于对接固定件1的周向。
25.本实施例对接固定件1的内壁上在相邻两卡爪运动方孔12之间设有对接导向凸台13，工具安装盘7的外表面上在相邻两卡爪卡紧槽72之间设有对接导向槽73，对接固定件1与工具安装盘7对接时，对接导向凸台13插入对接导向槽73中，对接导向凸台13、对接导向槽73用于对接时提供导向。
26.本实施例的工具安装盘7的靠近对接固定件1对接端的一端为圆柱状，远离对接固
定件1对接端的另一端为圆锥台状，并在远离对接固定件1对接端的一端端面沿圆周方向均匀开设有多个螺纹孔b71，工具安装盘7通过螺纹孔b71固接作业工具。对接固定件1与工具安装盘7对接后，工具安装盘7另一端与对接固定件1的对接端抵接。
27.本发明的工作原理为：
28.对接固定件1上设有螺纹孔a11.可安装到水下机械臂末端，对接固定件1周向均匀固定有三组电动直线缸3和卡爪6，电动直线缸3推杆驱动卡爪6做旋转运动实现卡爪6的张开和闭合。当工具安装盘7通过对接导向槽73和对接导向凸台13对接到位后，卡爪6闭合对工具安装盘7实施锁紧。锁紧后水下机械臂带着作业工具可进行作业；当需要更换工具时，卡爪6在电动直线缸3的驱动下张开，水下机械臂带着对接固定件1可脱开工具安装盘7，然后去对接另一个安装其他工具的工具安装盘7，从而实现水下工具实时切换，完成另一个作业任务，以满足不同作业任务需求。对接锁紧用到的电动直线缸3可在深海高压环境中工作。
29.本发明具有结构紧凑，性能可靠、调试方便等优点。本发明采用深海用电动直线缸3驱动模块，具有高的可靠性，三组电动直线缸3均布于周向，结构更加紧凑。
技术特征：
1.一种深海工具换装电动对接机构，其特征在于：包括对接固定件(1)、电动直线缸(3)、卡爪(6)及工具安装盘(7)，其中电动直线缸(3)为多个，沿所述对接固定件(1)的圆周方向均布，每个所述电动直线缸(3)的缸体均铰接于对接固定件(1)上，每个所述电动直线缸(3)的推杆均铰接有卡爪(6)；所述卡爪(6)的一端铰接于对接固定件(1)上，另一端为卡紧端，所述对接固定件(1)的对接端沿圆周方向均匀开设有与卡爪(6)数量相同、一一对应的卡爪运动方孔(12)，所述电动直线缸(3)的推杆驱动卡爪(6)在卡爪运动方孔(12)中转动；所述工具安装盘(7)在对接时由对接固定件(1)的对接端插入，所述工具安装盘(7)上沿圆周方向均匀开设有与卡爪(6)数量相同、一一对应的卡爪卡紧槽(72)，所述卡爪(6)的卡紧端在电动直线缸(3)推杆的驱动下转至对应的卡爪卡紧槽(72)内，进而锁紧所述工具安装盘(7)。2.根据权利要求1所述的深海工具换装电动对接机构，其特征在于：所述对接固定件(1)的内壁上在相邻两卡爪运动方孔(12)之间设有对接导向凸台(13)，所述工具安装盘(7)的外表面上在相邻两卡爪卡紧槽(72)之间设有对接导向槽(73)，所述对接固定件(1)与工具安装盘(7)对接时，所述对接导向凸台(13)插入对接导向槽(73)中。3.根据权利要求1所述的深海工具换装电动对接机构，其特征在于：所述对接固定件(1)远离对接端的另一端沿圆周方向均匀开设有多个螺纹孔a(11)，所述对接固定件(1)通过螺纹孔a(11)固定于水下机械臂末端。4.根据权利要求1所述的深海工具换装电动对接机构，其特征在于：所述对接固定件(1)的外表面沿圆周方向均匀设有多组侧板(14)，每组中的两个所述侧板(14)之间容置有一个电动直线缸(3)，所述电动直线缸(3)的缸体通过直线缸支撑轴(2)与两侧的侧板(14)铰接。5.根据权利要求4所述的深海工具换装电动对接机构，其特征在于：所述电动直线缸(3)的推杆通过直线缸驱动轴(4)与卡爪(6)铰接，所述卡爪(6)的一端通过卡爪转轴(5)与两侧的侧板(14)铰接。6.根据权利要求1所述的深海工具换装电动对接机构，其特征在于：所述工具安装盘(7)远离对接固定件(1)对接端的一端端面沿圆周方向均匀开设有多个螺纹孔b(71)，所述工具安装盘(7)通过螺纹孔b(71)固接作业工具。7.根据权利要求1所述的深海工具换装电动对接机构，其特征在于：所述对接固定件(1)的内部中空，对接端呈环形的圆锥台状；所述工具安装盘(7)的一端为圆柱状，另一端为圆锥台状，所述对接固定件(1)与工具安装盘(7)对接后，所述工具安装盘(7)另一端与对接固定件(1)的对接端抵接。
技术总结
本发明属于水下机器人领域，具体地说是一种深海工具换装电动对接机构，电动直线缸为多个，沿对接固定件的圆周方向均布，电动直线缸的缸体铰接于对接固定件上，电动直线缸的推杆铰接有卡爪；卡爪的一端铰接于对接固定件上，另一端为卡紧端，对接固定件的对接端沿圆周方向均匀开设有与卡爪数量相同、一一对应的卡爪运动方孔，电动直线缸的推杆驱动卡爪在卡爪运动方孔中转动；工具安装盘在对接时由对接固定件的对接端插入，工具安装盘上沿圆周方向均匀开设有与卡爪数量相同、一一对应的卡爪卡紧槽，卡爪的卡紧端在电动直线缸推杆的驱动下转至对应的卡爪卡紧槽内，进而锁紧工具安装盘。本发明具有结构紧凑、故障率低、可深海工作等优点。优点。优点。
技术研发人员：范云龙 张奇峰 霍良青 张运修
受保护的技术使用者：中国科学院沈阳自动化研究所
技术研发日：2021.10.28
技术公布日：2021/12/30