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作品名称：水下运载器-绳驱动机械臂作业系统
学校名称：烟台大学
参赛队伍：芯海
参赛学生：胡霖峰刘璟一王晴
指导老师：彦飞

详细说明

海洋工程建设与海洋资源的勘探、开采对于经济发展尤为重要，但水下环境多变、恶劣，人工作业效率低下、危险重重，水下运载器-机械臂系统是海洋开发、建设的有力工具。传统水下运载器具有体积大，重量大，耗能高的弊端，本产品针对传统水下作业系统的缺点，设计出一款绳驱动多自由度串联机械臂，并与水下运载器结合构成一种轻量化、低能耗的水下作业系统。绳索可以较容易地将力沿不规则的路径传递的思路，本产品将机械臂的所有驱动电机置于底座处，依靠绳索传递动力，可有效降低机械臂作业过程中对运载器的扰动，提升水下运载器-机械臂系统的作业性能。该方案主要由水下运载器和机械臂两部分构成；运载器上装有水下推进器运动，并内置电机驱动器、电源、控制电路、水下传感器等模块；驱动电机位于运载器底部，通过绳索牵引机械臂各关节转动；机械臂末端可安装水下机械爪等末端执行器，可完成简单的水下作业任务。本项目设计的绳驱动多自由度串联机械臂将所有驱动电机置于机械臂底座处，与水下运载器搭配使用构建水下作业系统时，可将所有驱动电机置于水下运载器内部。相较于传统的将电机直接置于关节处的水下机械臂，本项目所设计的绳驱动水下机械臂的臂身部分无需密封，在节省密封耐压材料的同时，有效减轻了机械臂作业时对运载器的扰动。本项目通过巧妙配置绳索牵引机械臂各个关节运动，综合利用重力与弹簧力，确保所有驱动绳索时刻保持张紧，并利用弹簧储存的弹性势能补偿作业过程中的绳索伸长量。