CN104374598A

CN104374598A - 一种水下采集机器人

Info

Publication number: CN104374598A
Application number: CN201410551492.3A
Authority: CN
Inventors: 徐鹏; 谢永和; 胡华鹏; 郑达华; 张媛; 张吉萍
Original assignee: Zhejiang Ocean University ZJOU
Current assignee: Zhejiang Ocean University ZJOU
Priority date: 2014-10-17
Filing date: 2014-10-17
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2034-10-17
Also published as: CN104374598B

Abstract

一种水下采集机器人，属于机器人技术领域。包括矢量推进器、主推进器、框架、第一密封罐、电瓶、脐带缆、第二密封罐、控制器、第一隔板、摄像头、LED灯、液体采集器、固体采集器、轴流管道泵、支撑架、弯管、叶轮、第二阀门、网兜、第一阀门、横梁、第一电磁阀、第一气缸、第二电磁阀、第二气缸、防水门、第二支柱、防水壳、第一电动推杆、活塞杆、第三电磁阀、第三阀门、管体、玻璃钢管、吸水管、第一支柱、储液罐、第一转轴、第一齿轮、轴承、轴承架、电机、联轴器、第二齿轮、第二转轴、第二隔板、伸缩板、第二电动推杆和凸起，所述第一隔板安装在框架中间；本发明的优点是：采集机构操作简单、采集物品的种类较广、适用性强。

Description

一种水下采集机器人

技术领域

本发明涉及一种水下采集机器人，属于机器人技术领域。

背景技术

海洋是人类发展最有潜力的空间,是生物资源、能源、水资源和金属资源的战略性开发基地,对我国经济与社会发展将产生直接、巨大的支撑作用。随着海洋研究与开发的不断深入,水下机器人成为人们完成各种水下任务的重要辅助工具，然而现有技术的水下采集机器人采集机构较为复杂，不利于操作，且采集物品的种类具有局限性，适用性较差。为了解决上述困难，需要开发一款采集机构操作简单、采集物品的种类较广、适用性强的水下采集机器人。

发明内容

本发明的目的是提供一种水下采集机器人。

本发明要解决的问题是现有技术的水下采集机器人采集机构较为复杂，不利于操作，适用性较差的问题。

为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：

一种水下采集机器人，包括矢量推进器、主推进器、框架、第一密封罐、电瓶、脐带缆、第二密封罐、控制器、第一隔板、摄像头、LED灯、液体采集器、固体采集器、轴流管道泵、支撑架、弯管、叶轮、第二阀门、网兜、第一阀门、横梁、第一电磁阀、第一气缸、第二电磁阀、第二气缸、防水门、第二支柱、防水壳、第一电动推杆、活塞杆、第三电磁阀、第三阀门、管体、玻璃钢管、吸水管、第一支柱、储液罐、第一转轴、第一齿轮、轴承、轴承架、电机、联轴器、第二齿轮、第二转轴、第二隔板、伸缩板、第二电动推杆和凸起，所述第一隔板安装在框架中间，第一隔板上安装第一密封罐和第二密封罐，第一密封罐内安装两个电瓶，第二密封罐内安装控制器，控制器通过脐带缆与岸上的操作系统相连，电瓶通过导线与控制器相连，第一隔板前端和第一隔板后端各均匀安装三个摄像头，第一隔板前端和第一隔板后端各均匀安装两个LED灯，框架左右两侧各安装矢量推进器，控制器通过导线与矢量推进器相连，第一隔板下安装两个主推进器，控制器通过导线与主推进器相连，框架左右两侧面各均匀安装三个第二气缸和三个第二电磁阀，控制器通过导线与第二电磁阀相连，第二气缸活塞杆朝下安装，第二气缸活塞杆与框架下底面齐平，第二气缸通过管路与第二电磁阀相连，框架下底面上安装液体采集器和固体采集器。

所述固体采集器包括轴流管道泵、支撑架、弯管、叶轮、第二阀门、网兜、第一阀门、横梁、第一气缸和第一电磁阀，支撑架安装在框架下底面上，轴流管道泵安装在支撑架上，控制器通过导线与轴流管道泵相连，轴流管道泵的输出轴伸入到弯管内，叶轮安装在轴流管道泵的输出轴下端，叶轮位于弯管内，弯管上端安装两个第一气缸上，弯管下端位于框架下底面外，第一气缸安装在框架下底面上，第一电磁阀安装在第一气缸侧面，第一电磁阀通过管路第一气缸相连，控制器通过导线与第一电磁阀相连，横梁左端铰接在第一气缸壁上，横梁右端铰接在弯管上，第一阀门和第二阀门安装在弯管上端，网兜安装在弯管内，网兜位于第一阀门和第二阀门之间。

所述液体采集器包括防水门、第二支柱、防水壳、第一电动推杆、活塞杆、第三电磁阀、第三阀门、管体、玻璃钢管、吸水管、第一支柱、储液罐、第一转轴、第一齿轮、轴承、轴承架、电机、联轴器、第二齿轮、第二转轴、第二隔板、伸缩板、第二电动推杆和凸起，防水壳安装在框架下底面上，防水门安装在防水壳上，两个第一支柱安装在防水壳内，管体安装在两个第一支柱上，吸水管左端安装在管体上，吸水管右端伸出防水壳外，活塞杆右端安装在管体内，活塞杆左端伸出管体外，第三电磁阀安装在管体下方，控制器通过导线与第三电磁阀相连，玻璃钢管安装在管体下方，玻璃钢管与管体相连部位设有小洞，玻璃钢管上安装第三阀门，第三阀门与第三电磁阀相连，第一电动推杆右端与活塞杆左端相连，第一电动推杆安装在第二支柱上，控制器通过导线与第一电动推杆相连，第二支柱安装在防水壳内，轴承安装在防水壳内，第一转轴安装在轴承上，第一齿轮安装在第一转轴上，储液罐安装在第一转轴上，四个第二隔板安装在储液罐内，四个第二隔板将储液罐内部平均分成四个扇形，储液罐上安装四个伸缩板，每个伸缩板盖住储液罐的一个扇形部分，凸起安装在伸缩板前端，第二电动推杆安装在伸缩板上，第二电动推杆前端与凸起相连，控制器通过导线与第二电动推杆相连，电机安装在防水壳内，控制器通过导线与电机相连，电机通过联轴器与第二转轴相连，联轴器安装在轴承架上，第二齿轮安装在第二转轴上，第二齿轮右端与第一齿轮相互嵌合，第一齿轮的直径是第二齿轮直径的四倍。

本发明的优点是：主推进器控制该机器人的上下沉浮，两个矢量推进器控制机器人水平移动方向；摄像头监控机器人周边情况，指引航向，视频系统功能向地面操作人员提供水下的实时图像，方便操作人员对机器人下达正确的工作指令；控制器控制第二电磁阀的通电和断电来控制第二气缸的活塞杆做伸缩运动，当该机器人所处水底不平时，通过第二气缸的活塞杆的伸展使该机器人处于水平状态；控制器控制轴流管道泵启动，使叶轮随着轴流管道泵的输出轴进行高速旋转，同时控制器控制第二阀门和第一阀门开启，泥土、石块等物体随着水流进入到弯管内，水流从弯管的上端排出弯管，泥土、石块等被网兜拦截住，随后控制器控制轴流管道泵、第一阀门和第二阀门同时关闭，使泥土、石块等物体被留在网兜和第二阀门之间，实现固体采集器可收集水底的泥土、石块等样本，通过控制器控制第一电磁阀的通电和断电来控制第一气缸的活塞杆做伸缩运动，使弯管上升或下降，实现弯管下端与水底之间的距离可调；控制器控制第一电动推杆做伸缩运动带动活塞杆右端在管体内来回移动，使吸水管吸取液体到管体内，控制器通过控制第三电磁阀的通电和断电来控制第三阀门的开启和关闭，管体内的液体从玻璃钢管流到储液罐的第一个扇形内，控制器控制第二电动推杆做伸展运动，带动伸缩板向前伸展，使伸缩板盖住储液罐的第一个扇形部分，控制器控制电机启动，使第二齿轮随着第二转轴旋转一圈，带动第一齿轮旋转四分之一圈，使第一转轴带着储液罐旋转四分之一圈，使储液罐的第二个扇形转到玻璃钢管下，使液体从玻璃钢管流动储液罐的第二个扇形内，依次使储液罐的四个扇形内都装上液体。

附图说明

图1是本发明一种水下采集机器人整体结构图；

图2是固体采集器的结构图；

图3是液体采集器的主视图；

图4是a部结构的俯视图；

图中：1、矢量推进器 2、主推进器 3、框架 4、第一密封罐 5、电瓶 6、脐带缆 7、第二密封罐 8、控制器 9、第一隔板 10、摄像头 11、LED灯 12、液体采集器 13、固体采集器 14、轴流管道泵 15、支撑架 16、弯管 17、叶轮 18、第二阀门 19、网兜 20、第一阀门 21、横梁 22、第一电磁阀 23、第一气缸 24、第二电磁阀 25、第二气缸 26、防水门 27、第二支柱 28、防水壳 29、第一电动推杆 30、活塞杆 31、第三电磁阀 32、第三阀门 33、管体 34、玻璃钢管 35、吸水管 36、第一支柱 37、储液罐 38、第一转轴 39、第一齿轮 40、轴承 41、轴承架 42、电机 43、联轴器 44、第二齿轮 45、第二转轴 46、第二隔板 47、伸缩板 48、第二电动推杆 49、凸起。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。

本发明一种水下采集机器人，包括矢量推进器1、主推进器2、框架3、第一密封罐4、电瓶5、脐带缆6、第二密封罐7、控制器8、第一隔板9、摄像头10、LED灯11、液体采集器12、固体采集器13、轴流管道泵14、支撑架15、弯管16、叶轮17、第二阀门18、网兜19、第一阀门20、横梁21、第一电磁阀22、第一气缸23、第二电磁阀24、第二气缸25、防水门26、第二支柱27、防水壳28、第一电动推杆29、活塞杆30、第三电磁阀31、第三阀门32、管体33、玻璃钢管34、吸水管35、第一支柱36、储液罐37、第一转轴38、第一齿轮39、轴承40、轴承架41、电机42、联轴器43、第二齿轮44、第二转轴45、第二隔板46、伸缩板47、第二电动推杆48和凸起49，所述第一隔板9安装在框架3中间，可用岸上或船上卷扬机的绳索或链条系在框架3上，将该机器人下放到水里，第一隔板9上安装第一密封罐4和第二密封罐7，第一密封罐4内安装两个电瓶5，第二密封罐7内安装控制器8，控制器8通过脐带缆6与岸上的操作系统相连，电瓶5通过导线与控制器8相连，第一隔板9前端和第一隔板9后端各均匀安装三个摄像头10，摄像头10监控机器人周边情况，指引航向，视频系统功能向地面操作人员提供水下的实时图像，方便操作人员对机器人下达正确的工作指令，第一隔板9前端和第一隔板9后端各均匀安装两个LED灯11，框架3左右两侧各安装矢量推进器1，控制器8通过导线与矢量推进器1相连，两个矢量推进器1控制机器人水平移动方向，第一隔板9下安装两个主推进器2，控制器8通过导线与主推进器2相连，主推进器2控制该机器人的上下沉浮，框架3左右两侧面各均匀安装三个第二气缸25和三个第二电磁阀24，控制器8通过导线与第二电磁阀24相连，第二气缸25活塞杆30朝下安装，第二气缸25活塞杆30与框架3下底面齐平，第二气缸25通过管路与第二电磁阀24相连，控制器8控制第二电磁阀24的通电和断电来控制第二气缸25的活塞杆30做伸缩运动，当该机器人所处水底不平时，通过第二气缸25的活塞杆30的伸展使该机器人处于水平状态，框架3下底面上安装液体采集器12和固体采集器13。

所述固体采集器13包括轴流管道泵14、支撑架15、弯管16、叶轮17、第二阀门18、网兜19、第一阀门20、横梁21、第一气缸23和第一电磁阀22，支撑架15安装在框架3下底面上，轴流管道泵14安装在支撑架15上，控制器8通过导线与轴流管道泵14相连，轴流管道泵14的输出轴伸入到弯管16内，叶轮17安装在轴流管道泵14的输出轴下端，叶轮17位于弯管16内，控制器8控制轴流管道泵14启动，使叶轮17随着轴流管道泵14的输出轴进行高速旋转，弯管16上端安装在两个第一气缸23上，弯管16下端位于框架3下底面外，第一气缸23安装在框架3下底面上，第一电磁阀22安装在第一气缸23侧面，第一电磁阀22通过管路第一气缸23相连，控制器8通过导线与第一电磁阀22相连，通过控制器8控制第一电磁阀22的通电和断电来控制第一气缸23的活塞杆30做伸缩运动，使弯管16上升或下降，实现弯管16下端与水底之间的距离可调，横梁21左端铰接在第一气缸23壁上，横梁21右端铰接在弯管16上，第一阀门20和第二阀门18安装在弯管16上端，网兜19安装在弯管16内，网兜19位于第一阀门20和第二阀门18之间，控制器8控制第二阀门18和第一阀门20开启，泥土、石块等物体随着水流进入到弯管16内，水流从弯管16的上端排出弯管16，泥土、石块等被网兜19拦截住，随后控制器8控制轴流管道泵14、第一阀门20和第二阀门18同时关闭，使泥土、石块等物体被留在网兜19和第二阀门18之间，实现固体采集器13可收集水底的泥土、石块等样本。

所述液体采集器12包括防水门26、第二支柱27、防水壳28、第一电动推杆29、活塞杆30、第三电磁阀31、第三阀门32、管体33、玻璃钢管34、吸水管35、第一支柱36、储液罐37、第一转轴38、第一齿轮39、轴承40、轴承架41、电机42、联轴器43、第二齿轮44、第二转轴45、第二隔板46、伸缩板47、第二电动推杆48和凸起49，防水壳28安装在框架3下底面上，防水门26安装在防水壳28上，开启防水壳28可取用储液罐37内的液体样本，两个第一支柱36安装在防水壳28内，管体33安装在两个第一支柱36上，吸水管35左端安装在管体33上，吸水管35右端伸出防水壳28外，控制器8控制第一电动推杆29做伸缩运动带动活塞杆30右端在管体33内来回移动，使吸水管35吸取液体到管体33内，活塞杆30右端安装在管体33内，活塞杆30左端伸出管体33外，第三电磁阀31安装在管体33下方，控制器8通过导线与第三电磁阀31相连，玻璃钢管34安装在管体33下方，玻璃钢管34与管体33相连部位设有小洞，玻璃钢管34上安装第三阀门32，第三阀门32与第三电磁阀31相连，控制器8通过控制第三电磁阀31的通电和断电来控制第三阀门32的开启和关闭，管体33内的液体从玻璃钢管34流到储液罐37的第一个扇形内，第一电动推杆29右端与活塞杆30左端相连，第一电动推杆29安装在第二支柱27上，控制器8通过导线与第一电动推杆29相连，第二支柱27安装在防水壳28内，轴承40安装在防水壳28内，第一转轴38安装在轴承40上，第一齿轮39安装在第一转轴38上，储液罐37安装在第一转轴38上，四个第二隔板46安装在储液罐37内，四个第二隔板46将储液罐37内部平均分成四个扇形，储液罐37上安装四个伸缩板47，每个伸缩板47盖住储液罐37的一个扇形部分，凸起49安装在伸缩板47前端，第二电动推杆48安装在伸缩板47上，第二电动推杆48前端与凸起49相连，控制器8通过导线与第二电动推杆48相连，控制器8控制第二电动推杆48做伸展运动，带动伸缩板47向前伸展，使伸缩板47盖住储液罐37的第一个扇形部分，电机42安装在防水壳28内，控制器8通过导线与电机42相连，电机42通过联轴器43与第二转轴45相连，联轴器43安装在轴承架41上，第二齿轮44安装在第二转轴45上，第二齿轮44右端与第一齿轮39相互嵌合，第一齿轮39的直径是第二齿轮44直径的四倍，控制器8控制电机42启动，使第二齿轮44随着第二转轴45旋转一圈，带动第一齿轮39旋转四分之一圈，使第一转轴38带着储液罐37旋转四分之一圈，使储液罐37的第二个扇形转到玻璃钢管34下，使液体从玻璃钢管34流动储液罐37的第二个扇形内，依次使储液罐37的四个扇形内都装上液体。

本发明使用方法：可用岸上或船上卷扬机的绳索或链条系在框架3上，将该机器人下放到水里，主推进器2控制该机器人的上下沉浮，两个矢量推进器1控制机器人水平移动方向；摄像头10监控机器人周边情况，指引航向，视频系统功能向地面操作人员提供水下的实时图像，方便操作人员对机器人下达正确的工作指令；控制器8控制第二电磁阀24的通电和断电来控制第二气缸25的活塞杆30做伸缩运动，当该机器人所处水底不平时，通过第二气缸25的活塞杆30的伸展使该机器人处于水平状态；控制器8控制轴流管道泵14启动，使叶轮17随着轴流管道泵14的输出轴进行高速旋转，同时控制器8控制第二阀门18和第一阀门20开启，泥土、石块等物体随着水流进入到弯管16内，水流从弯管16的上端排出弯管16，泥土、石块等被网兜19拦截住，随后控制器8控制轴流管道泵14、第一阀门20和第二阀门18同时关闭，使泥土、石块等物体被留在网兜19和第二阀门18之间，实现固体采集器13可收集水底的泥土、石块等样本，通过控制器8控制第一电磁阀22的通电和断电来控制第一气缸23的活塞杆30做伸缩运动，使弯管16上升或下降，实现弯管16下端与水底之间的距离可调；控制器8控制第一电动推杆29做伸缩运动带动活塞杆30右端在管体33内来回移动，使吸水管35吸取液体到管体33内，控制器8通过控制第三电磁阀31的通电和断电来控制第三阀门32的开启和关闭，管体33内的液体从玻璃钢管34流到储液罐37的第一个扇形内，控制器8控制第二电动推杆48做伸展运动，带动伸缩板47向前伸展，使伸缩板47盖住储液罐37的第一个扇形部分，控制器8控制电机42启动，使第二齿轮44随着第二转轴45旋转一圈，带动第一齿轮39旋转四分之一圈，使第一转轴38带着储液罐37旋转四分之一圈，使储液罐37的第二个扇形转到玻璃钢管34下，使液体从玻璃钢管34流动储液罐37的第二个扇形内，依次使储液罐37的四个扇形内都装上液体。

Claims

1.一种水下采集机器人，包括矢量推进器（1）、主推进器（2）、框架（3）、第一密封罐（4）、电瓶（5）、脐带缆（6）、第二密封罐（7）、控制器（8）、第一隔板（9）、摄像头（10）、LED灯（11）、液体采集器（12）、固体采集器（13）、轴流管道泵（14）、支撑架（15）、弯管（16）、叶轮（17）、第二阀门（18）、网兜（19）、第一阀门（20）、横梁（21）、第一电磁阀（22）、第一气缸（23）、第二电磁阀（24）、第二气缸（25）、防水门（26）、第二支柱（27）、防水壳（28）、第一电动推杆（29）、活塞杆（30）、第三电磁阀（31）、第三阀门（32）、管体（33）、玻璃钢管（34）、吸水管（35）、第一支柱（36）、储液罐（37）、第一转轴（38）、第一齿轮（39）、轴承（40）、轴承架（41）、电机（42）、联轴器（43）、第二齿轮（44）、第二转轴（45）、第二隔板（46）、伸缩板（47）、第二电动推杆（48）和凸起（49），其特征是：所述第一隔板（9）安装在框架（3）中间，第一隔板（9）上安装第一密封罐（4）和第二密封罐（7），第一密封罐（4）内安装两个电瓶（5），第二密封罐（7）内安装控制器（8），控制器（8）通过脐带缆（6）与岸上的操作系统相连，电瓶（5）通过导线与控制器（8）相连，第一隔板（9）前端和第一隔板（9）后端各均匀安装三个摄像头（10），第一隔板（9）前端和第一隔板（9）后端各均匀安装两个LED灯（11），框架（3）左右两侧各安装矢量推进器（1），控制器（8）通过导线与矢量推进器（1）相连，第一隔板（9）下安装两个主推进器（2），控制器（8）通过导线与主推进器（2）相连，框架（3）左右两侧面各均匀安装三个第二气缸（25）和三个第二电磁阀（24），控制器（8）通过导线与第二电磁阀（24）相连，第二气缸（25）活塞杆（30）朝下安装，第二气缸（25）活塞杆（30）与框架（3）下底面齐平，第二气缸（25）通过管路与第二电磁阀（24）相连，框架（3）下底面上安装液体采集器（12）和固体采集器（13）。

2.根据权利要求1所述的一种水下采集机器人，其特征是：所述固体采集器（13）包括轴流管道泵（14）、支撑架（15）、弯管（16）、叶轮（17）、第二阀门（18）、网兜（19）、第一阀门（20）、横梁（21）、第一气缸（23）和第一电磁阀（22），支撑架（15）安装在框架（3）下底面上，轴流管道泵（14）安装在支撑架（15）上，控制器（8）通过导线与轴流管道泵（14）相连，轴流管道泵（14）的输出轴伸入到弯管（16）内，叶轮（17）安装在轴流管道泵（14）的输出轴下端，叶轮（17）位于弯管（16）内，弯管（16）上端安装在两个第一气缸（23）上，弯管（16）下端位于框架（3）下底面外，第一气缸（23）安装在框架（3）下底面上，第一电磁阀（22）安装在第一气缸（23）侧面，第一电磁阀（22）通过管路第一气缸（23）相连，控制器（8）通过导线与第一电磁阀（22）相连，横梁（21）左端铰接在第一气缸（23）壁上，横梁（21）右端铰接在弯管（16）上，第一阀门（20）和第二阀门（18）安装在弯管（16）上端，网兜（19）安装在弯管（16）内，网兜（19）位于第一阀门（20）和第二阀门（18）之间。

3.根据权利要求1所述的一种水下采集机器人，其特征是：所述液体采集器（12）包括防水门（26）、第二支柱（27）、防水壳（28）、第一电动推杆（29）、活塞杆（30）、第三电磁阀（31）、第三阀门（32）、管体（33）、玻璃钢管（34）、吸水管（35）、第一支柱（36）、储液罐（37）、第一转轴（38）、第一齿轮（39）、轴承（40）、轴承架（41）、电机（42）、联轴器（43）、第二齿轮（44）、第二转轴（45）、第二隔板（46）、伸缩板（47）、第二电动推杆（48）和凸起（49），防水壳（28）安装在框架（3）下底面上，防水门（26）安装在防水壳（28）上，两个第一支柱（36）安装在防水壳（28）内，管体（33）安装在两个第一支柱（36）上，吸水管（35）左端安装在管体（33）上，吸水管（35）右端伸出防水壳（28）外，活塞杆（30）右端安装在管体（33）内，活塞杆（30）左端伸出管体（33）外，第三电磁阀（31）安装在管体（33）下方，控制器（8）通过导线与第三电磁阀（31）相连，玻璃钢管（34）安装在管体（33）下方，玻璃钢管（34）与管体（33）相连部位设有小洞，玻璃钢管（34）上安装第三阀门（32），第三阀门（32）与第三电磁阀（31）相连，第一电动推杆（29）右端与活塞杆（30）左端相连，第一电动推杆（29）安装在第二支柱（27）上，控制器（8）通过导线与第一电动推杆（29）相连，第二支柱（27）安装在防水壳（28）内，轴承（40）安装在防水壳（28）内，第一转轴（38）安装在轴承（40）上，第一齿轮（39）安装在第一转轴（38）上，储液罐（37）安装在第一转轴（38）上，四个第二隔板（46）安装在储液罐（37）内，四个第二隔板（46）将储液罐（37）内部平均分成四个扇形，储液罐（37）上安装四个伸缩板（47），每个伸缩板（47）盖住储液罐（37）的一个扇形部分，凸起（49）安装在伸缩板（47）前端，第二电动推杆（48）安装在伸缩板（47）上，第二电动推杆（48）前端与凸起（49）相连，控制器（8）通过导线与第二电动推杆（48）相连，电机（42）安装在防水壳（28）内，控制器（8）通过导线与电机（42）相连，电机（42）通过联轴器（43）与第二转轴（45）相连，联轴器（43）安装在轴承架（41）上，第二齿轮（44）安装在第二转轴（45）上，第二齿轮（44）右端与第一齿轮（39）相互嵌合，第一齿轮（39）的直径是第二齿轮（44）直径的四倍。