CN106697233B - 水下搜救机器人以及发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水下搜救机器人以及发电装置，其水下搜救机器人包括设置在水面上的遥控操纵平台、位于水中的耐压艇体、设置在耐压艇体上的锚、设置在耐压艇体上且用于与遥控操纵平台无线通讯的通讯天线、设置在耐压艇体尾部内腔中的尾压载水舱、水平设置在耐压艇体尾部的五叶侧斜桨、分别设置在尾压载水舱外侧壁上的稳定翼与X型舵；本发明设计合理、结构紧凑且使用方便。

Description

水下搜救机器人以及发电装置
技术领域
本发明涉及水下搜救机器人以及发电装置。
背景技术
目前，在人员溺水时间较长或贵重物品打捞过程中，由救援人员在水中游泳的方式进行寻找，或乘坐舟艇在水面游行寻找，不但耽误时间，而且救援人员长时间在水中游泳，给自身也带来一定危险，特别是人员掉入城市排水管道中救援人员几乎不能进去搜寻。
发明内容
针对上述内容，本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便的水下搜救机器人以及发电装置；详细解决的技术问题以及取得有益效果在后述内容以及结合具体实施方式中内容具体描述。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
一种水下搜救机器人，包括设置在水面上的遥控操纵平台、位于水中的耐压艇体、设置在耐压艇体上的锚、设置在耐压艇体上且用于与遥控操纵平台无线通讯的通讯天线、设置在耐压艇体尾部内腔中的尾压载水舱、水平设置在耐压艇体尾部的五叶侧斜桨、分别设置在尾压载水舱外侧壁上的稳定翼与X型舵、设置在耐压艇体尾底部的尾纵倾平衡水舱、设置在耐压艇体内且用于驱动五叶侧斜桨的推进电机、设置在耐压艇体内且用于提供电能的电池组、设置在耐压艇体中底部的浮力调整水舱、设置在耐压艇体首底部的首纵倾平衡水舱以及设置在耐压艇体首部的首压载水舱；
在耐压艇体上分别设置有处理器、环境传感器、摄像头、导航定位装置以及金属探测器，环境传感器、摄像头、导航定位装置以及金属探测器分别与处理器电连接，处理器通过通讯天线与遥控操纵平台电连接，遥控操纵平台将处理器传送的信号成像在可视屏幕上。
作为上述技术方案的进一步改进：
在耐压艇体上设置有发电装置；所述发电装置包括设置在耐压艇体上的固定壳体、下端设置在固定壳体上端止口内且相对于固定壳体转动的转动壳体、设置在转动壳体与固定壳体之间的压力轴承、水平设置在转动壳体上的发电桨、竖直设置在转动壳体内的旋转轴、设置在发电桨的轴端部与旋转轴之间的伞齿轮组、竖直设置在固定壳体内的发电机、设置在发电机的输出轴与旋转轴之间的通电连接的发电离合器、通过键连接设置在转动壳体外侧壁上的从动齿圈、竖直设置在耐压艇体上的角度控制电机、设置在角度控制电机输出轴上且与从动齿圈啮合的主动齿轮、设置在转动壳体一侧的角度支撑架、设置在角度支撑架与角度控制电机输出轴顶部之间的断电制动连接的角度控制离合器、设置在角度支撑架上的水流方向标、用于感应水流方向标的输出轴转动角度的转角传感器、转角传感器将检测到水流方向传送给处理器，处理器连接有电机控制器，电机控制器控制角度控制电机的输出轴旋转角度。
环境传感器为水温传感器、水质监测传感器和/或水流传感器。
一种用于水下搜救机器人的发电装置， 包括设置在耐压艇体上的固定壳体、下端设置在固定壳体上端止口内且相对于固定壳体转动的转动壳体、设置在转动壳体与固定壳体之间的压力轴承、水平设置在转动壳体上的发电桨、竖直设置在转动壳体内的旋转轴、设置在发电桨的轴端部与旋转轴上的伞齿轮组、竖直设置在固定壳体内的发电机、设置在发电机的输出轴与旋转轴之间的通电连接的发电离合器、通过键连接设置在转动壳体外侧壁上的从动齿圈、竖直设置在耐压艇体上的角度控制电机、设置在角度控制电机输出轴上且与从动齿圈啮合的主动齿轮、设置在转动壳体一侧的角度支撑架、设置在角度支撑架与角度控制电机输出轴顶部之间的断电制动连接的角度控制离合器、设置在角度支撑架上的水流方向标、与水流方向标的输出轴转动角度对应的转角传感器、转角传感器将检测到水流方向传送给处理器，处理器连接有电机控制器，电机控制器控制角度控制电机的输出轴旋转角度。
作为上述技术方案的进一步改进：
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、本发明可以直接进入水中搜寻溺水人员或物品。
2、环境传感器探测到的水质成分，如有毒物质等，为救援人员下水实施救援所采取的保护措施提供依据。
3、该机器人由于其体型比人体要小，它能够深入到人员不能进入到的比较狭隘的场所进行搜寻，进一步扩展了搜寻范围。
本发明的有益效果不限于此描述，为了更好的便于理解，在具体实施方式部分进行了更佳详细的描述。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的改进结构示意图。
其中：1、耐压艇体；2、锚；3、通讯天线；4、尾压载水舱；5、稳定翼；6、X型舵；7、五叶侧斜桨；8、尾纵倾平衡水舱；9、推进电机；10、电池组；11、浮力调整水舱；12、环境传感器；13、首纵倾平衡水舱；14、摄像头；15、首压载水舱；16、导航定位装置；17、金属探测器；18、可视屏幕；19、遥控操纵平台；20、固定壳体；21、转动壳体；22、发电桨；23、伞齿轮组；24、旋转轴；25、发电离合器；26、发电机；27、从动齿圈；28、主动齿轮；29、角度控制电机；30、角度控制离合器；31、角度支撑架；32、水流方向标；33、处理器；34、电机控制器。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的水下搜救机器人，包括设置在水面上的遥控操纵平台19、位于水中的耐压艇体1、设置在耐压艇体1上的锚2、设置在耐压艇体1上且用于与遥控操纵平台19无线通讯的通讯天线3、设置在耐压艇体1尾部内腔中的尾压载水舱4、水平设置在耐压艇体1尾部的五叶侧斜桨7、分别设置在尾压载水舱4外侧壁上的稳定翼5与X型舵6、设置在耐压艇体1尾底部的尾纵倾平衡水舱8、设置在耐压艇体1内且用于驱动五叶侧斜桨7的推进电机9、设置在耐压艇体1内且用于提供电能的电池组10、设置在耐压艇体1中底部的浮力调整水舱11、设置在耐压艇体1首底部的首纵倾平衡水舱13以及设置在耐压艇体1首部的首压载水舱15；
在耐压艇体1上分别设置有处理器33、环境传感器12、摄像头14、导航定位装置16以及金属探测器17，环境传感器12、摄像头14、导航定位装置16以及金属探测器17分别与处理器33电连接，处理器33通过通讯天线3与遥控操纵平台19电连接，遥控操纵平台19将处理器33传送的信号成像在可视屏幕18上。
在耐压艇体1上设置有发电装置；发电装置包括设置在耐压艇体1上的固定壳体20、下端设置在固定壳体20上端止口内且相对于固定壳体20转动的转动壳体21、设置在转动壳体21与固定壳体20之间的压力轴承、水平设置在转动壳体21上的发电桨22、竖直设置在转动壳体21内的旋转轴24、设置在发电桨22的轴端部与旋转轴24之间的伞齿轮组23、竖直设置在固定壳体20内的发电机26、设置在发电机26的输出轴与旋转轴24之间的通电连接的发电离合器25、通过键连接设置在转动壳体21外侧壁上的从动齿圈27、竖直设置在耐压艇体1上的角度控制电机29、设置在角度控制电机29输出轴上且与从动齿圈27啮合的主动齿轮28、设置在转动壳体21一侧的角度支撑架31、设置在角度支撑架31与角度控制电机29输出轴顶部之间的断电制动连接的角度控制离合器30、设置在角度支撑架31上的水流方向标32、用于感应水流方向标32的输出轴转动角度的转角传感器、转角传感器将检测到水流方向传送给处理器33，处理器33连接有电机控制器34，电机控制器34控制角度控制电机29输出轴的旋转角度。发电机26与电池组10电连接。
环境传感器12为水温传感器、水质监测传感器和/或水流传感器。
如图2，本实施例的用于水下搜救机器人的发电装置， 包括设置在耐压艇体1上的固定壳体20、下端设置在固定壳体20上端止口内且相对于固定壳体20转动的转动壳体21、设置在转动壳体21与固定壳体20之间的压力轴承、水平设置在转动壳体21上的发电桨22、竖直设置在转动壳体21内的旋转轴24、设置在发电桨22的轴端部与旋转轴24上的伞齿轮组23、竖直设置在固定壳体20内的发电机26、设置在发电机26的输出轴与旋转轴24之间的通电连接的发电离合器25、通过键连接设置在转动壳体21外侧壁上的从动齿圈27、竖直设置在耐压艇体1上的角度控制电机29、设置在角度控制电机29输出轴上且与从动齿圈27啮合的主动齿轮28、设置在转动壳体21一侧的角度支撑架31、设置在角度支撑架31与角度控制电机29输出轴顶部之间的断电制动连接的角度控制离合器30、设置在角度支撑架31上的水流方向标32、与水流方向标32的输出轴转动角度对应的转角传感器、转角传感器将检测到水流方向传送给处理器33，处理器33连接有电机控制器34，电机控制器34控制角度控制电机29输出轴的旋转角度。
当需要进行水下搜救时，可将水下搜救机器人放入水中，在遥控操纵平台上操作将其潜入水下适合的位置，由摄像头和环境传感器搜集到的相关视频和数据传输到可视屏幕上，并且导航定位装置定位出其具体位置，以便给救援人员下水实话救援提供准确位置和信息。
工作原理：该机器人主要是在电池组10带动推进电机9的作用下，推动其在水中前进，并且通过遥控操纵台19通过通讯天线3控制其首尾压载水舱15使其潜入水下通过摄像头14进行拍摄和测量工作，其摄像头14拍摄到的物体和环境传感器12测量到的环境数据实时传输到可视屏幕18上，导航定位装置16同时将其所处的位置传输到可视屏幕18上。五叶侧斜桨7用于清除其周围杂物，保证水下搜救机器人顺利在水下航行，X型舵6、锚2、稳定翼5、首纵倾平衡水舱13、尾压载水舱4、浮力调整水舱11的作用是使机器人在水下平稳移动、停留、上升或下沉等用途。当金属探测器17找到需要探测的金属物品后，机器人可以通过自带机械手（公知常识故图未画出）将其取出，或传输到可视屏幕18上，救援人员可以准确下水取物。
使用范围：主要用于人员溺水时间较长、贵重物品掉入江河湖泊、或人员不慎掉入城市排水管道中等情况时进行水下搜救，快速找到具体位置，为救援人员准确实施救援提供帮助，避免救援人员盲目搜救给自身带来危险，且贻误救援时机。
为了提高机器人的潜水时间，从而提高工作效率，避免反复跟换电池，利用水流发电，当水流流动时候，水流方向标32沿水流方向转动，通过转角传感器得知其转动的角度，并将信号反馈给处理器33，处理器33通过电机控制器34带动角度控制电机29旋转，处理器33通过开关电路（可控硅、继电器等）实现角度控制离合器30通电，从而克服弹簧回复力，使得角度控制电机29不制动，从而通过主动齿轮28-从动齿圈27带动转动壳体21转动相应的角度使得发电桨22正对着水流方向（此时发电离合器25断电断开），然后通过时间控制器或伺服控制，处理器33通过开关电路（可控硅、继电器等）实现角度控制离合器30断电，使得转动壳体21方向固定；然后处理器33通过开关电路（可控硅、继电器等）实现发电离合器25接通，发电桨22-伞齿轮组23-旋转轴24-发电机26实现利用水流给电池组充电，从而增加了续航时间。
当不需要发电的时候，发电离合器25断开，实现发电桨22空转。
本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。
本发明充分描述是为了更加清楚的公开，而对于现有技术就不在一一例举。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本发明的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种水下搜救机器人，其特征在于：包括设置在水面上的遥控操纵平台(19)、位于水中的耐压艇体(1)、设置在耐压艇体(1)上的锚(2)、设置在耐压艇体(1)上且用于与遥控操纵平台(19)无线通讯的通讯天线(3)、设置在耐压艇体(1)尾部内腔中的尾压载水舱(4)、水平设置在耐压艇体(1)尾部的五叶侧斜桨(7)、分别设置在尾压载水舱(4)外侧壁上的稳定翼(5)与X型舵(6)、设置在耐压艇体(1)尾底部的尾纵倾平衡水舱(8)、设置在耐压艇体(1)内且用于驱动五叶侧斜桨(7)的推进电机(9)、设置在耐压艇体(1)内且用于提供电能的电池组(10)、设置在耐压艇体(1)中底部的浮力调整水舱(11)、设置在耐压艇体(1)首底部的首纵倾平衡水舱(13)以及设置在耐压艇体(1)首部的首压载水舱(15)；
在耐压艇体(1)上分别设置有处理器(33)、环境传感器(12)、摄像头(14)、导航定位装置(16)以及金属探测器(17)，环境传感器(12)、摄像头(14)、导航定位装置(16)以及金属探测器(17)分别与处理器(33)电连接，处理器(33)通过通讯天线(3)与遥控操纵平台(19)电连接，遥控操纵平台(19)将处理器(33)传送的信号成像在可视屏幕(18)上；
在耐压艇体(1)上设置有发电装置；所述发电装置包括设置在耐压艇体(1)上的固定壳体(20)、下端设置在固定壳体(20)上端止口内且相对于固定壳体(20)转动的转动壳体(21)、设置在转动壳体(21)与固定壳体(20)之间的压力轴承、水平设置在转动壳体(21)上的发电桨(22)、竖直设置在转动壳体(21)内的旋转轴(24)、设置在发电桨(22)的轴端部与旋转轴(24)之间的伞齿轮组(23)、竖直设置在固定壳体(20)内的发电机(26)、设置在发电机(26)的输出轴与旋转轴(24)之间的通电连接的发电离合器(25)、通过键连接设置在转动壳体(21)外侧壁上的从动齿圈(27)、竖直设置在耐压艇体(1)上的角度控制电机(29)、设置在角度控制电机(29)输出轴上且与从动齿圈(27)啮合的主动齿轮(28)、设置在转动壳体(21)一侧的角度支撑架(31)、设置在角度支撑架(31)与角度控制电机(29)输出轴顶部之间的断电制动连接的角度控制离合器(30)、设置在角度支撑架(31)上的水流方向标(32)、用于感应水流方向标(32)的输出轴转动角度的转角传感器、转角传感器将检测到水流方向传送给处理器(33)，处理器(33)连接有电机控制器(34)，电机控制器(34)控制角度控制电机(29)的输出轴旋转角度；
环境传感器(12)为水温传感器、水质监测传感器和/或水流传感器。
2.一种用于水下搜救机器人的发电装置，其特征在于: 包括设置在耐压艇体(1)上的固定壳体(20)、下端设置在固定壳体(20)上端止口内且相对于固定壳体(20)转动的转动壳体(21)、设置在转动壳体(21)与固定壳体(20)之间的压力轴承、水平设置在转动壳体(21)上的发电桨(22)、竖直设置在转动壳体(21)内的旋转轴(24)、设置在发电桨(22)的轴端部与旋转轴(24)上的伞齿轮组(23)、竖直设置在固定壳体(20)内的发电机(26)、设置在发电机(26)的输出轴与旋转轴(24)之间的通电连接的发电离合器(25)、通过键连接设置在转动壳体(21)外侧壁上的从动齿圈(27)、竖直设置在耐压艇体(1)上的角度控制电机(29)、设置在角度控制电机(29)输出轴上且与从动齿圈(27)啮合的主动齿轮(28)、设置在转动壳体(21)一侧的角度支撑架(31)、设置在角度支撑架(31)与角度控制电机(29)输出轴顶部之间的断电制动连接的角度控制离合器(30)、设置在角度支撑架(31)上的水流方向标(32)、与水流方向标(32)的输出轴转动角度对应的转角传感器、转角传感器将检测到水流方向传送给处理器(33)，处理器(33)连接有电机控制器(34)，电机控制器(34)控制角度控制电机(29) 的输出轴的旋转角度。
3.根据权利要求2所述的用于水下搜救机器人的发电装置，其特征在于:所述耐压艇体(1)包括设置在水面上的遥控操纵平台(19)、位于水中的耐压艇体(1)、设置在耐压艇体(1)上的锚(2)、设置在耐压艇体(1)上且用于与遥控操纵平台(19)无线通讯的通讯天线(3)、设置在耐压艇体(1)尾部内腔中的尾压载水舱(4)、水平设置在耐压艇体(1)尾部的五叶侧斜桨(7)、分别设置在尾压载水舱(4)外侧壁上的稳定翼(5)与X型舵(6)、设置在耐压艇体(1)尾底部的尾纵倾平衡水舱(8)、设置在耐压艇体(1)内且用于驱动五叶侧斜桨(7)的推进电机(9)、设置在耐压艇体(1)内且用于提供电能的电池组(10)、设置在耐压艇体(1)中底部的浮力调整水舱(11)、设置在耐压艇体(1)首底部的首纵倾平衡水舱(13)以及设置在耐压艇体(1)首部的首压载水舱(15)；
在耐压艇体(1)上分别设置有处理器(33)、环境传感器(12)、摄像头(14)、导航定位装置(16)以及金属探测器(17)，环境传感器(12)、摄像头(14)、导航定位装置(16)以及金属探测器(17)分别与处理器(33)电连接，处理器(33)通过通讯天线(3)与遥控操纵平台(19)电连接，遥控操纵平台(19)将处理器(33)传送的信号成像在可视屏幕(18)上。
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