CN104401470A - 一种水下测量机器人 - Google Patents

Abstract

一种水下测量机器人，属于机器人技术领域。包括主推进器、框架、电瓶、第一密封罐、脐带缆、第二密封罐、控制器、第三密封罐、双目摄像头、第一电动推杆、隔板、LED灯、高清摄像头、测量仪、第一电磁阀、第一气缸、侧推进器、第二电机、联轴器、轴承、丝母、第四电磁阀、第二电动推杆、第四气缸、滑轨、滑块、连杆、连接轴、鱼眼轴承、连接棒、刻度尺、丝杠、环套、钢丝、第一触力传感器、第二触力传感器、第三电动推杆、伸缩棍、轴套、第一电机、第三气缸、第三电磁阀、第二电磁阀和第二气缸，所述隔板安装在框架中间，隔板上安装第一密封罐、第二密封罐和第三密封罐；本发明的优点是：测量机构操作简单、且能够测量不同长度的物品。

Description

一种水下测量机器人

技术领域

本发明涉及一种水下测量机器人，属于机器人技术领域。

背景技术

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，水下机器人主要运用在海上救援、检测、采集等方面，水下环境恶劣危险，人们的潜水深度有限，所以水下机器人是开发海洋的重要工具，水下测量机器人主要用于水下物品长度的测量来用于研究工作，或者为水下打捞工作提供物品的尺寸，然而现有技术的水下测量机器人由于测量结构的限制不能适应各种不同长度的物体的测量，且操作不便，为了解决上述困难，需要开发一款测量机构操作简单、且能够测量不同长度的物品的水下测量机器人。

发明内容

本发明的目的是提供一种水下测量机器人。

本发明要解决的问题是现有技术的水下测量机器人由于测量结构的限制不能适应各种不同长度的物体的测量，且操作不便的问题。

为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：

一种水下测量机器人，包括主推进器、框架、电瓶、第一密封罐、脐带缆、第二密封罐、控制器、第三密封罐、双目摄像头、第一电动推杆、隔板、LED灯、高清摄像头、测量仪、第一电磁阀、第一气缸、侧推进器、第二电机、联轴器、轴承、丝母、第四电磁阀、第二电动推杆、第四气缸、滑轨、滑块、连杆、连接轴、鱼眼轴承、连接棒、刻度尺、丝杠、环套、钢丝、第一触力传感器、第二触力传感器、第三电动推杆、伸缩棍、轴套、第一电机、第三气缸、第三电磁阀、第二电磁阀和第二气缸，所述隔板安装在框架中间，隔板上安装第一密封罐、第二密封罐和第三密封罐，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，第三密封罐内安装四个第一电动推杆，双目摄像头铰接安装在四个第一电动推杆上，控制器通过导线分别与双目摄像头和第一电动推杆相连，隔板前端和隔板后端各均匀安装三个摄像头，隔板前端和隔板后端各均匀安装两个LED灯，框架左右两侧各安装侧推进器，控制器通过导线与侧推进器相连，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一气缸和三个第一电磁阀，控制器通过导线与第一电磁阀相连，第一气缸活塞杆朝下安装，第一气缸活塞杆与框架下底面齐平，第一气缸通过管路与第一电磁阀相连，测量仪安装在框架底面上。

所述测量仪包括第二电机、联轴器、轴承、丝母、第四电磁阀、第二电动推杆、第四气缸、滑轨、滑块、连杆、连接轴、鱼眼轴承、连接棒、刻度尺、丝杠、环套、钢丝、第一触力传感器、第二触力传感器、第三电动推杆、伸缩棍、轴套、第一电机、第三气缸、第三电磁阀、第二电磁阀和第二气缸，第二气缸安装在框架底面上，第二电磁阀安装在第二气缸壁上，第二电磁阀通过管路与第二气缸相连，第三气缸安装在第二气缸的活塞杆上，第三电磁阀安装在第三气缸壁上，第一电机安装在第三气缸的活塞杆上，轴套安装在第一电机的输出轴上，第二电机安装在轴套上，第二电机通过联轴器与丝杠相连，丝杠右侧安装在鱼眼轴承上，鱼眼轴承安装在连接轴上，连接轴安装在连杆下端，连杆铰接在滑块上，滑块安装在滑轨上，滑轨安装在第四气缸的活塞杆上，第四气缸安装在框架底面上，丝杠左右两端各安装轴承，轴承上安装连接棒，刻度尺安装在两个连接棒上，丝杠上安装两个丝母，丝母上安装两个第二电动推杆，两个第二电动推杆底端相连，两个第二电动推杆相连部位安装钢丝，钢丝右端安装环套，环套套设在刻度尺上，第二电动推杆顶端一侧安装第一触力传感器，第一触力传感器通过导线与控制器相连，第二电动推杆顶端另一侧安装第三电动推杆，第三电动推杆上安装第二触力传感器，第二触力传感器通过导线与控制器相连，伸缩棍一端铰接在第二电动推杆的顶端，伸缩棍另一端铰接在第三电动推杆的顶端。

所述丝杠为双向丝杠，丝杠上左段的螺纹为正向螺纹，丝杠上有段的螺纹为反向螺纹，第一个丝母位于丝杠左段上，第二个丝母位于丝杠右段上。

所述第二电动推杆外表面上设有标尺。

本发明的优点是：主推进器控制该机器人的上下沉浮，两个侧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，以及测量的刻度，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，当该机器人所处水底不平时，通过第一气缸的活塞杆的伸展使该机器人处于水平状态；通过控制器控制第一电动推杆的伸缩运动，使双目摄像头的拍摄角度可调，使双目摄像头能够和被测物体保持平行，双目摄像头采用跳眼法来测量物体的长度，控制器控制双目摄像头的左摄像头关闭，右摄像头开启，双目摄像头记录下的图片中被测物体一端的端点为基准点，控制器控制双目摄像头的左摄像头开启，右摄像头关闭，双目摄像头记录下的图片中被测物体同一端的端点为终点，测量基准点和终点之间的距离，根据双目摄像头上两个摄像头之间的距离就可以利用跳眼法的计算公式，计算出被测物体的长度；控制器通过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，使第三气缸带动第一电机前后移动，使测量仪靠近被测物体，控制器通过控制第四电磁阀的通电和断电来控制第四气缸的活塞杆做伸缩运动，使滑轨前后移动，使测量仪靠近被测物体；控制器控制第一电机正转或反转，使轴套带着第二电机正转或反转，使丝杠和刻度尺右端向上倾斜或向下倾斜，来适应不同形状的被测物品；控制器控制第二电机正转或反转，使两个丝母相对靠近或相互远离，使第一触力传感器接触到被测物品，来适应不同长度的被测物品，钢丝带着环套随着丝母移动，环套指着刻度尺上的刻度，第一触力传感器接触到被测物品时将信号传递给控制器，控制器控制第二电机停止转动，高清摄像头拍摄刻度尺上的刻度；控制器控制第二电动推杆做伸缩运动，使上下两个第三电动推杆相互远离或相互靠近，来适应不同高度的被测物品；控制器控制第三电动推杆做伸缩运动，使第二触力传感器接触到被测物品，第二触力传感器接触到被测物品时将信号传递给控制器，控制器控制第三电动推杆停止工作，高清摄像头拍摄第二电动推杆外表面的标尺，实现该机器人测量水下不同尺寸的物体。

附图说明

图1是本发明一种水下测量机器人整体结构图；

图2是本发明一种水下测量机器人原理图；

图中：1、主推进器   2、框架   3、电瓶   4、第一密封罐   5、脐带缆   6、第二密封罐   7、控制器   8、第三密封罐   9、双目摄像头   10、第一电动推杆   11、隔板   12、LED灯   13、高清摄像头   14、测量仪   15、第一电磁阀   16、第一气缸   17、侧推进器   18、第二电机   19、联轴器   20、轴承   21、丝母   22、第四电磁阀   23、第二电动推杆   24、第四气缸   25、滑轨   26、滑块   27、连杆   28、连接轴   29、鱼眼轴承   30、连接棒   31、刻度尺   32、丝杠   33、环套   34、钢丝   35、第一触力传感器   36、第二触力传感器   37、第三电动推杆   38、伸缩棍   39、轴套   40、第一电机   41、第三气缸   42、第三电磁阀   43、第二电磁阀   44、第二气缸。

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。

本发明一种水下测量机器人，包括主推进器1、框架2、电瓶3、第一密封罐4、脐带缆5、第二密封罐6、控制器7、第三密封罐8、双目摄像头9、第一电动推杆10、隔板11、LED灯12、高清摄像头13、测量仪14、第一电磁阀15、第一气缸16、侧推进器17、第二电机18、联轴器19、轴承20、丝母21、第四电磁阀22、第二电动推杆23、第四气缸24、滑轨25、滑块26、连杆27、连接轴28、鱼眼轴承29、连接棒30、刻度尺31、丝杠32、环套33、钢丝34、第一触力传感器35、第二触力传感器36、第三电动推杆37、伸缩棍38、轴套39、第一电机40、第三气缸41、第三电磁阀42、第二电磁阀43和第二气缸44，所述隔板11安装在框架2中间，隔板11上安装第一密封罐4、第二密封罐6和第三密封罐8，第一密封罐4内安装两个电瓶3，第二密封罐6内安装控制器7，控制器7通过脐带缆5与岸上的操作系统相连，电瓶3通过导线与控制器7相连，第三密封罐8内安装四个第一电动推杆10，双目摄像头9铰接安装在四个第一电动推杆10上，通过控制器7控制第一电动推杆10的伸缩运动，使双目摄像头9的拍摄角度可调，使双目摄像头9能够和被测物体保持平行，使双目摄像头9采用跳眼法来测量物体的长度，控制器7控制双目摄像头9的左摄像头关闭，右摄像头开启、双目摄像头9记录下的图片中被测物体一端的端点为基准点，控制器7控制双目摄像头9的左摄像头开启、右摄像头关闭，双目摄像头9记录下的图片中被测物体同一端的端点为终点，测量基准点和终点之间的距离，根据双目摄像头9上两个摄像头之间的距离就可以利用跳眼法的计算公式，计算出被测物体的长度；控制器7通过导线分别与双目摄像头9和第一电动推杆10相连，隔板11前端和隔板11后端各均匀安装三个摄像头，摄像头监控机器人周边情况，指引航向，以及测量的刻度，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；隔板11前端和隔板11后端各均匀安装两个LED灯12，框架2左右两侧各安装侧推进器17，控制器7通过导线与侧推进器17相连，隔板11下安装两个主推进器1，控制器7通过导线与主推进器1相连，主推进器1控制该机器人的上下沉浮，两个侧推进器17控制机器人水平移动方向；框架2左右两侧面各均匀安装三个第一气缸16和三个第一电磁阀15，控制器7通过导线与第一电磁阀15相连，第一气缸16活塞杆朝下安装，第一气缸16活塞杆与框架2下底面齐平，第一气缸16通过管路与第一电磁阀15相连，控制器7控制第一电磁阀15的通电和断电来控制第一气缸16的活塞杆做伸缩运动，当该机器人所处水底不平时，通过第一气缸16的活塞杆的伸展使该机器人处于水平状态；测量仪14安装在框架2底面上。

所述测量仪14包括第二电机18、联轴器19、轴承20、丝母21、第四电磁阀22、第二电动推杆23、第四气缸24、滑轨25、滑块26、连杆27、连接轴28、鱼眼轴承29、连接棒30、刻度尺31、丝杠32、环套33、钢丝34、第一触力传感器35、第二触力传感器36、第三电动推杆37、伸缩棍38、轴套39、第一电机40、第三气缸41、第三电磁阀42、第二电磁阀43和第二气缸44，第二气缸44安装在框架2底面上，第二电磁阀43安装在第二气缸44壁上，第二电磁阀43通过管路与第二气缸44相连，控制器7通过控制第二电磁阀43的通电和断电来控制第二气缸44的活塞杆做伸缩运动，使第三气缸41带动第一电机40前后移动，使测量仪14靠近被测物体，第三气缸41安装在第二气缸44的活塞杆上，第三电磁阀42安装在第三气缸41壁上，第一电机40安装在第三气缸41的活塞杆上，轴套39安装在第一电机40的输出轴上，控制器7控制第一电机40正转或反转，使轴套39带着第二电机18正转或反转，使丝杠32和刻度尺31右端向上倾斜或向下倾斜，来适应不同形状的被测物品；第二电机18安装在轴套39上，第二电机18通过联轴器19与丝杠32相连，丝杠32右侧安装在鱼眼轴承29上，鱼眼轴承29安装在连接轴28上，连接轴28安装在连杆27下端，连杆27铰接在滑块26上，滑块26安装在滑轨25上，滑轨25安装在第四气缸24的活塞杆上，第四气缸24安装在框架2底面上，控制器7通过控制第四电磁阀22的通电和断电来控制第四气缸24的活塞杆做伸缩运动，使滑轨25前后移动，使测量仪14靠近被测物体；丝杠32左右两端各安装轴承20，轴承20上安装连接棒30，刻度尺31安装在两个连接棒30上，丝杠32上安装两个丝母21，丝杠32为双向丝杠，丝杠32上左段的螺纹为正向螺纹，丝杠32上有段的螺纹为反向螺纹，第一个丝母21位于丝杠32左段上，第二个丝母21位于丝杠32右段上；丝母21上安装两个第二电动推杆23，两个第二电动推杆23底端相连，控制器7控制第二电机18正转或反转，使两个丝母21相对靠近或相互远离，使第一触力传感器35接触到被测物品，来适应不同长度的被测物品，第二电动推杆23外表面上设有标尺，两个第二电动推杆23相连部位安装钢丝34，钢丝34右端安装环套33，环套33套设在刻度尺31上，钢丝34带着环套33随着丝母21移动，环套33指着刻度尺31上的刻度，第二电动推杆23顶端一侧安装第一触力传感器35，第一触力传感器35通过导线与控制器7相连，第一触力传感器35接触到被测物品时将信号传递给控制器7，控制器7控制第二电机18停止转动，高清摄像头13拍摄刻度尺31上的刻度，第二电动推杆23顶端另一侧安装第三电动推杆37，控制器7控制第二电动推杆23做伸缩运动，使上下两个第三电动推杆37相互远离或相互靠近，来适应不同高度的被测物品；第三电动推杆37上安装第二触力传感器36，第二触力传感器36通过导线与控制器7相连，控制器7控制第三电动推杆37做伸缩运动，使第二触力传感器36接触到被测物品，第二触力传感器36接触到被测物品时将信号传递给控制器7，控制器7控制第三电动推杆37停止工作，高清摄像头13拍摄第二电动推杆23外表面的标尺，实现该机器人测量水下不同尺寸的物体，伸缩棍38一端铰接在第二电动推杆23的顶端，伸缩棍38另一端铰接在第三电动推杆37的顶端。

本发明使用方法：主推进器1控制该机器人的上下沉浮，两个侧推进器17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，以及测量的刻度，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7控制第一电磁阀15的通电和断电来控制第一气缸16的活塞杆做伸缩运动，当该机器人所处水底不平时，通过第一气缸16的活塞杆的伸展使该机器人处于水平状态；通过控制器7控制第一电动推杆10的伸缩运动，使双目摄像头9的拍摄角度可调，使双目摄像头9能够和被测物体保持平行，双目摄像头9采用跳眼法来测量物体的长度，控制器7控制双目摄像头9的左摄像头关闭，右摄像头开启，双目摄像头9记录下的图片中被测物体一端的端点为基准点，控制器7控制双目摄像头9的左摄像头开启，右摄像头关闭，双目摄像头9记录下的图片中被测物体同一端的端点为终点，测量基准点和终点之间的距离，根据双目摄像头9上两个摄像头之间的距离就可以利用跳眼法的计算公式，计算出被测物体的长度；控制器7通过控制第二电磁阀43的通电和断电来控制第二气缸44的活塞杆做伸缩运动，使第三气缸41带动第一电机40前后移动，使测量仪14靠近被测物体，控制器7通过控制第四电磁阀22的通电和断电来控制第四气缸24的活塞杆做伸缩运动，使滑轨25前后移动，使测量仪14靠近被测物体；控制器7控制第一电机40正转或反转，使轴套39带着第二电机18正转或反转，使丝杠32和刻度尺31右端向上倾斜或向下倾斜，来适应不同形状的被测物品；控制器7控制第二电机18正转或反转，使两个丝母21相对靠近或相互远离，使第一触力传感器35接触到被测物品，来适应不同长度的被测物品，钢丝34带着环套33随着丝母21移动，环套33指着刻度尺31上的刻度，第一触力传感器35接触到被测物品时将信号传递给控制器7，控制器7控制第二电机18停止转动，高清摄像头13拍摄刻度尺31上的刻度；控制器7控制第二电动推杆23做伸缩运动，使上下两个第三电动推杆37相互远离或相互靠近，来适应不同高度的被测物品；控制器7控制第三电动推杆37做伸缩运动，使第二触力传感器36接触到被测物品，第二触力传感器36接触到被测物品时将信号传递给控制器7，控制器7控制第三电动推杆37停止工作，高清摄像头13拍摄第二电动推杆23外表面的标尺，实现该机器人测量水下不同尺寸的物体。

Claims (4)

1.一种水下测量机器人，包括主推进器（1）、框架（2）、电瓶（3）、第一密封罐（4）、脐带缆（5）、第二密封罐（6）、控制器（7）、第三密封罐（8）、双目摄像头（9）、第一电动推杆（10）、隔板（11）、LED灯（12）、高清摄像头（13）、测量仪（14）、第一电磁阀（15）、第一气缸（16）、侧推进器（17）、第二电机（18）、联轴器（19）、轴承（20）、丝母（21）、第四电磁阀（22）、第二电动推杆（23）、第四气缸（24）、滑轨（25）、滑块（26）、连杆（27）、连接轴（28）、鱼眼轴承（29）、连接棒（30）、刻度尺（31）、丝杠（32）、环套（33）、钢丝（34）、第一触力传感器（35）、第二触力传感器（36）、第三电动推杆（37）、伸缩棍（38）、轴套（39）、第一电机（40）、第三气缸（41）、第三电磁阀（42）、第二电磁阀（43）和第二气缸（44），其特征是：所述隔板（11）安装在框架（2）中间，隔板（11）上安装第一密封罐（4）、第二密封罐（6）和第三密封罐（8），第一密封罐（4）内安装两个电瓶（3），第二密封罐（6）内安装控制器（7），控制器（7）通过脐带缆（5）与岸上的操作系统相连，电瓶（3）通过导线与控制器（7）相连，第三密封罐（8）内安装四个第一电动推杆（10），双目摄像头（9）铰接安装在四个第一电动推杆（10）上，控制器（7）通过导线分别与双目摄像头（9）和第一电动推杆（10）相连，隔板（11）前端和隔板（11）后端各均匀安装三个摄像头，隔板（11）前端和隔板（11）后端各均匀安装两个LED灯（12），框架（2）左右两侧各安装侧推进器（17），控制器（7）通过导线与侧推进器（17）相连，隔板（11）下安装两个主推进器（1），控制器（7）通过导线与主推进器（1）相连，框架（2）左右两侧面各均匀安装三个第一气缸（16）和三个第一电磁阀（15），控制器（7）通过导线与第一电磁阀（15）相连，第一气缸（16）活塞杆朝下安装，第一气缸（16）活塞杆与框架（2）下底面齐平，第一气缸（16）通过管路与第一电磁阀（15）相连，测量仪（14）安装在框架（2）底面上。

2.根据权利要求1所述的一种水下测量机器人，其特征是：所述测量仪（14）包括第二电机（18）、联轴器（19）、轴承（20）、丝母（21）、第四电磁阀（22）、第二电动推杆（23）、第四气缸（24）、滑轨（25）、滑块（26）、连杆（27）、连接轴（28）、鱼眼轴承（29）、连接棒（30）、刻度尺（31）、丝杠（32）、环套（33）、钢丝（34）、第一触力传感器（35）、第二触力传感器（36）、第三电动推杆（37）、伸缩棍（38）、轴套（39）、第一电机（40）、第三气缸（41）、第三电磁阀（42）、第二电磁阀（43）和第二气缸（44），第二气缸（44）安装在框架（2）底面上，第二电磁阀（43）安装在第二气缸（44）壁上，第二电磁阀（43）通过管路与第二气缸（44）相连，第三气缸（41）安装在第二气缸（44）的活塞杆上，第三电磁阀（42）安装在第三气缸（41）壁上，第一电机（40）安装在第三气缸（41）的活塞杆上，轴套（39）安装在第一电机（40）的输出轴上，第二电机（18）安装在轴套（39）上，第二电机（18）通过联轴器（19）与丝杠（32）相连，丝杠（32）右侧安装在鱼眼轴承（29）上，鱼眼轴承（29）安装在连接轴（28）上，连接轴（28）安装在连杆（27）下端，连杆（27）铰接在滑块（26）上，滑块（26）安装在滑轨（25）上，滑轨（25）安装在第四气缸（24）的活塞杆上，第四气缸（24）安装在框架（2）底面上，丝杠（32）左右两端各安装轴承（20），轴承（20）上安装连接棒（30），刻度尺（31）安装在两个连接棒（30）上，丝杠（32）上安装两个丝母（21），丝母（21）上安装两个第二电动推杆（23），两个第二电动推杆（23）底端相连，两个第二电动推杆（23）相连部位安装钢丝（34），钢丝（34）右端安装环套（33），环套（33）套设在刻度尺（31）上，第二电动推杆（23）顶端一侧安装第一触力传感器（35），第一触力传感器（35）通过导线与控制器（7）相连，第二电动推杆（23）顶端另一侧安装第三电动推杆（37），第三电动推杆（37）上安装第二触力传感器（36），第二触力传感器（36）通过导线与控制器（7）相连，伸缩棍（38）一端铰接在第二电动推杆（23）的顶端，伸缩棍（38）另一端铰接在第三电动推杆（37）的顶端。

3.根据权利要求2所述的一种水下测量机器人，其特征是：所述丝杠（32）为双向丝杠，丝杠（32）上左段的螺纹为正向螺纹，丝杠（32）上有段的螺纹为反向螺纹，第一个丝母（21）位于丝杠（32）左段上，第二个丝母（21）位于丝杠（32）右段上。

4.根据权利要求2所述的一种水下测量机器人，其特征是：所述第二电动推杆（23）外表面上设有标尺。