CN108725721B - 一种水下球形机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水下球形机器人，包括球形的壳体、驱动装置、摄像装置和控制电路，所述的驱动装置包括8个驱动器，驱动器包括驱动轮和驱动轴，驱动轴穿过壳体，驱动轮布置在驱动轴的外端，驱动轮的中心分别位于六面体的8个顶点上，驱动轴的轴线沿六面体的对角线布置；所述的六面体为长方体或正方体，六面体的中心与壳体的中心重合。本发明能够在水下行进时保持平动状态，水下摄像效果好。

Description

一种水下球形机器人
[技术领域]
本发明涉及水下机器人，尤其涉及一种水下球形机器人。
[背景技术]
水下机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人。水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。
无人遥控潜水器主要有：有缆遥控潜水器和无缆遥控潜水器两种，其中有缆遥控潜水器又分为水中自航式、拖航式和能在海底结构物上爬行式三种。
申请号为CN201310605461.7的发明公开了一种水下行走装置，包括一球形壳体，其特征是：两根固定柱的一端分别固定连接在所述球形壳体的内壁，并且相互垂直；两台电动机分别定位连接在所述两根固定柱的另一端上，并且所述两台电动机的转轴相互垂直；两个摆轮通过摆臂分别配合连接在所述两台电动机的转轴上；十六根支撑的一端定位连接在所述球形壳体的外壁上，并且均匀布置，所述十六根支撑的另一端分别通过一压缩弹簧与一支脚连接；多套摄像头及光源定位连接在所述球形壳体的外壁上；一控制盒设在水面上，与设在所述球形壳体内的两台电动机和四套摄像头及光源电连接，并与电源连接。该发明球形壳体的外部没有行走装置，只能滚动行进，摄像头只能获取滚动的影像，效果不佳。
[发明内容]
本发明要解决的技术问题是提供一种能够在水下基本保持平动状态，水下摄像效果较好的水下球形机器人。
本发明进一步要解决的技术问题是提供一种能够在水底或陆上行走的水下球形机器人。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种水下球形机器人，包括球形的壳体、驱动装置、摄像装置和控制电路，所述的驱动装置包括8个驱动器，驱动器包括驱动轮和驱动轴，驱动轴穿过壳体，驱动轮布置在驱动轴的外端，驱动轮的中心分别位于六面体的8个顶点上，驱动轴的轴线沿六面体的对角线布置；所述的六面体为长方体或正方体，六面体的中心与壳体的中心重合。
以上所述的水下球形机器人，壳体包括两个半球，每个半球上安装4个所述的驱动器。
以上所述的水下球形机器人，驱动轮包括螺旋桨。
以上所述的水下球形机器人，驱动轮包括行走轮，行走轮为齿形轮，包括齿盘和复数个固定在齿盘外周，沿齿盘周向均布的行走齿。
以上所述的水下球形机器人，齿盘为圆形环，螺旋桨桨叶的外端与圆形环的内壁连接。
以上所述的水下球形机器人，行走齿为杆状，布置在一个圆锥面上，圆锥面的小端与圆形环连接，圆锥面的大端朝外。
以上所述的水下球形机器人，驱动器包括电动机，电动机安装在壳体中，与控制电路连接，电动机轴通过万向节与驱动轴的内端连接。
以上所述的水下球形机器人，壳体包括用于安装电缆和控制缆的线缆孔和用于对外摄像的摄像窗，线缆孔布置在第一半壳中，摄像窗布置在第二半壳中，摄像装置布置在摄像窗的后方，所述的电缆和控制缆与控制电路连接。
以上所述的水下球形机器人，当水下球形机器人悬浮在水中，任何4个中心在同一平面的驱动轮同向转动时，推动水下球形机器人直线行进；任何4个中心在同一平面的驱动轮中，两个相邻的驱动轮正向转动、另外两个相邻的驱动轮反向转动时，推动水下球形机器人转动；所述驱动轮的转动方向是指从驱动轴外端朝向驱动轮观察时，驱动轮的转动方向。
以上所述的水下球形机器人，当水下球形机器人在水底或陆上时，与地面接触的4个驱动轮中，两个相邻的驱动轮正向转动、另外两个相邻的驱动轮反向转动时，推动水下球形机器人直线行进；与地面接触的4个驱动轮都同向转动时，推动水下球形机器人绕自身的中轴线转动；所述驱动轮的转动方向是指从驱动轴外端朝向驱动轮观察时，驱动轮的转动方向。
本发明能够在水下行进时保持平动状态，水下摄像效果好。
[附图说明]
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例水下球形机器人的主视图。
图2是本发明实施例水下球形机器人的左视图。
图3是本发明实施例驱动轮和驱动轴的立体图。
图4是是图2中的A向剖视图。
图5是本发明实施例水下球形机器人的右视图。
图6是图5中的B向剖视图旋转。
[具体实施方式]
本发明实施例水下球形机器人的结构如图1至图6所示，包括圆球形的壳体100、驱动装置、摄像装置11和控制电路。
驱动装置包括8个驱动器，驱动器包括驱动轮1、驱动轴2和电动机3，驱动轴2穿过壳体100，驱动轮1布置在驱动轴2的外端，电动机3安装在壳体100中，与控制电路连接，电动机轴通过万向节301与驱动轴2的内端连接，带动驱动轮1旋转。
圆球形的壳体100由两个前半壳8和后半壳9组成，每个半壳上安装4个驱动器。
驱动轮1包括螺旋桨101和行走轮，行走轮为齿形轮，包括齿盘102和6个固定在齿盘102外周、沿齿盘102周向均布的行走齿103。
齿盘102为圆形环，螺旋桨101桨叶的外端与圆形环(齿盘102)的内壁连接。
行走齿103为杆状，布置在一个圆锥面上，圆锥面的小端与圆形环(齿盘102)连接，圆锥面的大端朝外。圆锥面的顶锥角为100°至120°。
驱动轮1中心，即螺旋桨101的中心分别位于一个正方体的8个顶点上，驱动轴2的轴线沿该正方体的对角线布置；该正方体的中心与壳体100的中心重合。
壳体100有一个用于安装电缆和控制缆的线缆孔901和用于对外摄像的摄像窗801，线缆孔901布置在后半壳9中，摄像窗801布置在前半壳8中，摄像装置11布置在摄像窗801的后方，电缆和控制缆(图中未示出)与控制电路连接，控制缆通过控制电路分别控制8个电动机3的转动速度和转动方向。
当水下球形机器人悬浮在水中，任何4个中心在同一平面的驱动轮、同向转动且转速相同时，推动水下球形机器人直线行进，任何4个中心在同一平面的驱动轮同向转动但转速不相同时，推动水下球形机器人在行进拐弯；任何4个中心在同一平面的驱动轮中，两个相邻的驱动轮正向转动、另外两个相邻的驱动轮反向转动时，推动水下球形机器人转动；所述驱动轮的转动方向是指从驱动轴的外端朝向驱动轮观察时，驱动轮的转动方向。
当水下球形机器人在水底或陆上时，与地面接触的4个驱动轮中，两个相邻的驱动轮正向转动、另外两个相邻的驱动轮反向转动且转速相同时，推动水下球形机器人直线行进；与地面接触的4个驱动轮中，两个相邻的驱动轮正向转动、另外两个相邻的驱动轮反向转动但转速不相同时，推动水下球形机器人在行进中拐弯；与地面接触的4个驱动轮都同向转动且转速相同时，推动水下球形机器人绕自身的中轴线转动；所述驱动轮的转动方向是指从驱动轴外端朝向驱动轮观察时，驱动轮的转动方向。
本发明以上实施例水下球形机器人的壳体为圆球形，为了减小水下球形机器人的行进阻力，水下球形机器人的壳体也可以采用椭球形。此时，驱动轮1中心，即螺旋桨101的中心可以分别位于一个长方体的8个顶点上，驱动轴2的轴线沿该长方体的对角线布置；该长方体的中心与椭球形壳体的中心重合。
本发明以上实施例的水下球形机器人有以下优点：
1、能够水中悬浮状态下平动地行进、拐弯或自转，摄像效果好；
2、能够在水底或陆上行进、拐弯或自转，机动性能好。

Claims (7)

1.一种水下球形机器人，包括球形的壳体、驱动装置、摄像装置和控制电路，其特征在于，所述的驱动装置包括8个驱动器，驱动器包括驱动轮和驱动轴，驱动轴穿过壳体，驱动轮布置在驱动轴的外端，驱动轮的中心分别位于六面体的8个顶点上，驱动轴的轴线沿六面体的对角线布置；所述的六面体为长方体或正方体，六面体的中心与壳体的中心重合；壳体包括两个半球，每个半球上安装4个所述的驱动器；驱动轮包括螺旋桨和行走轮，行走轮为齿形轮，包括齿盘和复数个固定在齿盘外周，沿齿盘周向均布的行走齿。
2.根据权利要求1所述的水下球形机器人，其特征在于，齿盘为圆形环，螺旋桨桨叶的外端与圆形环的内壁连接。
3.根据权利要求2所述的水下球形机器人，其特征在于，行走齿为杆状，布置在一个圆锥面上，圆锥面的小端与圆形环连接，圆锥面的大端朝外。
4.根据权利要求1所述的水下球形机器人，其特征在于，驱动器包括电动机，电动机安装在壳体中，与控制电路连接，电动机轴通过万向节与驱动轴的内端连接。
5.根据权利要求4所述的水下球形机器人，其特征在于，壳体包括用于安装电缆和控制缆的线缆孔和用于对外摄像的摄像窗，线缆孔布置在第一半壳中，摄像窗布置在第二半壳中，摄像装置布置在摄像窗的后方，所述的电缆和控制缆与控制电路连接。
6.根据权利要求1所述的水下球形机器人，其特征在于，当水下球形机器人悬浮在水中，任何4个中心在同一平面的驱动轮同向转动时，推动水下球形机器人直线行进；任何4个中心在同一平面的驱动轮中，两个相邻的驱动轮正向转动、另外两个相邻的驱动轮反向转动时，推动水下球形机器人转动；所述驱动轮的转动方向是指从驱动轴外端朝向驱动轮观察时，驱动轮的转动方向。
7.根据权利要求1所述的水下球形机器人，其特征在于，当水下球形机器人在水底或陆上时，与地面接触的4个驱动轮中，两个相邻的驱动轮正向转动、另外两个相邻的驱动轮反向转动时，推动水下球形机器人直线行进；与地面接触的4个驱动轮都同向转动时，推动水下球形机器人绕自身的中轴线转动；所述驱动轮的转动方向是指从驱动轴外端朝向驱动轮观察时，驱动轮的转动方向。
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