CN106741763B - 一种迷你水下观测型机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种迷你水下观测型机器人装置，包括艇身、和驱动该装置运动的驱动机构；艇身为水平放置的圆柱形，艇身两端设置有开口，开口上安装有玻璃罩，玻璃罩内设置有摄像机；所述驱动机构包括两个动力电机以及两个沉浮电机；两个动力电机对称固定于艇身两侧，两个沉浮电机对称固定于艇身两侧；所述艇身下方的两侧设置有起落架，起落架通过一下连接脚与艇身外表面固定连接。该迷你水下观测型机器人装置可以实现在高度危险环境、被污染环境以及低可见度的水域代替人工在水下长时间作业，行驶灵活，且能够自我清洁，拍摄效果好。

Description

一种迷你水下观测型机器人
技术领域
本发明涉及一种迷你水下观测型机器人装置，属于水下机器人技术领域。
背景技术
随着人口数量的增长和科学技术水平的不断提高，机器人的应用领域也逐渐从人工环境扩展到了水下，人类已把海洋领域作为生存和发展的新领域，从而使水下机器人具有更加广阔的应用前景。
水下机器人可用于石油开采、海底矿藏调查、救捞作业、管道敷设和检查、电缆铺设和检查、海上养殖、江河水库的大坝检查及军事等领域。水下机器人工作在充满未知和挑战的海洋环境中，海风、海浪、洋流、深水压等各种复杂的海洋环境对机器人的运动和控制干扰严重，使得水下机器人的姿态控制和运动十分困难，这是与陆地机器人最大的不同，也是目前阻碍水下机器人发展的主要因素。
缆控水下观测机器人是一种载有摄像系统或者操作手的水下机器人，该机器人具有螺旋桨推进器，可以实现多自由度的水下运动控制，同时，机器人顶部设置有一根与水面操控单元互联的脐带缆，脐带缆可以完成控制指令、图像信息和电能的传输。缆控水下观测机器人具有广泛的应用，如水下搜救、水下作业，水下测量等。缆控水下机器人形式多样，根据排水量等级不同可以分为微型、小型、中型和大型四类；根据是否安装有操作臂(缆控水下机器人都载有视频获取系统)可以分为观察型和作业型两类；根据主体结构形式不同可以分为耐压壳式和框架式两类。
但目前的适用于浅水工作的观测型机器人装置主要的问题在于：在水下遇到海草或海洋生物等黏在外表面没有很好的解开缠绕或自洁措施，这样会严重影响拍摄的效果，且不够灵活。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种适用于水下实时拍照、视频监测及情况反馈的无人有缆的迷你水下观测型机器人装置，该迷你水下观测型机器人装置可以实现在高度危险环境、被污染环境以及低可见度的水域代替人工在水下长时间作业，行驶灵活，且能够自我清洁，拍摄效果好。
本发明的技术方案如下：
一种迷你水下观测型机器人装置，包括艇身、和驱动该装置运动的驱动机构；艇身为水平放置的圆柱形，艇身两端设置有开口，开口上安装有玻璃罩，玻璃罩内设置有摄像机；所述驱动机构包括两个动力电机以及两个沉浮电机；两个动力电机对称固定于艇身两侧，两个沉浮电机对称固定于艇身两侧；所述艇身下方的两侧设置有起落架，起落架通过一下连接脚与艇身外表面固定连接；所述的迷你水下观测型机器人装置，还包括防护清洁机构，防护清洁机构包括贴合设置在艇身外壁的气动层和设置在艇身内的压缩气罐，艇身两端与气动层密封设置，艇身与气动层之间设置有气体空间，所述气动层沿着艇身外壁开设有螺旋风道，螺旋风道由艇身外壁向外缓慢倾斜且口径逐渐减小，压缩气罐与气体空间连通。
其中，所述起落架两端设置有凸台，凸台上套设有配重块，凸台外端面固定一用于固定配重块的伸缩卡件。
其中，所述伸缩卡件包括卡件壳体，卡件壳体四周设置有多个与卡件壳体连通的伸缩杆套，卡件壳体内设置有电磁铁，伸缩杆套内部末端固定有磁性件，伸缩杆套内设置有弹簧，弹簧一端和磁性件固定连接，另一端和电磁铁固定连接。
其中，所述的迷你水下观测型机器人装置，还包括控制器，所述艇身上设置有姿态传感器，所述控制器分别和姿态传感器、动力电机以及沉浮电机电信号连接；姿态传感器将不稳定信号传输给控制器，控制器调控动力电机和沉浮电机的转速使该装置保持平衡。
其中，所述艇身上表面固定设置有配重块把手以及进线口，艇身下表面设置有防水插头出线孔。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明适用于水下实时拍照、视频监测及情况反馈；可以实现在高度危险环境、被污染环境以及低可见度的水域代替人工在水下长时间作业，且能够自我清洁，行驶灵活，拍摄效果好。
2、本发明设置有防护清洁机构，该机构能完成迷你水下观测型机器人装置周身清洁，螺旋风道螺旋式设置在吹风时可带动自转，这样使得清洁效果更好，更好解开海藻或海草等的缠绕。
3、本发明结构简单，抗干扰能力强；通过对称设置的动力电机和沉浮电机保证拍摄的稳定，使得拍摄效果更好。
4、本发明设置有配重块，根据潜水深浅的需要选择合适质量的配重块，使水下装置下沉到规定的水深，避免沉浮电机一直处于高负载状态；延长沉浮电机的使用寿命，也使得整体使用效果更好。
5、本发明设置有伸缩卡件，当遇故障时，电磁铁通电，电磁铁吸附磁性件，弹簧压缩，伸缩杆套缩短，此时该迷你水下观测型机器人装置摆动将配重块甩下，使得该迷你水下观测型机器人装置更快更方便浮出水面。
附图说明
图1为本发明的正视图；
图2为本发明的侧面结构示意图；
图3为本发明的仰视图；
图4为本发明的伸缩卡件的结构示意图；
图5为本发明的整体结构示意图。
图中附图标记表示为：
1-艇身、2-气动层、20-气体空间、23-螺旋风道、3-动力电机、4-沉浮电机、5-玻璃罩、6-起落架、60-凸台、61-伸缩卡件、62-卡件壳体、63-伸缩杆套、64-电磁铁、65-磁性件、66-弹簧、7-下连接脚、8-配重块、9-配重块把手、10-进线口、11-防水插头出线孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
参见图1、图2和图5，一种迷你水下观测型机器人装置，包括艇身1、防护清洁机构、驱动机构和控制器；艇身1为水平放置的圆柱形，艇身1两端设置有开口，开口上可拆卸安装有玻璃罩5，玻璃罩5内设置有摄像机；防护清洁机构包括贴合设置在艇身1外壁的气动层2，艇身1两端与气动层2密封设置，艇身1与气动层2之间设置有气体空间20，所述气动层2沿着艇身1外壁开设有螺旋风道23，螺旋风道23由艇身1外壁向外缓慢倾斜且口径逐渐减小，艇身1内设置有压缩气罐，压缩气罐通过气管与气体空间20连通，气管上设置有电磁阀；在使用的过程下放至水里的过程中，可能会遇到海草或海洋生物等黏在外表面，这样会影响拍摄效果，此时，电磁阀打开，气体进入气体空间20后送入螺旋风道23；根据科恩达效应，使输出的风力变大，吹出的风不但能完成迷你水下观测型机器人装置周身清洁，螺旋风道23螺旋式又可带动自转，这样使得清洁效果更好；形成风膜，又能为前进提供动力，加速更省力。控制器和摄像机通信连接，控制器和电磁阀电信号连接，控制器接收摄像机传输的信息后，若发现该装置被外物缠绕，则控制器控制打开电磁阀，使防护清洁机构工作。
参见图1、图3和图5，所述驱动机构包括两个竖直设置的动力电机3以及两个水平设置的沉浮电机4；两个动力电机3对称固定于艇身1两侧，两个沉浮电机4对称固定于艇身1两侧，动力电机3为水下装置1上下运动提供动力；沉浮电机4使水下装置1保持上下和翻滚运动的平衡且为水下装置1水平运动提供动力；艇身1下方的两侧设置有起落架6，起落架6通过一下连接脚7与艇身1外表面固定连接；艇身1上表面固定设置有配重块把手9以及进线口10，设置配重块把手9方便提起和放下迷你水下观测型机器人装置，艇身1下表面设置有防水插头出线孔11，用来连接外部电缆和电源。
参见图1、图2和图4，所述起落架6两端设置有凸台60，凸台60外端面固定一伸缩卡件61，凸台60上套设有配重块8，伸缩卡件61伸展时固定配重块8不从凸台60上脱落，伸缩卡件61收缩时，使配重块8易从凸台60甩出；根据潜水深浅的需要选择合适质量的配重块8，使水下装置1下沉到规定的水深，避免沉浮电机4一直处于高负载状态；伸缩卡件61包括卡件壳体62，卡件壳体62四周设置有多个与卡件壳体62连通的伸缩杆套63，卡件壳体62内设置有电磁铁64，伸缩杆套63内部末端固定有磁性件65，伸缩杆套63内设置有弹簧66，弹簧66一端和磁性件65固定连接，另一端和电磁铁64固定连接；电磁铁64与电源连通的电路上设置有开关，所述开关和控制器电信号连接。当该迷你水下观测型机器人装置遇故障时，电磁铁64通电，电磁铁64吸附磁性件65，弹簧66压缩，伸缩杆套63缩短，此时该迷你水下观测型机器人装置摆动将配重块8甩下，使得该迷你水下观测型机器人装置更快更方便浮出水面。
参见图5，所述艇身1上设置有姿态传感器，控制器分别和姿态传感器、动力电机3以及沉浮电机4电信号连接；当该迷你水下机器人观测系统受外界影响出现不稳定、左右晃动情况时，姿态传感器将不稳定信号传输给控制器，控制器调控动力电机3和沉浮电机4的转速使该装置保持平衡。
参见图5，所述玻璃罩5为外凸的半球形，设置在玻璃罩5内的摄像机，在整体装置的配合下能够达到上下俯仰120°，左右摇摆120°，实现摄像头的自由移动、全面观测。
本发明的工作原理：
该迷你水下观测型机器人装置放入潜水区域，根据潜水深浅的需要选择合适质量的配重块8，将配重块8安装在起落架6上，动力电机3为水下装置1上下运动提供动力；沉浮电机4使水下装置1保持上下和翻滚运动的平衡且为水下装置1水平运动提供动力；摄像机将拍摄到的图片画面信息传输给控制器，控制器将所有获得的资料经过整理，发送到特定存储区域并贮存在资料库里。当摄像机拍摄的画面有外物粘附在玻璃罩5表面时，防护清洁机构工作，电磁阀打开，气体从压缩气罐进入气体空间20后送入螺旋风道23；根据科恩达效应，使输出的风力变大，吹出的风不但能完成迷你水下观测型机器人装置周身清洁，螺旋风道23螺旋式又可带动自转，这样使得清洁效果更好，更好解开缠绕。当摄像机不能正常输送信息时，控制器控制开关打开，电磁铁64通电，电磁铁64吸附磁性件65，弹簧66压缩，伸缩杆套63缩短，此时该迷你水下观测型机器人装置摆动将配重块8甩下，使得该迷你水下观测型机器人装置更快更方便浮出水面，来进行维修。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种迷你水下观测型机器人装置，其特征在于：包括艇身(1)、和驱动该装置运动的驱动机构；艇身(1)为水平放置的圆柱形，艇身(1)两端设置有开口，开口上安装有玻璃罩(5)，玻璃罩(5)内设置有摄像机；所述驱动机构包括两个动力电机(3)以及两个沉浮电机(4)；两个动力电机(3)对称固定于艇身(1)两侧，两个沉浮电机(4)对称固定于艇身(1)两侧；所述艇身(1)下方的两侧设置有起落架(6)，起落架(6)通过一下连接脚(7)与艇身(1)外表面固定连接；还包括防护清洁机构，防护清洁机构包括贴合设置在艇身(1)外壁的气动层(2)和设置在艇身(1)内的压缩气罐，艇身(1)两端与气动层(2)密封设置，艇身(1)与气动层(2)之间设置有气体空间(20)，所述气动层(2)沿着艇身(1)外壁开设有螺旋风道(23)，螺旋风道(23)由艇身(1)外壁向外缓慢倾斜且口径逐渐减小，压缩气罐与气体空间(20)连通。
2.根据权利要求1所述的迷你水下观测型机器人装置，其特征在于：所述起落架(6)两端设置有凸台(60)，凸台(60)上套设有配重块(8)，凸台(60)外端面固定一用于固定配重块(8)的伸缩卡件(61)。
3.根据权利要求2所述的迷你水下观测型机器人装置，其特征在于：所述伸缩卡件(61)包括卡件壳体(62)，卡件壳体(62)四周设置有多个与卡件壳体(62)连通的伸缩杆套(63)，卡件壳体(62)内设置有电磁铁(64)，伸缩杆套(63)内部末端固定有磁性件(65)，伸缩杆套(63)内设置有弹簧(66)，弹簧(66)一端和磁性件(65)固定连接，另一端和电磁铁(64)固定连接。
4.根据权利要求3所述的迷你水下观测型机器人装置，其特征在于：还包括控制器，所述艇身(1)上设置有姿态传感器，所述控制器分别和姿态传感器、动力电机(3)以及沉浮电机(4)电信号连接；姿态传感器将不稳定信号传输给控制器，控制器调控动力电机(3)和沉浮电机(4)的转速使该装置保持平衡。
5.根据权利要求1所述的迷你水下观测型机器人装置，其特征在于：所述艇身(1)上表面固定设置有配重块把手(9)以及进线口(10)，艇身(1)下表面设置有防水插头出线孔(11)。
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