CN107264749B - 一种水下取物机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种水下取物机器人，包括载体部分，所述载体部分包括顶壳，所述顶壳一侧连接有圆弧板，所述载体部分还包括两块侧板，所述侧板与所述圆弧板弧面贴合，两块侧板通过推进器支座连接，所述侧板内侧还凸出有电池舱固定架一以及密封舱固定座。本水下取物机器人能够通过增加垂直方向舵机的控制从而使得机器在水下的运动更加灵活；通过控制密封舱内的舵机改变摄像头拍摄的角度，从而增大了拍摄的范围；通过改进传统经济的密封方式，使得密封舱可人工开启以便更换内部的元件，避免了遇到控制及拍摄问题时无法安全拆卸密封舱从而导致的整个密封舱作废的问题。

Description

一种水下取物机器人
技术领域
本发明涉及水下探测领域，尤其涉及到一种水下取物机器人。
背景技术
现如今的普通群众对于控制的探索使得无人机很火，可以预见下一个发展的方向就是对于湖泊以及海洋的探索。现如今的水下机器人市场也相对成熟，但是目前的瓶颈是由于市场上的水下机器人一般具备的功能比较多，且目标对象大都是科研方向，往往不经济、不实用。
目前水下机器人主要采用的结构方案包括水平推进器、垂直舵、防水电子舱、动力舱和电源舱组成。采用水平推进器的正转反转实现机器的前进和后退，采用机器本身的重量下沉，采用垂直舵来改变机器的运动方向、机器的上升和下潜以及机器拍摄视角的变换。目前的水下机器人的防水舱一般采用高精密配合的零件或是采用完全封死的方式实现IP68的防水等级。
这些现有技术存在如下缺陷：
目前的水下机器人只能水下前进的过程中采用控制垂直舵的方式改变运动方向，难以实现垂直上浮和下沉；并且这一类的水下机器人摄像头的视角单一，转换视角只能不断调试机器的位姿，耗费时间和电源电量；采用目前水下机器人密封舱密封方式的前者需要花费大量资金，后者当密封舱内部元件有所损坏时往往整个密封舱都要作废；只具备观测功能，能力单一。
因此，我们有必要对这样一种结构进行改善，以克服上述缺陷。
发明内容
本发明通过浏览工业级的水下机器人的资料以及研究了空中无人机，整合了两个的特点，以空中无人机为基础，解决了密封以及螺旋桨推力等问题，以此达到本发明以低成本安全地完成对于水下的探索。
本发明意在改善上述局限性，使得水下机器人的运动更加灵活，机器的拍摄视角可以在假期保持悬停状态下发生转换，采用在经济、安全的密封条件下，使得密封舱可拆卸以完成对其中电子设备检修和更换的方案，增加了机械手爪，使得机器可以抓取小型物件，从而提出的一种水下取物机器人。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种水下取物机器人，包括载体部分，所述载体部分包括顶壳，所述顶壳一侧连接有圆弧板，所述载体部分还包括两块侧板，所述侧板与所述圆弧板弧面贴合，两块侧板通过推进器支座连接，所述侧板内侧还凸出有电池舱固定架一以及密封舱固定座；
所述推进器支座包括主体板，所述主体板表面开设有两个水平推进器凹孔，所述主体板左右两侧上端凸出有电池舱固定架二，所述电池舱固定架二处具有圆形通孔一，所述主体板中间部位上端还固定有L形垂直推进器支架，所述垂直推进器支架表面具有垂直推进器凹孔；
所述水平推进器凹孔内固定有水平推进器，所述垂直推进器凹孔内固定有垂直推进器，电池舱一端固定于电池舱固定架一处，电池舱另一端固定于电池舱固定架二处，密封舱固定于密封舱固定座处；
所述密封舱内固定有密封舱支架，所述密封舱支架包括主板安装板，所述主板安装板左右两侧均凸出有插接件，所述主板安装板左右两侧均通过插接件连接有安装侧板，所述主板安装板表面通过舵机一安装板安装有舵机一，所述舵机一安装板左右两侧还设有承接块，所述承接块处具有销轴孔，舵机一的舵盘通过连接件连接有摄像头支撑件一，所述承接块处通过销轴连接有摄像头支撑件二，所述摄像头支撑件一与相邻的摄像头支撑件二紧密连接，所述摄像头支撑件二上端固定有摄像头安装板，所述摄像头安装板处固定有摄像头；
所述顶壳底端还设有机械手爪装置，所述机械手爪装置包括舵机二和两个手爪，所述手爪包括主体弧板以及夹取部件，所述主体弧板内侧面呈齿状结构，两个主体弧板互相啮合，舵机二的转盘与其中一个手爪通过连接件连接；
所述密封舱固定座处还粘结有密封环，所述密封环表面开设有一条环形槽，所述密封舱固定座处还开设有进线口，线束一端与电池舱内的电源连接，线束另一端穿过进线口与舵机一和摄像头连接，所述密封舱与所述密封舱固定座之间通过O形密封圈密封，所述进线口处还具有环氧树脂填充。
进一步的，所述顶壳底端一侧还凸出有连接件一，所述连接件一下端与机械手抓装置连接。
进一步的，所述安装侧板包括主体杆，所述主体杆表面具有插接孔，所述主体杆外部连接有圆环；
所述安装侧板与所述主板安装板之间还通过上板连接。
进一步的，所述主板安装板、安装侧板、舵机一安装板、承接块、摄像头支撑件一、摄像头支撑件二和摄像头安装板均为亚克力材料制成；
所述密封舱与所述电池舱也采用亚克力材料制成。
进一步的，电池舱内的电源还通过线束与水平推进器和垂直推进器连接。
进一步的，所述水下取物机器人还包括用于保持平衡的负重铅块或者浮力罐。
本发明的优点在于：
本水下取物机器人能够通过增加垂直方向舵机的控制从而使得机器在水下的运动更加灵活；通过控制密封舱内的舵机改变摄像头拍摄的角度，从而增大了拍摄的范围；通过改进传统经济的密封方式，使得密封舱可人工开启以便更换内部的元件，避免了遇到控制及拍摄问题时无法安全拆卸密封舱从而导致的整个密封舱作废的问题。
附图说明
图1是本发明提出的一种水下取物机器人的结构示意图。
图2是载体部分结构示意图。
图3是密封舱内结构示意图。
图4是机械手爪装置结构示意图。
图5是舵机一结构示意图。
图中数字和字母所表示的相应部件名称：
其中：1-载体部分；2-水平推进器；3-垂直推进器；4-电池舱；5-密封舱；6-机械手爪装置；11-顶壳；13-侧板；14-推进器支座；15-电池舱固定架一；16-密封舱固定座；141-主体板；142-水平推进器凹孔；143-电池舱固定架二；144-垂直推进器支架；145-垂直推进器凹孔；51-密封舱支架；511-主板安装板；512-安装侧板；513-舵机一安装板；514-舵机一；515-承接块；516-摄像头支撑件一；517-摄像头支撑件二；518-摄像头安装板；5121-主体杆；5122-圆环；61-舵机二；62-手爪；621-主体弧板；622-夹取部件。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。
如图1至图5所示，本发明提出的一种水下取物机器人，包括载体部分1，所述载体部分1包括顶壳11，所述顶壳11一侧连接有圆弧板，所述载体部分1还包括两块侧板13，所述侧板13与所述圆弧板弧面贴合，两块侧板13通过推进器支座14连接，所述侧板13内侧还凸出有电池舱固定架一15以及密封舱固定座16；
所述推进器支座14包括主体板141，所述主体板141表面开设有两个水平推进器凹孔142，所述主体板141左右两侧上端凸出有电池舱固定架二143，所述电池舱固定架二143处具有圆形通孔一，所述主体板141中间部位上端还固定有L形垂直推进器支架144，所述垂直推进器支架144表面具有垂直推进器凹孔145；
所述水平推进器凹孔142内固定有水平推进器2，所述垂直推进器凹孔145内固定有垂直推进器3，电池舱4一端固定于电池舱固定架一15处，电池舱4另一端固定于电池舱固定架二143处，密封舱5固定于密封舱固定座16处；
所述密封舱5内固定有密封舱支架51，所述密封舱支架51包括主板安装板511，所述主板安装板511左右两侧均凸出有插接件，所述主板安装板511左右两侧均通过插接件连接有安装侧板512，所述主板安装板511表面通过舵机一安装板513安装有舵机一514，所述舵机一安装板513左右两侧还设有承接块515，所述承接块515处具有销轴孔，舵机一514的舵盘通过连接件连接有摄像头支撑件一516，所述承接块515处通过销轴连接有摄像头支撑件二517，所述摄像头支撑件一516与相邻的摄像头支撑件二517紧密连接，所述摄像头支撑件二517上端固定有摄像头安装板518，所述摄像头安装板518处固定有摄像头；
所述顶壳11底端还设有机械手爪装置6，所述机械手爪装置6包括舵机二61和两个手爪62，所述手爪62包括主体弧板621以及夹取部件622，所述主体弧板621内侧面呈齿状结构，两个主体弧板621互相啮合，舵机二61的转盘与其中一个手爪62通过连接件连接；
所述密封舱固定座16处还粘结有密封环，所述密封环表面开设有一条环形槽，所述密封舱固定座16处还开设有进线口，线束一端与电池舱4内的电源连接，线束另一端穿过进线口与舵机一514和摄像头连接，所述密封舱5与所述密封舱固定座16之间通过O形密封圈密封，所述进线口处还具有环氧树脂填充。
进一步的，所述顶壳11底端一侧还凸出有连接件一，所述连接件一下端与机械手抓装置6连接。
进一步的，所述安装侧板512包括主体杆5121，所述主体杆5121表面具有插接孔，所述主体杆5121外部连接有圆环5122；
所述安装侧板512与所述主板安装板511之间还通过上板50连接。
进一步的，所述主板安装板511、安装侧板512、舵机一安装板513、承接块515、摄像头支撑件一516、摄像头支撑件二517和摄像头安装板518均为亚克力材料制成；
所述密封舱5与所述电池舱4也采用亚克力材料制成。
进一步的，电池舱4内的电源还通过线束与水平推进器2和垂直推进器3连接。
进一步的，所述水下取物机器人还包括用于保持平衡的负重铅块或者浮力罐。
由使用者将机器放置在水中，然后通过电脑控制水下机器人运动，通过机器的密封舱中的摄像机拍摄的图像寻找所需要搜寻物品，在控制机器运动到物体上方后，运用垂直推进器和水平推进器控制装置移动至目标物上端，使得机械手爪抓取目标物，然后再控制机器回到岸边。
本发明主要以亚克力材料以及聚丙乙烯材料作为其的外形结构的主体材料其中使用聚丙乙烯材料主要是因为它的密度与自然水体的密度相近，使得配平衡时可以将这种材料去除掉之后在计算机器整体的重心与浮心，此外聚丙乙烯材料具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性，适合水下环境。其中密封舱和电池舱都是用亚克力材料制作的，亚克力材料耐热及耐酸碱性能好，寿命长，透光性佳，可达92％以上，自重轻，可塑性强，造型变化大，加工成型容易，维护方便，
本发明做了水下取物机器人的静平衡即在机器静止的时候，通过物理方式计算出机器的重心与浮心，通过负重铅块以及增加浮力罐的方式改变机器的重心和浮心，从而将机器的重心和浮心近似配置到机器的垂直螺旋桨的位置。
水下取物机器人被设计为由电脑控制，电脑和机器人之前通过一个转换装置连接，转换装置由电力板和通信板组成，通信板上有以太网口和供电网口以及复位按钮，通过网线和USB线连接到电脑上，电力板与双绞线连接，双绞线则与电子密封舱里的DB-25线相连，通过个双绞线传递视频数据及使得电脑可以控制机器。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.一种水下取物机器人，包括载体部分(1)，其特征在于：
所述载体部分(1)包括顶壳(11)，所述顶壳(11)一侧连接有圆弧板，所述载体部分(1)还包括两块侧板(13)，所述侧板(13)与所述圆弧板弧面贴合，两块侧板(13)通过推进器支座(14)连接，所述侧板(13)内侧还凸出有电池舱固定架一(15)以及密封舱固定座(16)；
所述推进器支座(14)包括主体板(141)，所述主体板(141)表面开设有两个水平推进器凹孔(142)，所述主体板(141)左右两侧上端凸出有电池舱固定架二(143)，所述电池舱固定架二(143)处具有圆形通孔一，所述主体板(141)中间部位上端还固定有L形垂直推进器支架(144)，所述垂直推进器支架(144)表面具有垂直推进器凹孔(145)；
所述水平推进器凹孔(142)内固定有水平推进器(2)，所述垂直推进器凹孔(145)内固定有垂直推进器(3)，电池舱(4)一端固定于电池舱固定架一(15)处，电池舱(4)另一端固定于电池舱固定架二(143)处，密封舱(5)固定于密封舱固定座(16)处；
所述密封舱(5)内固定有密封舱支架(51)，所述密封舱支架(51)包括主板安装板(511)，所述主板安装板(511)左右两侧均凸出有插接件，所述主板安装板(511)左右两侧均通过插接件连接有安装侧板(512)，所述主板安装板(511)表面通过舵机一安装板(513)安装有舵机一(514)，所述舵机一安装板(513)左右两侧还设有承接块(515)，所述承接块(515)处具有销轴孔，舵机一(514)的舵盘通过连接件连接有摄像头支撑件一(516)，所述承接块(515)处通过销轴连接有摄像头支撑件二(517)，所述摄像头支撑件一(516)与相邻的摄像头支撑件二(517)紧密连接，所述摄像头支撑件二(517)上端固定有摄像头安装板(518)，所述摄像头安装板(518)处固定有摄像头；
所述顶壳(11)底端还设有机械手爪装置(6)，所述机械手爪装置(6)包括舵机二(61)和两个手爪(62)，所述手爪(62)包括主体弧板(621)以及夹取部件(622)，所述主体弧板(621)内侧面呈齿状结构，两个主体弧板(621)互相啮合，舵机二(61)的转盘与其中一个手爪(62)通过连接件连接；
所述密封舱固定座(16)处还粘结有密封环，所述密封环表面开设有一条环形槽，所述密封舱固定座(16)处还开设有进线口，线束一端与电池舱(4)内的电源连接，线束另一端穿过进线口与舵机一(514)和摄像头连接，所述密封舱(5)与所述密封舱固定座(16)之间通过O形密封圈密封，所述进线口处还具有环氧树脂填充；
所述安装侧板(512)包括主体杆(5121)，所述主体杆(5121)表面具有插接孔，所述主体杆(5121)外部连接有圆环(5122)；所述安装侧板(512)与所述主板安装板(511)之间还通过上板(50)连接；
所述主板安装板(511)、安装侧板(512)、舵机一安装板(513)、承接块(515)、摄像头支撑件一(516)、摄像头支撑件二(517)和摄像头安装板(518)均为亚克力材料制成；所述密封舱(5)与所述电池舱(4)也采用亚克力材料制成。
2.根据权利要求1所述的一种水下取物机器人，其特征在于：所述顶壳(11)底端一侧还凸出有连接件一，所述连接件一下端与机械手抓装置(6)连接。
3.根据权利要求1所述的一种水下取物机器人，其特征在于：电池舱(4)内的电源还通过线束与水平推进器(2)和垂直推进器(3)连接。
4.根据权利要求1所述的一种水下取物机器人，其特征在于：所述水下取物机器人还包括用于保持平衡的负重铅块或者浮力罐。
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