CN109176545A - 一种水下勘探机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水下勘探机器人，包括动力装置、控制装置、浮沉装置和勘测箱，所述动力装置前段设置控制装置，所述控制装置前侧设置浮沉装置，所述浮沉装置前侧设置有勘测箱，本发明依靠浮沉装置可在允许下潜的范围内自由调整航行的深度，通过勘测箱内部的水质分析仪，可以在完全不依靠人力的情况下实现对水资源的质量进行检测分析，依靠独特的放脱落机械手，可以对水内固体物质进行抓取，并放置在收集仓内部方便带回进一步研究，同时声呐探测仪可对水下地质分布进行探测，实现一体多用，本发明结构简单，功能齐全，大大减少了勘探人员的工作量和工作难度。
Description
技术领域
本发明属于水下勘探技术领域，特别涉及一种水下勘探机器人。
背景技术
勘探机器人，专门为了勘探科研任务而采取先进科学技术研制的机器人，如水下勘探机器人，它是一种专门用于对水下环境进行勘探任务的机器人。这种机器人配备了摄像头，取样器，在进行水下勘探任务时，大多水下勘探机器人体积庞大，应对不同深度的水下环境，仅能利用对应的勘探机器人，并且造价昂贵，不合适大面积使用，大大降低了勘探效率，延长了勘探时间，最终导致勘测科研任务通常需要长期持续勘探，最终占用工作人员，限制的科研的进一步进行，且由于水下样品表面潮湿，现有机器人的取样装置无法可靠的抓取矿物样本，也影响了勘探工作的进行。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种水下勘探机器人，解决了现有勘探机器人工作效率低下，成本高昂，实用性低的问题，最终提供一种结构简单，功能齐全，大大减少了勘探人员的工作量和工作难度，同时效率明显提高；
本发明采用以下技术方案：一种水下勘探机器人，包括外壳，所述外壳内部设有动力装置，所述动力装置前段设有控制箱，所述控制箱内部设有控制器，所述控制箱前侧设有浮沉装置，所述浮沉装置前侧设置有勘测箱，所述勘测箱后侧设有收集仓，收集仓前侧设置有内置仓，所述内置仓内置抓取装置，所述抓取装置包括依次通过摇摆舵机连接的第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂和机械手，所述内置仓通过摇摆舵机与第一机械臂连接，所述第一机械臂与第二机械臂均由通过第一旋转舵机连接的机械臂本田和第一连接杆两部分组成，所述第一机械臂与第二机械臂通过第一连接杆连接，所述机械手包括第二旋转舵机，第三机械臂一端通过摇摆舵机与第二旋转舵机底端固定连接，所述第二旋转舵机的转轴与连接件一端连接，所述连接件另一端与第二连接杆的一端铰接且与第三连接杆一端固定连接，第二连接杆另一端第一夹板铰接连接，第三连接杆另一端与第二夹板固定连接，所述第一夹板和第二夹板之间通过伸缩杆连接，所述伸缩杆靠近第二夹板一端侧面设有插销，且插销嵌入Z形杆右侧的条形槽内，所述第二夹板凹腔内至上往下固定连接三个固定座，所述Z形杆左侧中部与最下端固定座铰接连接，所述Z形杆上端与第四连接杆一端和托压碶块底端铰接连接，所述第四连接杆另一端与第五连接杆一端铰接连接，且第四连接杆中部与中部的固定座铰接连接，第五连接杆中部与上端的固定座铰接连接，所述第五连接杆顶端固定连接有弹簧，所述弹簧另一端与托压碶块铰接连接。
优选的，所述动力装置包括动力电机，所述动力电机固定连接在外壳尾部顶端内侧，且所述动力电机的转轴固定连接第一齿轮，所述第一齿轮与第一传动轴上第二齿轮啮合连接，所述第一传动轴上端与固定块固定连接，且第一传动轴下端通过第一联轴器与变速箱输入转轴固定连接，所述变速箱输出转轴通过第二联轴器与第二传动轴固定连接，所述第二传动轴贯穿密封箱与转动轴一端传动连接，所述转动轴另一端设有推进叶片，外壳尾部底端内侧固定连接转向舵机，所述转向舵机转轴与转向舵固定连接。
优选的，所述浮沉装置包括浮沉箱，所述浮沉箱前侧固定连接有抽水泵，所述抽水泵抽水入口通过第一管路与入水口贯通连接，且管路与入水口之间设有第一阀门，所述抽水泵抽水出口通过第一三相接头分别与第二管路和第三管路的一端贯通连接，且所述第三管路与浮沉箱连通且第三管路上设置有第二阀门，所述第二管路另一端与真空泵的出气口贯通连接，所述真空泵吸气口通过第四管路与储气箱贯通连接，且所述第四管路靠近储气箱一端设有第三阀门，所述储气箱固定在浮沉箱下侧，所述浮沉箱后侧固定连接有空气压缩泵，所述空气压缩泵吸气口通过第七管路与入气口贯通连接，且第七管路与入气口间设有第五阀门，空气压缩泵出气口通过第五管路与储气箱贯通连接。
优选的，所述内置仓上侧还设有声呐探测仪和采样针，所述采样针内部与水质检测仪()电性信号连接，所述勘测箱前侧中部设置有摄像头，所述摄像头上端设有探照灯；
优选的，所述浮沉箱靠近外壳一侧设有排放口，所述排放口包括壳体，所述壳体形成多个空腔，且空腔被挡板分隔成入口和出口。
优选的，所述摄像头可度无死角转动。
优选的，所述空气压缩泵出气口通过第二三相接头分别与第五管路和第六管路一端贯通连接，所述第六管路另一端与浮沉箱贯通连接，且所述第六管路之间有第四阀门，所述第五管路另一端与储气箱贯通连接。
本发明的有益效果：本发明依靠浮沉装置可在允许下潜的范围内自由调整航行的深度，通过勘测箱内部的水质分析仪，可以在完全不依靠人力的情况下实现对水资源的质量进行检测分析，依靠独特的放脱落机械手，可以高效快速的对水内固体矿物样品进行抓取，并放置在收集仓内部方便带回进一步研究，同时声呐探测仪可对水下地质分布进行探测，实现一体多用，本发明结构简单，功能齐全，大大减少了勘探人员的工作量和工作难度。
附图说明
图1为本发明整体结构图；
图2为本发明动力装置结构图；
图3为本发明浮沉装置结构图；
图4为本发明排放口；
图5为本发明抓取装置结构图；
图6为本发明机械手未加持物品时结构图；
图7为本发明机械手加持物品时结构图；
图8为本发明A局部放大图。
图中：1、动力装置；2、控制装置；3、浮沉装置；4、勘测箱；5、动力电机；6、第一齿轮；7、固定块；8、第一传动轴；9、第二齿轮；10、第一联轴器；11、变速箱；12、第二联轴器；13、第二传动轴；14、转动轴；15、推进叶片；16、第一密封圈；17、密封箱；18、转向舵机；19、第二密封圈；20、转向舵；
21、储气箱；22、浮沉箱；23、抽水泵；24、空气压缩泵、25、真空泵；26排放口；261、壳体；262、入口；263、挡板；264、出口；27、第一管路；28、第一阀门；29、第一三相接头；30、第二管路；31、第三管路；32、第二阀门；33、第四管路；34、第三阀门；35、第二三相接头；36、第五管路；37、第六管路；38、第四阀门；39、第七管路；40、第五阀门；41、收集仓；42、内置仓；43、抓取装置；44、摄像头；45、探照灯；46、声呐探测仪；47、采样针；48、水质分析仪；49、第一机械臂；50、第二机械臂；51、第三机械臂；52、摇摆舵机；53、第一旋转舵机；54、第一连接杆；55、第二旋转舵机；56、连接块；57、第三旋转舵机；58、机械手； 59、连接件；60、第二连接杆；61、第一夹板；62、第二夹板；63、伸缩杆；64、Z形杆；65、插销；66、固定座；67、第三连杆；68、托压碶块；69、加持物；70、第四连杆；71、弹簧。
具体实施方式：
如图1-8所示，本具体实施方式采用以下技术方案：
一种水下勘探机器人，包括动力装置1、控制装置2、浮沉装置3和勘测箱4，所述动力装置1包括动力电机5，所述动力电机5固定连接在机器人外壳尾部顶端内侧，且所述动力电机5的转轴固定连接第一齿轮6，所述第一齿轮6与第一传动轴8上第二齿轮9啮合连接，所述第一齿轮6和第二齿轮9均为锥齿轮，所述第一传动轴8上端与固定块7固定连接，且第一传动轴8下端通过第一联轴器10与变速箱11输入转轴固定连接，所述变速箱11输出转轴通过第二联轴器12与第二传动轴13固定连接，所述第二传动轴贯穿密封箱17与转动轴14一端传动连接，所述转动轴14另一端设有推进叶片15，机器人外壳尾部底端内侧固定连接转向舵机18，所述转向舵机18转轴与转向舵20固定连接。
所述动力装置1前段设置控制装置2，所述控制装置2前侧设置浮沉装置3，所述浮沉装置3包括浮沉箱22，所述浮沉箱22前侧固定连接有抽水泵23，所述抽水泵23抽水入口通过第一管路27与入水口贯通连接，且管路27与入水口之间设有第一阀门28，所述抽水泵23抽水出口通过第一三相接头29分别与第二管路30和第三管路31的一端贯通连接，且所述第三管路31之间设置有第二阀门32，所述第二管路30另一端与真空泵25贯通连接，所述真空泵25通过第四管路33与储气箱21贯通连接，且所述第四管路33靠近储气箱21一端设有第三阀门34，所述储气箱21固定在浮沉箱22下侧，所述浮沉箱22后侧固定连接有空气压缩泵24，所述空气压缩泵24通过第七管路39与入气口贯通连接，且第七管路39与入气口间设有第五阀门40，空气压缩泵24通过第二三相接头35分别与第五管路36和第六管路37一端贯通连接，所述第六管路37另一端与浮沉箱22贯通连接，且所述第六管路37之间有第四阀门38，所述第五管路36另一端与储气箱21贯通连接。
所述浮沉装置3前侧设置有勘测箱4，所述勘测箱4包括收集仓41，所述收集仓41设置在勘测箱4后侧底部，且收集仓41前侧设置有内置仓42，所述内置仓42内置抓去装置43，所述内置仓42上侧设有声呐探测仪46，所述声呐探测仪46上侧，设有穿出本发明外壳的采样针47，所述采样针47内部与水质分析仪(48)电性信号连接，所述勘测箱4前侧中部设置有摄像头44，所述摄像头44上端设有探照灯45；
所述抓取装置43包括第一机械臂49、第二机械臂50、第三机械臂51和机械手58，所述内置仓42通过摇摆舵机52与第一机械臂49一端的第一旋转舵机53固定连接，所述第一旋转舵机53与第一连接杆54转动连接，所述第一机械臂49上的第一连接杆54与第二机械臂50上的第一连接杆54通过摇摆舵机52转动连接，所述第二机械臂50另一端与第二旋转舵机55转动连接，所述第二旋转舵机55通过摇摆舵机52与第三机械臂51一端转动连接，所述第三机械臂51另一端通过摇摆舵机52与连接块56底端固定连接，所述连接块56上侧通过第三旋转舵机57与连接件59转动连接，所述连接件59与两个第二连接杆60的一端铰接连接，两个所述第二连接杆60分别与第一夹板61和第二夹板62铰接连接，所述第二夹板62至上往下固定连接三个固定座66，所述第一夹板61和第二夹板62之间通过伸缩杆63固定连接，所述伸缩杆63靠近第一夹板61一端侧面设有插销65，且插销65嵌入Z形杆64右侧的条形槽内，所述Z形杆64另一侧中部与最下端固定座66铰接连接，且Z形杆64端部同时与第三连杆67一端和托压碶块68底端铰接连接，所述第三连杆67另一端与第四连杆70一端铰接连接，且第三连杆67中部与中部的固定座66铰接连接，所述第四连杆70中部与最上端的固定座66铰接连接，且第四连杆70顶端固定连接有弹簧71，所述弹簧71另一端与托压碶块68铰接连接。
其中，所述浮沉箱22靠近本发明外壳一侧设有排放口26，所述排放口26包括壳体261，所述壳体261形成多个空腔，且空腔被挡板263分隔成入口262和出口264。
其中，所述摄像头44可360度无死角转动，且进行防水处理。
具体的实用方法，在进行勘探任务时，将本发明运送至勘探区域，将本发明投放至水中，通过动力装置1驱动本发明进行移动，在下潜之前，控制打开第五阀门40，同时控制其余阀门关闭，向储气箱21内充气，当需要调整深度时进行下潜时，控制打开第一阀门28和第二阀门32，同时关闭其他阀门，利用抽水泵23向沉浮箱22内抽水，空气挤压挡板263打开，使空气排出，直至达到设定深度，需要上浮时，控制打开第三阀门34和第二阀门32，同时关闭其他阀门，利用真空泵25将储气箱21内气体排入浮沉箱22内，将浮沉箱22内的水挤压出去，直至到达需求深度，在只执行勘探任务时，摄像头44对水下环境进行拍摄并上传，为工作科研人员提供影像数据，同时，采样针47对水进行采样，由水质分析仪48进行水质分析，声呐探测仪46通过声波对水下地形情况进行勘探，如果工作人员根据摄像头44拍摄的信息发现具有科研价值的固体物质时，利用抓取装置43将物质抓取并收集在收集仓41带回。
以上显示和描述了本发明的基本原理和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效物界定。
Claims (7)
1.一种水下勘探机器人，包括外壳，其特征在于：所述外壳内部设有动力装置，所述动力装置前段设有控制箱，所述控制箱内部设有控制器，所述控制箱前侧设有浮沉装置，所述浮沉装置前侧设置有勘测箱，所述勘测箱后侧设有收集仓，收集仓前侧设置有内置仓，所述内置仓内置抓取装置，所述抓取装置包括依次通过摇摆舵机连接的第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂和机械手，所述内置仓通过摇摆舵机与第一机械臂连接，所述第一机械臂与第二机械臂均由通过第一旋转舵机连接的机械臂本田和第一连接杆两部分组成，所述第一机械臂与第二机械臂通过第一连接杆连接，所述机械手包括第二旋转舵机，第三机械臂一端通过摇摆舵机与第二旋转舵机底端固定连接，所述第二旋转舵机的转轴与连接件一端连接，所述连接件另一端与第二连接杆的一端铰接且与第三连接杆一端固定连接，第二连接杆另一端第一夹板铰接连接，第三连接杆另一端与第二夹板固定连接，所述第一夹板和第二夹板之间通过伸缩杆连接，所述伸缩杆靠近第二夹板一端侧面设有插销，且插销嵌入Z形杆右侧的条形槽内，所述第二夹板凹腔内至上往下固定连接三个固定座，所述Z形杆左侧中部与最下端固定座铰接连接，所述Z形杆上端与第四连接杆一端和托压碶块底端铰接连接，所述第四连接杆另一端与第五连接杆一端铰接连接，且第四连接杆中部与中部的固定座铰接连接，第五连接杆中部与上端的固定座铰接连接，所述第五连接杆顶端固定连接有弹簧，所述弹簧另一端与托压碶块铰接连接。
2.根据权利要求1所述的一种水下勘探机器人，其特征在于：所述动力装置包括动力电机，所述动力电机固定连接在外壳尾部顶端内侧，且所述动力电机的转轴固定连接第一齿轮，所述第一齿轮与第一传动轴上第二齿轮啮合连接，所述第一传动轴上端与固定块固定连接，且第一传动轴下端通过第一联轴器与变速箱输入转轴固定连接，所述变速箱输出转轴通过第二联轴器与第二传动轴固定连接，所述第二传动轴贯穿密封箱与转动轴一端传动连接，所述转动轴另一端设有推进叶片，外壳尾部底端内侧固定连接转向舵机，所述转向舵机转轴与转向舵固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种水下勘探机器人，其特征在于：所述浮沉装置包括浮沉箱，所述浮沉箱前侧固定连接有抽水泵，所述抽水泵抽水入口通过第一管路与入水口贯通连接，且管路与入水口之间设有第一阀门，所述抽水泵抽水出口通过第一三相接头分别与第二管路和第三管路的一端贯通连接，且所述第三管路与浮沉箱连通且第三管路上设置有第二阀门，所述第二管路另一端与真空泵的出气口贯通连接，所述真空泵吸气口通过第四管路与储气箱贯通连接，且所述第四管路靠近储气箱一端设有第三阀门，所述储气箱固定在浮沉箱下侧，所述浮沉箱后侧固定连接有空气压缩泵，所述空气压缩泵吸气口通过第七管路与入气口贯通连接，且第七管路与入气口间设有第五阀门，空气压缩泵出气口通过第五管路与储气箱贯通连接。
4.根据权利要求1所述的一种水下勘探机器人，其特征在于：所述内置仓上侧还设有声呐探测仪和采样针，所述采样针内部与水质检测仪电性信号连接，所述勘测箱前侧中部设置有摄像头，所述摄像头上端设有探照灯。
5.根据权利要求1所述的一种水下勘探机器人，其特征在于：所述浮沉箱靠近外壳一侧设有排放口，所述排放口包括壳体，所述壳体形成多个空腔，且空腔被挡板分隔成入口和出口。
6.根据权利要求1所述的一种水下勘探机器人，其特征在于：所述摄像头可度无死角转动。
7.根据权利要求1所述的一种水下勘探机器人，其特征在于：所述空气压缩泵出气口通过第二三相接头分别与第五管路和第六管路一端贯通连接，所述第六管路另一端与浮沉箱贯通连接，且所述第六管路之间有第四阀门，所述第五管路另一端与储气箱贯通连接。
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