CN105804755B - 一种浮游式深海自动采矿机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采矿机器人，尤其涉及一种浮游式深海自动采矿机器人。本发明要解决的技术问题是提供一种在各种地势都能灵活方便地进行移动、平稳准确地进行定位、高效环保地进行采集的浮游式深海自动采矿机器人。该机器人包括有机身、液控进排水系统、集矿系统、照明探测系统和液压控制系统等，液控进排水系统安装在机身上部，集矿系统和照明探测系统安装在机身前端，液压控制系统安装在机身内部。本发明与现有技术相比，采用浮游式的运动方式，具有灵活方便地进行移动的优点，同时，利用机械定位系统又能平稳精确地进行定位，精准高效的进行作业，由于不接触海底，对海床的扰动小，不会对海底的环境造成污染，从而实现海底矿物高效环保的采集。
Description
技术领域
本发明涉及一种采矿机器人，尤其涉及一种浮游式深海自动采矿机器人。
背景技术
矿产是指一切埋藏在地下可供人类利用的天然矿物或岩石资源，采矿就是通过人力或者机械将这些可利用的矿产取出并加以利用。
采矿机器人是帮助人类在各种有毒、有害及危险环境下进行采矿工作的智能机器人，因为各种条件下的矿产，如果都通过人去采，作业又十分艰苦和危险，所以必须利用相应的采矿机器人进行作业，同时，采矿机器人又具有相当的灵活度。
深海采矿机器人是以采集深海中的各种矿石为目的的采矿设备，主要应用于采集深海中的多金属结核、富钴结壳、金属硫化物等矿石，现有情况下，深海采矿机器人多为履带式深海采矿机器人，由于深海中富含各种矿物资源，并且这些可采集的矿物资源多位于地势复杂或行走不方便的地域，如多金属结核位于海底沉积物上、富钴结壳位于海山和海台顶部和斜面上，对于现有条件下使用的履带式深海采矿机器人采矿有极大的不便，首先，履带式深海采矿机器人在淤泥中行走不便，极容易陷进淤泥当中，无法灵活方便地进行移动，同时，履带式深海采矿机器人在地势复杂的区域无法有效的进行定位，限制了采矿机器人位置调整及连续的移动采矿，从而不能有效地采集富藏于复杂地势海床上的矿类，并且履带式深海采矿机器人对海床扰动较大，容易造成一定的污染，破坏海底稳定的生态环境。
因此，针对深海采矿越来越普及、前景越来越宽阔的基础上，提供一种在各种地势都能灵活方便地进行移动、平稳准确地进行定位、高效环保地进行采集的浮游式深海自动采矿机器人在当今的形势下显得越来越迫切。
发明内容
(1)要解决的技术问题
本发明为了克服现有技术下履带式深海采矿设备在淤泥中行走不便，在地势复杂的区域无法有效的进行定位，从而不能有效地采集富藏于该地势海床上的矿类的缺点，本发明要解决的技术问题是提供一种在各种地势都能灵活方便地进行移动、平稳准确地进行定位、高效环保地进行采集的浮游式深海自动采矿机器人。
(2)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种浮游式深海自动采矿机器人，包括有机身、推进系统、液控进排水系统、集矿系统、照明探测系统和液压控制系统，推进系统、液控进排水系统、集矿系统、照明探测系统和液压控制系统都安装在机身上，推进系统包括一个主螺旋推进器和两个侧螺旋推进器，两个侧螺旋推进器分别安装在机身的左右两侧，主螺旋推进器安装在机身的尾部，集矿系统包括三爪多自由度机械手和震动破碎装置，三爪多自由度机械手和震动破碎装置并列地安装在机身前部，照明探测系统包括前置探照灯和声呐探测器，前置探照灯和声呐探测器都安装在机身前部，液压控制系统安装在机身内部，机身内包括有活动室、进水室、蓄水室、储气室和动力室，活动室位于机身内前部，进水室、蓄水室和储气室都位于机身内上部，进水室、蓄水室和储气室从左往右依次排布，动力室又分为排水动力室和推进动力室，排水动力室和推进动力室都位于机身内尾部，排水动力室和推进动力室从左往右依次排布，还包括有活动门，活动门位于活动室上方，活动门与机身铰接；液控进排水系统包括有空气压缩机、气泵、圆环端盖、圆端盖、非对称式Y型连杆、长连杆、短连杆、液封板、浮水板、进水网、液压缸和压气板，液控进排水系统安装在机身上部，液压缸一端铰接在机身上，液压缸另一端铰接在液封板上，液封板位于进水室内，并连接在进水室侧壁的径向滑动轨道上，非对称式Y型连杆底部铰接在机身上，非对称式Y型连杆上部两端分别铰接在短连杆和长连杆上，短连杆另一端铰接在浮水板上，浮水板位于蓄水室内，并连接在蓄水室侧壁的竖直滑动导轨上，长连杆另一端铰接在压气板上，压气板位于储气室内，并连接在储气室内的竖直滑动导轨上，圆环端盖位于液压缸的上端，圆环端盖与机身螺纹连接，进水网位于进水室上方，进水网与机身螺纹连接，圆端盖位于蓄水室与储气室的上方，圆端盖与机身螺纹连接，空气压缩机位于排水动力室内，空气压缩机与机身螺纹连接，气泵位于排水动力室内，气泵与机身螺纹连接，空气压缩机的进气口与储气室相连，空气压缩机出气口与气泵的进气口相连，气泵的出气口与储气室相连。
优选地，还包括有三个相同的机械定位系统，三个机械定位系统分别安装在机身底部的前方左侧、前方右侧和后方中侧，机械定位系统包括有有动臂液压缸、动臂连杆、伸展液压缸、钢丝、弹簧、伞状机构、钩针、转丝电机和伸展连杆，动臂液压缸一端铰接在机身上，动臂液压缸另一端铰接在动臂连杆上，动臂液压缸与动臂连杆的铰接处还铰接有伸展液压缸，伸展液压缸的活塞杆一端安装有伞状机构，伞状机构另一端安装有钩针，伸展液压缸的活塞杆上安装有转丝电机，伸展液压缸的活塞杆内设有弹簧，伸展液压缸的活塞杆内还设有钢丝，钢丝一端缠绕在转丝电机上，另一端穿过弹簧与钩针相连，伸展液压缸缸体上铰接有伸展连杆，伸展连杆另一端铰接在机身上。
优选地，机身内壁设有耐压壳体，耐压壳体与机身紧密贴合。
优选地，非对称式Y型连杆沿着以液控进排水系统中心轴为圆周的方向均匀分布。
优选地，蓄水室沿着以液控进排水系统中心轴为圆周的方向均匀分布。
工作原理：当本发明潜水工作时，前置探照灯开启，海水从进水网进入到进水室内，进水网用于过滤海水中的固体杂质，空气压缩机压缩空气，储气室内空气体积减少，压气板带动长连杆沿着储气室往下运动，非对称式Y型连杆在长连杆的带动下，偏向储气室一端压下，由杠杆原理，非对称式Y型连杆偏向蓄水室一端翘起，翘起端带动短连杆与浮水板往上运动，蓄水室吸水，海水从吸水口进入到蓄水室，当达到所要求的深度时，空气压缩机停止运作，吸水停止，同时控制液压油流向液压缸的左腔室，液封板在液压缸的推动下把进水口堵住，本发明的采矿机器人悬浮在固定水位；需上浮时，控制液压油流向液压缸的右腔室，液封板在液压缸杆的快速拉动下回程，进水口打开，气泵运作，空气被抽进储气室内，随着储气室内气体体积的增大，推动压气板跟长连杆往上运动，长连杆运动使偏向储气室一端的非对称式Y型连杆翘起，偏向蓄水室一端压下，浮水板跟短连往下运动，海水被挤压排出蓄水室，实现上浮动作；在海底进行采矿作业时，三个机械定位系统运作，控制液压油输送到动臂液压缸的上腔室，下腔室的液压油流回油箱，动臂液压缸杆运动，推动伸展液压缸沿动臂液压缸杆顶端的铰链处转动，在动臂连杆跟伸展连杆的限制下，动臂液压缸跟伸展液压缸最终形成一直线，伸展液压缸液压系统开始运作，液压油流向伸展液压缸的上腔室，伸展液压缸杆推出，将钩针扎向指定的地点，转丝电机转动，钢丝在转丝电机的带动下，克服弹簧的弹力将钩针往回缩，伞状机构撑开，稳稳地固定在淤泥中，三爪多自由度机械手和震动破碎装置在工作区中工作，采集矿石；当采集完毕，转丝电机运动，钢丝伸长，在弹簧的弹力作用下，钢丝拉直，伞状机构复原，伸展液压缸杆回程，动臂液压缸回程，三个机械定位系统回复到原来的布置；当机器人在海中移动时，推动系统运作，主螺旋推进器转动，本发明的采矿机器人发生位移，需要发生方向的变化时，两边的侧螺旋推进器转动，从而使本发明的采矿机器人向指定方向偏移，运动方向发生变化。
机械定位系统的伸展液压缸的液压控制系统运作过程为：当方向控制阀处于左边位置，伸展液压缸处于空载时，定量液压泵与变量液压泵同时工作，输出的低压高流量液压油经过液控单向阀进入到伸展液压缸的上腔室，推动伸展液压缸杆移动，伸展液压缸下腔液压油经减压阀流回油箱；伸展液压缸受到负载时，定量液压泵工作，变量液压泵的液压油通过溢流阀流回油箱，当负载压力大于顺序阀的调定压力时，顺序阀打开，高压低流量的液压油经顺序阀进入到增压缸的左腔室，推动挡板，使右边腔室的液压油压力增加，达到增压的作用，从而使伸展液压缸能带动负载，增压缸中腔中多余的液压油流回油箱，伸展液压缸下腔室的液压油经减压阀直接流回油箱，当方向控制阀处于中间位置时，液压油直接从溢流阀流回油箱，伸展液压缸保持不动，当方向控制阀处于右边位置时，液压油先从顺序阀流向单向阀再流向伸展液压缸的下腔，伸展液压缸杆回程，伸展液压缸上腔液压油流向增压缸的右腔室，左腔室的部分液压油经单向阀流回油箱，与此同时，增压缸的中腔形成真空状态，其中的液压油流向增压缸的中腔，液控单向阀打开，伸展液压缸中上腔的液压油经液控单向阀流回油箱。
(3)有益效果
本发明与现有技术相比，采用三个螺旋式的推进器和液压控制系统，就达到了浮游式的运动方式，与现有履带式的运动方式相比，本发明的采矿机器人不需要直接接触地底，只需浮游在水中即可，从而在各种淤泥地带或者地势复杂多变的地形条件下都能方便自如的进行移动，具有在各种地势都能灵活方便地进行移动的优点，同时，利用机械定位系统又能更加平稳精确地进行定位，调整进行采矿的方位，在确定了挖掘地点的情况下，通过机械定位系统进行定位，能精准高效的进行作业，而且，由于不接触海底，并且进行精准的定位采矿，这样对海床的扰动小，不会对海底的环境造成污染，从而实现海底矿物高效环保的采集。
还包括有三个相同的机械定位系统，通过机械定位系统进行准确定位，使本发明精准高效的进行作业。
机身内壁设有耐压壳体，耐压壳体与机身紧密贴合，耐压壳体具有很大的耐压性，耐压壳体能使机身承受更大的水压，使采矿机器人在很深的情况下，仍能安全的进行作业，保证采矿机器人的安全。
非对称式Y型连杆沿着以液控进排水系统中心轴为圆周的方向均匀分布，使液控进排水系统运行更加稳定有序，从而使采矿机器人浮游运动中更加平稳安全。
蓄水室沿着以液控进排水系统中心轴为圆周的方向均匀分布，使采矿机器人在进水及排水过程中重量分布更加均匀，让采矿机器人运行更加平稳。
附图说明
图1为本发明的轴视图。
图2为本发明的剖视图。
图3为本发明的液控进排水系统的俯视图。
图4为本发明的液控进排水系统的剖视图。
图5为本发明的机械定位系统的剖视图。
图6为本发明的液压控制图。
附图中的标记为：1-机身，3-液控进排水系统，4-机械定位系统，101-活动室，102-进水室，103-储水室，104-储气室，105-排水动力室，106-推进动力室，107-活动门，201-主螺轩推进器，202-侧螺轩推进器，301-空气压缩机，302-气泵，303-圆环端盖，304-圆端盖，305-非对称式Y型连杆，306-长连杆，307-短连杆，308-液封板，309-浮水板，310-进水网，311-液压缸，312-压气板，401-动臂液压缸，402-动臂连杆，403-伸展液压缸，404-钢丝，405-弹簧，406-伞状机构，407-钩针，408-转丝电机，409-伸展连杆，501-三爪多自由度机械手，502-震动破碎装置，601-前置探照灯，602-声呐探测器，701-顺序阀，702-单向阀，703-增压阀，704-液控单向阀，705-减压阀，706-溢流阀，707-定量液压泵，708-变量液压泵，709-方向控制阀，710-油箱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种浮游式深海自动采矿机器人，如图1-图6所示，包括有机身1、推进系统、液控进排水系统3、集矿系统、照明探测系统和液压控制系统，推进系统、液控进排水系统3、集矿系统、照明探测系统和液压控制系统都安装在机身1上，推进系统包括一个主螺旋推进器201和两个侧螺旋推进器202，两个侧螺旋推进器202分别安装在机身1的左右两侧，主螺旋推进器201安装在机身1的尾部，集矿系统包括三爪多自由度机械手501和震动破碎装置502，三爪多自由度机械手501和震动破碎装置502并列地安装在机身1前部，照明探测系统包括前置探照灯601和声呐探测器602，前置探照灯601和声呐探测器602都安装在机身1前部，液压控制系统安装在机身1内部，机身1内包括有活动室101、进水室102、蓄水室103、储气室104和动力室，活动室101位于机身1内前部，进水室102、蓄水室103和储气室104都位于机身1内上部，进水室102、蓄水室103和储气室104从左往右依次排布，动力室又分为排水动力室105和推进动力室106，排水动力室105和推进动力室106都位于机身1内尾部，排水动力室105和推进动力室106从左往右依次排布，还包括有活动门107，活动门107位于活动室101上方，活动门107与机身1铰接；液控进排水系统3包括有空气压缩机301、气泵302、圆环端盖303、圆端盖304、非对称式Y型连杆305、长连杆306、短连杆307、液封板308、浮水板309、进水网310、液压缸311和压气板312，液控进排水系统3安装在机身1上部，液压缸311一端铰接在机身1上，液压缸311另一端铰接在液封板308上，液封板308位于进水室102内，并连接在进水室102侧壁的径向滑动轨道上，非对称式Y型连杆305底部铰接在机身1上，非对称式Y型连杆305上部两端分别铰接在短连杆307和长连杆306上，短连杆307另一端铰接在浮水板309上，浮水板309位于蓄水室103内，并连接在蓄水室103侧壁的竖直滑动导轨上，长连杆306另一端铰接在压气板312上，压气板312位于储气室104内，并连接在储气室104内的竖直滑动导轨上，圆环端盖303位于液压缸311的上端，圆环端盖303与机身1螺纹连接，进水网310位于进水室102上方，进水网310与机身1螺纹连接，圆端盖304位于蓄水室103与储气室104的上方，圆端盖304与机身1螺纹连接，空气压缩机301位于排水动力室105内，空气压缩机301与机身1螺纹连接，气泵302位于排水动力室105内，气泵302与机身1螺纹连接，空气压缩机301的进气口与储气室104相连，空气压缩机301的出气口与气泵302的进气口相连，气泵302的出气口与储气室104相连。
实施例2
一种浮游式深海自动采矿机器人，如图1-图6所示，包括有机身1、推进系统、液控进排水系统3、集矿系统、照明探测系统和液压控制系统，推进系统、液控进排水系统3、集矿系统、照明探测系统和液压控制系统都安装在机身1上，推进系统包括一个主螺旋推进器201和两个侧螺旋推进器202，两个侧螺旋推进器202分别安装在机身1的左右两侧，主螺旋推进器201安装在机身1的尾部，集矿系统包括三爪多自由度机械手501和震动破碎装置502，三爪多自由度机械手501和震动破碎装置502并列地安装在机身1前部，照明探测系统包括前置探照灯601和声呐探测器602，前置探照灯601和声呐探测器602都安装在机身1前部，液压控制系统安装在机身1内部，机身1内包括有活动室101、进水室102、蓄水室103、储气室104和动力室，活动室101位于机身1内前部，进水室102、蓄水室103和储气室104都位于机身1内上部，进水室102、蓄水室103和储气室104从左往右依次排布，动力室又分为排水动力室105和推进动力室106，排水动力室105和推进动力室106都位于机身1内尾部，排水动力室105和推进动力室106从左往右依次排布，还包括有活动门107，活动门107位于活动室101上方，活动门107与机身1铰接；液控进排水系统3包括有空气压缩机301、气泵302、圆环端盖303、圆端盖304、非对称式Y型连杆305、长连杆306、短连杆307、液封板308、浮水板309、进水网310、液压缸311和压气板312，液控进排水系统3安装在机身1上部，液压缸311一端铰接在机身1上，液压缸311另一端铰接在液封板308上，液封板308位于进水室102内，并连接在进水室102侧壁的径向滑动轨道上，非对称式Y型连杆305底部铰接在机身1上，非对称式Y型连杆305上部两端分别铰接在短连杆307和长连杆306上，短连杆307另一端铰接在浮水板309上，浮水板309位于蓄水室103内，并连接在蓄水室103侧壁的竖直滑动导轨上，长连杆306另一端铰接在压气板312上，压气板312位于储气室104内，并连接在储气室104内的竖直滑动导轨上，圆环端盖303位于液压缸311的上端，圆环端盖303与机身1螺纹连接，进水网310位于进水室102上方，进水网310与机身1螺纹连接，圆端盖304位于蓄水室103与储气室104的上方，圆端盖304与机身1螺纹连接，空气压缩机301位于排水动力室105内，空气压缩机301与机身1螺纹连接，气泵302位于排水动力室105内，气泵302与机身1螺纹连接，空气压缩机301的进气口与储气室104相连，空气压缩机301的出气口与气泵302的进气口相连，气泵302的出气口与储气室104相连。
还包括有三个相同的机械定位系统4，三个机械定位系统4分别安装在机身1底部的前方左侧、前方右侧和后方中侧，机械定位系统4包括有动臂液压缸401、动臂连杆402、伸展液压缸403、钢丝404、弹簧405、伞状机构406、钩针407、转丝电机408和伸展连杆409，动臂液压缸401一端铰接在机身1上，动臂液压缸401另一端铰接在动臂连杆402上，动臂液压缸401与动臂连杆402的铰接处还铰接有伸展液压缸403，伸展液压缸403的活塞杆一端安装有伞状机构406，伞状机构406另一端安装有钩针407，伸展液压缸403的活塞杆上安装有转丝电机408，伸展液压缸403的活塞杆内设有弹簧405，伸展液压缸403的活塞杆内还设有钢丝404，钢丝404一端缠绕在转丝电机408上，另一端穿过弹簧405与钩针407相连，伸展液压缸403缸体上铰接有伸展连杆409，伸展连杆409另一端铰接在机身1上，，通过机械定位系统4进行准确定位，使本发明精准高效的进行作业。
实施例3
一种浮游式深海自动采矿机器人，如图1-图6所示，包括有机身1、推进系统、液控进排水系统3、集矿系统、照明探测系统和液压控制系统，推进系统、液控进排水系统3、集矿系统、照明探测系统和液压控制系统都安装在机身1上，推进系统包括一个主螺旋推进器201和两个侧螺旋推进器202，两个侧螺旋推进器202分别安装在机身1的左右两侧，主螺旋推进器201安装在机身1的尾部，集矿系统包括三爪多自由度机械手501和震动破碎装置502，三爪多自由度机械手501和震动破碎装置502并列地安装在机身1前部，照明探测系统包括前置探照灯601和声呐探测器602，前置探照灯601和声呐探测器602都安装在机身1前部，液压控制系统安装在机身1内部，机身1内包括有活动室101、进水室102、蓄水室103、储气室104和动力室，活动室101位于机身1内前部，进水室102、蓄水室103和储气室104都位于机身1内上部，进水室102、蓄水室103和储气室104从左往右依次排布，动力室又分为排水动力室105和推进动力室106，排水动力室105和推进动力室106都位于机身1内尾部，排水动力室105和推进动力室106从左往右依次排布，还包括有活动门107，活动门107位于活动室101上方，活动门107与机身1铰接；液控进排水系统3包括有空气压缩机301、气泵302、圆环端盖303、圆端盖304、非对称式Y型连杆305、长连杆306、短连杆307、液封板308、浮水板309、进水网310、液压缸311和压气板312，液控进排水系统3安装在机身1上部，液压缸311一端铰接在机身1上，液压缸311另一端铰接在液封板308上，液封板308位于进水室102内，并连接在进水室102侧壁的径向滑动轨道上，非对称式Y型连杆305底部铰接在机身1上，非对称式Y型连杆305上部两端分别铰接在短连杆307和长连杆306上，短连杆307另一端铰接在浮水板309上，浮水板309位于蓄水室103内，并连接在蓄水室103侧壁的竖直滑动导轨上，长连杆306另一端铰接在压气板312上，压气板312位于储气室104内，并连接在储气室104内的竖直滑动导轨上，圆环端盖303位于液压缸311的上端，圆环端盖303与机身1螺纹连接，进水网310位于进水室102上方，进水网310与机身1螺纹连接，圆端盖304位于蓄水室103与储气室104的上方，圆端盖304与机身1螺纹连接，空气压缩机301位于排水动力室105内，空气压缩机301与机身1螺纹连接，气泵302位于排水动力室105内，气泵302与机身1螺纹连接，空气压缩机301的进气口与储气室104相连，空气压缩机301的出气口与气泵302的进气口相连，气泵302的出气口与储气室104相连。
机身1内壁设有耐压壳体，耐压壳体与机身1紧密贴合，耐压壳体具有很大的耐压性，耐压壳体能使机身1承受更大的水压，使采矿机器人在很深的情况下，仍能安全的进行作业，保证采矿机器人的安全。
实施例4
一种浮游式深海自动采矿机器人，如图1-图6所示，包括有机身1、推进系统、液控进排水系统3、集矿系统、照明探测系统和液压控制系统，推进系统、液控进排水系统3、集矿系统、照明探测系统和液压控制系统都安装在机身1上，推进系统包括一个主螺旋推进器201和两个侧螺旋推进器202，两个侧螺旋推进器202分别安装在机身1的左右两侧，主螺旋推进器201安装在机身1的尾部，集矿系统包括三爪多自由度机械手501和震动破碎装置502，三爪多自由度机械手501和震动破碎装置502并列地安装在机身1前部，照明探测系统包括前置探照灯601和声呐探测器602，前置探照灯601和声呐探测器602都安装在机身1前部，液压控制系统安装在机身1内部，机身1内包括有活动室101、进水室102、蓄水室103、储气室104和动力室，活动室101位于机身1内前部，进水室102、蓄水室103和储气室104都位于机身1内上部，进水室102、蓄水室103和储气室104从左往右依次排布，动力室又分为排水动力室105和推进动力室106，排水动力室105和推进动力室106都位于机身1内尾部，排水动力室105和推进动力室106从左往右依次排布，还包括有活动门107，活动门107位于活动室101上方，活动门107与机身1铰接；液控进排水系统3包括有空气压缩机301、气泵302、圆环端盖303、圆端盖304、非对称式Y型连杆305、长连杆306、短连杆307、液封板308、浮水板309、进水网310、液压缸311和压气板312，液控进排水系统3安装在机身1上部，液压缸311一端铰接在机身1上，液压缸311另一端铰接在液封板308上，液封板308位于进水室102内，并连接在进水室102侧壁的径向滑动轨道上，非对称式Y型连杆305底部铰接在机身1上，非对称式Y型连杆305上部两端分别铰接在短连杆307和长连杆306上，短连杆307另一端铰接在浮水板309上，浮水板309位于蓄水室103内，并连接在蓄水室103侧壁的竖直滑动导轨上，长连杆306另一端铰接在压气板312上，压气板312位于储气室104内，并连接在储气室104内的竖直滑动导轨上，圆环端盖303位于液压缸311的上端，圆环端盖303与机身1螺纹连接，进水网310位于进水室102上方，进水网310与机身1螺纹连接，圆端盖304位于蓄水室103与储气室104的上方，圆端盖304与机身1螺纹连接，空气压缩机301位于排水动力室105内，空气压缩机301与机身1螺纹连接，气泵302位于排水动力室105内，气泵302与机身1螺纹连接，空气压缩机301的进气口与储气室104相连，空气压缩机301的出气口与气泵302的进气口相连，气泵302的出气口与储气室104相连。
还包括有三个相同的机械定位系统4，三个机械定位系统4分别安装在机身1底部的前方左侧、前方右侧和后方中侧，机械定位系统4包括有动臂液压缸401、动臂连杆402、伸展液压缸403、钢丝404、弹簧405、伞状机构406、钩针407、转丝电机408和伸展连杆409，动臂液压缸401一端铰接在机身1上，动臂液压缸401另一端铰接在动臂连杆402上，动臂液压缸401与动臂连杆402的铰接处还铰接有伸展液压缸403，伸展液压缸403的活塞杆一端安装有伞状机构406，伞状机构406另一端安装有钩针407，伸展液压缸403的活塞杆上安装有转丝电机408，伸展液压缸403的活塞杆内设有弹簧405，伸展液压缸403的活塞杆内还设有钢丝404，钢丝404一端缠绕在转丝电机408上，另一端穿过弹簧405与钩针407相连，伸展液压缸403缸体上铰接有伸展连杆409，伸展连杆409另一端铰接在机身1上，，通过机械定位系统4进行准确定位，使本发明精准高效的进行作业。
机身1内壁设有耐压壳体，耐压壳体与机身1紧密贴合，耐压壳体具有很大的耐压性，耐压壳体能使机身1承受更大的水压，使采矿机器人在很深的情况下，仍能安全的进行作业，保证采矿机器人的安全。
非对称式Y型连杆305沿着以液控进排水系统3中心轴为圆周的方向均匀分布，使液控进排水系统3运行更加稳定有序，从而使采矿机器人浮游运动中更加平稳安全。
蓄水室103沿着以液控进排水系统3中心轴为圆周的方向均匀分布，使采矿机器人在进水及排水过程中重量分布更加均匀，让采矿机器人运行更加平稳。
工作原理：当本发明潜水工作时，前置探照灯601开启，海水从进水网310进入到进水室102内，进水网310用于过滤海水中的固体杂质，空气压缩机301压缩空气，储气室104内空气体积减少，压气板312带动长连杆306沿着储气室104往下运动，非对称式Y型连杆305在长连杆306的带动下，偏向储气室104一端压下，由杠杆原理，非对称式Y型连杆305偏向蓄水室103一端翘起，翘起端带动短连杆307与浮水板309往上运动，蓄水室103吸水，海水从吸水口进入到蓄水室103，当达到所要求的深度时，空气压缩机301停止运作，吸水停止，同时控制液压油流向液压缸(311)的左腔室，液封板308在液压缸311杆的推动下把进水口堵住，本发明的采矿机器人悬浮在固定水位；需上浮时，控制液压油流向液压缸(311)的右腔室，液封板308在液压缸311杆的快速拉动下回程，进水口打开，气泵302运作，空气被抽进储气室103内，随着储气室103内气体体积的增大，推动压气板312跟长连杆306往上运动，长连杆306运动使偏向储气室104一端的非对称式Y型连杆305翘起，偏向蓄水室103一端压下，浮水板309跟短连杆307往下运动，海水被挤压排出蓄水室103，实现上浮动作；在海底进行采矿作业时，三个机械定位系统4运作，控制液压油输送到动臂液压缸401的上腔室，下腔室的液压油流回油箱710，动臂液压缸401杆运动，推动伸展液压缸403沿动臂液压缸401杆顶端的铰链处转动，在动臂连杆402跟伸展连杆409的限制下，动臂液压缸401跟伸展液压缸403最终形成一直线，伸展液压缸403液压系统开始运作，液压油流向伸展液压缸403的上腔室，伸展液压缸403杆推出，将钩针407扎向指定的地点，转丝电机408转动，钢丝404在转丝电机的带动下，克服弹簧405的弹力将钩针407往回缩，伞状机构406撑开，稳稳地固定在淤泥中，三爪多自由度机械手501和震动破碎装置502在工作区中工作，采集矿石；当采集完毕，转丝电机408运动，钢丝404伸长，在弹簧405的弹力作用下，钢丝404拉直，伞状机构407复原，伸展液压缸403杆回程，动臂液压缸401回程，三个机械定位系统4回复到原来的布置；当机器人在海中移动时，推动系统运作，主螺旋推进器201转动，本发明的采矿机器人发生位移，需要发生方向的变化时，两边的侧螺旋推进器202转动，从而使本发明的采矿机器人向指定方向偏移，运动方向发生变化。
机械定位系统4的伸展液压缸403的液压控制系统运作过程为：当方向控制阀709处于左边位置，伸展液压缸403处于空载时，定量液压泵707与变量液压泵708同时工作，输出的低压高流量液压油经过液控单向阀704进入到伸展液压缸403的上腔室，推动伸展液压缸403杆移动，伸展液压缸403下腔液压油经减压阀705流回油箱710；伸展液压缸403受到负载时，定量液压泵707工作，变量液压泵708的液压油通过溢流阀706流回油箱710，当负载压力大于顺序阀701的调定压力时，顺序阀701打开，高压低流量的液压油经顺序阀701进入到增压缸703的左腔室，推动挡板，使右边腔室的液压油压力增加，达到增压的作用，从而使伸展液压缸403能带动负载，增压缸703中腔中多余的液压油流回油箱710，伸展液压缸403下腔室的液压油经减压阀705直接流回油箱710，当方向控制阀709处于中间位置时，液压油直接从溢流阀706流回油箱710，伸展液压缸403保持不动，当方向控制阀709处于右边位置时，液压油先从顺序阀701流向单向阀702再流向伸展液压缸403的下腔，伸展液压缸403杆回程，伸展液压缸403上腔液压油流向增压缸703的右腔室，左腔室的部分液压油经单向阀702流回油箱710，与此同时，增压缸703的中腔形成真空状态，其中的液压油流向增压缸703的中腔，液控单向阀704打开，伸展液压缸403中上腔的液压油经液控单向阀704流回油箱710。
以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (3)
1.一种浮游式深海自动采矿机器人，包括有机身(1)、推进系统、液控进排水系统(3)、集矿系统、照明探测系统和液压控制系统，推进系统、液控进排水系统(3)、集矿系统、照明探测系统和液压控制系统都安装在机身(1)上，推进系统包括一个主螺旋推进器(201)和两个侧螺旋推进器(202)，两个侧螺旋推进器(202)分别安装在机身(1)的左右两侧，主螺旋推进器(201)安装在机身(1)的尾部，集矿系统包括三爪多自由度机械手(501)和震动破碎装置(502)，三爪多自由度机械手(501)和震动破碎装置(502)并列地安装在机身(1)前部，照明探测系统包括前置探照灯(601)和声呐探测器(602)，前置探照灯(601)和声呐探测器(602)都安装在机身(1)前部，液压控制系统安装在机身(1)内部，其特征在于，机身(1)内包括有活动室(101)、进水室(102)、蓄水室(103)、储气室(104)和动力室，活动室(101)位于机身(1)内前部，进水室(102)、蓄水室(103)和储气室(104)都位于机身(1)内上部，进水室(102)、蓄水室(103)和储气室(104)从左往右依次排布，动力室又分为排水动力室(105)和推进动力室(106)，排水动力室(105)和推进动力室(106)都位于机身(1)内尾部，排水动力室(105)和推进动力室(106)从左往右依次排布，还包括有活动门(107)，活动门(107)位于活动室(101)上方，活动门(107)与机身(1)铰接；液控进排水系统(3)包括有空气压缩机(301)、气泵(302)、圆环端盖(303)、圆端盖(304)、非对称式Y型连杆(305)、长连杆(306)、短连杆(307)、液封板(308)、浮水板(309)、进水网(310)、液压缸(311)和压气板(312)，液控进排水系统(3)安装在机身(1)上部，液压缸(311)一端铰接在机身(1)上，液压缸(311)另一端铰接在液封板(308)上，液封板(308)位于进水室(102)内，并连接在进水室(102)侧壁的径向滑动轨道上，非对称式Y型连杆(305)底部铰接在机身(1)上，非对称式Y型连杆(305)上部两端分别铰接在短连杆(307)和长连杆(306)上，短连杆(307)另一端铰接在浮水板(309)上，浮水板(309)位于蓄水室(103)内，并连接在蓄水室(103)侧壁的竖直滑动导轨上，长连杆(306)另一端铰接在压气板(312)上，压气板(312)位于储气室(104)内，并连接在储气室(104)内的竖直滑动导轨上，圆环端盖(303)位于液压缸(311)的上端，圆环端盖(303)与机身(1)螺纹连接，进水网(310)位于进水室(102)上方，进水网(310)与机身(1)螺纹连接，圆端盖(304)位于蓄水室(103)与储气室(104)的上方，圆端盖(304)与机身(1)螺纹连接，空气压缩机(301)位于排水动力室(105)内，空气压缩机(301)与机身(1)螺纹连接，气泵(302)位于排水动力室(105)内，气泵(302)与机身(1)螺纹连接，空气压缩机(301)的进气口与储气室(104)相连，空气压缩机(301)的出气口与气泵(302)的进气口相连，气泵(302)的出气口与储气室(104)相连；还包括有三个相同的机械定位系统(4)，三个机械定位系统(4)分别安装在机身(1)底部的前方左侧、前方右侧和后方中侧，机械定位系统(4)包括有动臂液压缸(401)、动臂连杆(402)、伸展液压缸(403)、钢丝(404)、弹簧(405)、伞状机构(406)、钩针(407)、转丝电机(408)和伸展连杆(409)，动臂液压缸(401)一端铰接在机身(1)上，动臂液压缸(401)另一端铰接在动臂连杆(402)上，动臂液压缸(401)与动臂连杆(402)的铰接处还铰接有伸展液压缸(403)，伸展液压缸(403)的活塞杆一端安装有伞状机构(406)，伞状机构(406)另一端安装有钩针(407)，伸展液压缸(403)的活塞杆上安装有转丝电机(408)，伸展液压缸(403)的活塞杆内设有弹簧(405)，伸展液压缸(403)的活塞杆内还设有钢丝(404)，钢丝(404)一端缠绕在转丝电机(408)上，另一端穿过弹簧(405)与钩针(407)相连，伸展液压缸(403)缸体上铰接有伸展连杆(409)，伸展连杆(409)另一端铰接在机身(1)上；机身(1)内壁设有耐压壳体，耐压壳体与机身(1)紧密贴合。
2.根据权利要求1所述的一种浮游式深海自动采矿机器人，其特征在于，非对称式Y型连杆(305)沿着以液控进排水系统(3)中心轴为圆周的方向均匀分布。
3.根据权利要求1所述的一种浮游式深海自动采矿机器人，其特征在于，蓄水室(103)沿着以液控进排水系统(3)中心轴为圆周的方向均匀分布。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180302 |