CN109911149A - 一种水下多功能机器人及其控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水下多功能机器人及其控制系统,包括机器人外壳所述机器人外壳一端安装有摄像组件,所述机器人外壳另一端安装有引导组件,本发明结构科学合理,使用安全方便,设置有摄像组件,通过弧形防护板和弧形透明板的作用,便于将微型摄像头进行遮挡保护,避免外界物体与之发生碰撞,通过旋转环、摇杆和弧形橡胶垫的作用,便于角度调节轴转动时,同步带动弧形橡胶垫进行转动,从而对弧形透明板外表面进行摩擦清理,避免水下杂质吸附在弧形透明板表面,影响摄像工作,设置有引导组件,通过套管、内杆和把手的作用,便于拉出把手,方便潜水者提供抓握,操作简单,使用方便可靠,增加水底引导工作,提高装置的功能性。

Description

一种水下多功能机器人及其控制系统
技术领域
本发明涉及水下机器人技术领域,具体为一种水下多功能机器人及其控制系统。
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,普通的水下机器人功能单一,只能提高数据采集工作,或者水下采样工作,操作复杂,而且,当水底环境较差,水中存在大量杂质时,杂质容易吸附在摄像头表面,使得摄像头摄像模糊,影响摄像工作,需要将机器人打捞上来进行清理,在嵌入水中进行工作,操作复杂,浪费时间,所以急需一种水下多功能机器人及其控制系统解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种水下多功能机器人及其控制系统,可以有效解决上述背景技术中提出普通的水下机器人功能单一,只能提高数据采集工作,或者水下采样工作,操作复杂,而且,当水底环境较差,水中存在大量杂质时,杂质容易吸附在摄像头表面,使得摄像头摄像模糊,影响摄像工作,需要将机器人打捞上来进行清理,在嵌入水中进行工作,操作复杂,浪费时间的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种水下多功能机器人,包括机器人外壳、水平推进器、通孔和垂直推进器,所述机器人外壳两侧均安装有水平推进器,所述机器人外壳顶端两侧均开设有通孔,所述通孔内部嵌入安装有垂直推进器,所述水平推进器和垂直推进器的数量均为两个,所述水平推进器和垂直推进器的输入端均与机器人内部控制器的输出端电性连接,所述机器人外壳一端安装有摄像组件;
所述摄像组件包括U型槽、角度调节轴、微型摄像头、弧形防护板、弧形透明板、旋转环、摇杆、弧形橡胶垫、活动轴和LED灯;
所述机器人外壳一端开设有U型槽,所述U型槽内壁之间嵌入安装有角度调节轴,所述角度调节轴中心位置处安装有微型摄像头,所述微型摄像头边部嵌入安装有LED灯,所述微型摄像头和LED灯的输入端均与机器人内部控制器的输出端电性连接,所述U型槽外侧安装有弧形防护板,所述弧形防护板中心位置处嵌入安装有弧形透明板,所述弧形透明板的弧度为一百八十度,所述角度调节轴两端外侧均套接有旋转环,所述旋转环一侧安装有摇杆,两个所述摇杆之间安装有弧形橡胶垫,所述弧形橡胶垫与摇杆之间通过活动轴相连,所述弧形橡胶垫的数量为两个,且分布在弧形透明板两端,所述弧形橡胶垫一侧与弧形透明板贴合。
根据上述技术方案,所述机器人外壳顶端一侧安装有接线块,所述接线块顶端连接有脐带缆,所述脐带缆端部与接线块之间通过活动球相连。
根据上述技术方案,所述机器人外壳另一端安装有引导组件;
所述引导组件包括套管、内杆、把手、凹槽、线盘、引导线和锁紧螺杆;
所述机器人外壳另一端两侧均嵌入安装有套管,所述套管内部插入安装有内杆,两个所述内杆端部之间安装有把手,所述机器人外壳另一端与把手对应位置处开设有凹槽,所述把手中心位置处安装有线盘,所述线盘内部安装有引导线,所述引导线一端连接有套环,所述线盘与引导线出口处安装有锁紧螺杆。
根据上述技术方案,所述机器人外壳底端两侧均安装有固定块,所述固定块的数量为4个,两个相邻所述固定块之间安装有转轴,所述转轴底端两侧均安装有取样铲,所述取样铲底端连接有磁条。
根据上述技术方案,所述机器人外壳底端两边均安装有支撑组件;
所述支撑组件包括支撑底座、连接弹簧、支撑板和软管;
所述机器人外壳底端两边均固定安装有支撑底座,所述支撑底座底部均匀安装有连接弹簧,所述连接弹簧底端连接有支撑板,所述连接弹簧外侧套接有软管,并通过软管将连接弹簧包裹密封。
一种水下多功能机器人控制系统,包括水上控制端、显示屏、电源和水下控制器,所述显示屏与水上控制端相连,所述水上控制端与电源相连,所述水上控制端通过脐带缆与水下控制器相连,所述水下控制器包括监测模块、动力模块、摄像模块和采集模块,所述监测模块包括温度传感器、深度传感器、照度传感器和惯性传感器,所述动力模块包括水平推进子模块和垂直推进子模块,所述摄像模块包括角度调节电机、LED灯和微型摄像头,所述采集模块包括采集电机。
根据上述技术方案,所述监测模块包括温度传感器、深度传感器和照度传感器,其中,所述温度传感器用于测量机器人下潜时不同深度的水温,并将水温信息通过水下控制器传递至水上控制端进行记录储存,所述深度传感器为一种扩散硅型压力传感器,是指用于测量机器人下潜和上浮的深度信息,并将深度信息通过水下控制器传递至水上控制端进行记录储存,所述照度传感器是指测量不同水底不同深度的光线数据,并将光线数据通过水下控制器传递至水上控制端进行记录储存,所述惯性传感器是指采集机器人工作时的加速度、陀螺仪信息,并通过水下控制器传递至水上控制端进行分析,获得机器人的姿态数据。
根据上述技术方案,所述动力模块包括水平推进子模块和垂直推进子模块,所述水平推进子模包括两个水平推进器,所述垂直推进子模块包括垂直推进器,其中,推进器采用有刷直流电机,电机驱动使用全桥驱动方式,控制器只需发出PWM信号即可控制转速,所述动力模块是指根据监测模块提供的信息,通过水上控制端控制水下控制器,改变其动力,其中,阻力主要来自本体水下移动时的阻力,本体水下移动阻力公式为:
其中,Cd为阻力系数,V为机器人运动速度,ρ为水密度,L为机器人纵向长度。
根据上述技术方案,所述摄像模块包括角度调节电机、LED灯和微型摄像头,所述角度调节电机输出轴与角度调节轴相连,并根据需求转动角度调节轴,从而调节微型摄像头的摄像角度,所述微型摄像头是指采集水下的影像信息,并将深度信息通过水下控制器传递至水上控制端,通过显示屏进行观看,所述LED灯是指根据照度传感器采集的水底光线信息进行分析,控制LED灯的光照强度,从而提高微型摄像头摄像的清晰度。
根据上述技术方案,所述采集模块包括采集电机,所述采集电机的输出轴与转轴相连,所述采集电机根据水下控制器下达的指令,对指定水底的水下物体进行采集,获取相应样品。
与现有技术相比,本发明的有益效果:本发明结构科学合理,使用安全方便:
1、设置有摄像组件,通过角度调节轴的作用,便于根据需求调节微型摄像头的摄像角度,通过弧形防护板和弧形透明板的作用,便于将微型摄像头进行遮挡保护,避免外界物体与之发生碰撞,造成其损坏,通过旋转环、摇杆、弧形橡胶垫和活动轴的作用,便于角度调节轴转动时,同步带动弧形橡胶垫进行转动,从而对弧形透明板外表面进行摩擦清理,避免水下杂质吸附在弧形透明板表面,影响摄像工作。
2、设置有引导组件,通过套管、内杆和把手的作用,便于拉出把手,方便潜水者提供抓握,从而引导带动潜水者前进,通过线盘、引导线和锁紧螺杆的作用,便于根据需求拉出一定长度的引导线,从而引导多名潜水者进行水下活动,操作简单,使用方便可靠,增加水底引导工作,提高装置的功能性。
3、设置有固定块,通过转轴和取样铲的作用,便于在指定地点进行水底采集工作,从而将水底物体进行打捞,供使用者研究,通过磁条的作用,便于将两个取样铲吸附固定,避免机器人移动过程中,两个取样铲分开造成物体掉落,增加水底采样工作,提高装置的功能性。
4、设置有支撑组件,通过支撑底座、连接弹簧和支撑板的作用,便于缓冲机器人与物体接触时的碰撞力,同时通过连接弹簧的弹性作用,使得不同支撑板根据接触面的凹凸情况进行压缩,从而使其更好的与接触面贴合,提高装置的稳定性,使用更加便捷。
5、通过水上控制端和显示屏的作用,便于使用者控制水下控制器进行工作,并通过显示屏直观观察相应数据,通过监测模块的作用,便于监测水底的温度、深度、光照强度以及机器人自身的姿态数据,使得使用者更好的了解机器人所处的环境,从而更好的控制其进行工作,通过摄像模块的作用,便于采集水底的影响,方便使用者直观了解水底,同时方便使用者对样品进行采集,通过LED灯的作用,便于根据照度传感器采集的水底光线信息进行分析,控制LED灯的光照强度,从而提高微型摄像头摄像的清晰度,操作简单,采集数据可靠。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。
在附图中:
图1是本发明的结构示意图;
图2是本发明摄像组件的结构示意图;
图3是本发明引导组件的结构示意图;
图4是本发明机器人外壳底部的结构示意图;
图5是本发明取样铲的结构示意图;
图6是本发明支撑组件的结构示意图;
图7是本发明水下多功能机器人控制系统的流程框图;
图中标号:1、机器人外壳;2、水平推进器;3、通孔;4、垂直推进器;5、接线块;6、脐带缆;7、活动球;
8、摄像组件;801、U型槽;802、角度调节轴;803、微型摄像头;804、弧形防护板;805、弧形透明板;806、旋转环;807、摇杆;808、弧形橡胶垫;809、活动轴;810、LED灯;
9、引导组件;901、套管;902、内杆;903、把手;904、凹槽;905、线盘;906、引导线;907、锁紧螺杆;
10、固定块;11、转轴;12、取样铲;13、磁条;
14、支撑组件;1401、支撑底座;1402、连接弹簧;1403、支撑板;1404、软管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1:如图1-6所示,本发明提供一种水下多功能机器人及其控制系统技术方案,一种水下多功能机器人,包括机器人外壳1、水平推进器2、通孔3和垂直推进器4,机器人外壳1两侧均安装有水平推进器2,机器人外壳1顶端两侧均开设有通孔3,通孔3内部嵌入安装有垂直推进器4,水平推进器2和垂直推进器4的数量均为两个,水平推进器2和垂直推进器4的输入端均与机器人内部控制器的输出端电性连接,机器人外壳1一端安装有摄像组件8;
摄像组件8包括U型槽801、角度调节轴802、微型摄像头803、弧形防护板804、弧形透明板805、旋转环806、摇杆807、弧形橡胶垫808、活动轴809和LED灯810;
机器人外壳1一端开设有U型槽801,U型槽801内壁之间嵌入安装有角度调节轴802,角度调节轴802中心位置处安装有微型摄像头803,微型摄像头803边部嵌入安装有LED灯810,微型摄像头803和LED灯810的输入端均与机器人内部控制器的输出端电性连接,U型槽801外侧安装有弧形防护板804,弧形防护板804中心位置处嵌入安装有弧形透明板805,弧形透明板805的弧度为一百八十度,角度调节轴802两端外侧均套接有旋转环806,旋转环806一侧安装有摇杆807,两个摇杆807之间安装有弧形橡胶垫808,弧形橡胶垫808与摇杆807之间通过活动轴809相连,通过活动轴809的作用,便于弧形橡胶垫808对弧形透明板805擦拭时,根据弧形透明板805的弧度变化自由进行转动,弧形橡胶垫808的数量为两个,且分布在弧形透明板805两端,弧形橡胶垫808一侧与弧形透明板805贴合,为了便于数据传输,机器人外壳1顶端一侧安装有接线块5,接线块5顶端连接有脐带缆6,脐带缆6端部与接线块5之间通过活动球7相连。
当装置进行工作时,将机器人外壳1放置到待测水域中,启动垂直推进器4,通过垂直推进器4推动装置下潜,同时启动水平推进器2,使得装置在水底进行移动,并通过两个水平推进器2的正反工作,使得装置进行转向移动,当装置移动到指定位置时,根据需求转动角度调节轴802,使得角度调节轴802带动微型摄像头803进行转动,从而对指定区域进行摄像工作,当角度调节轴802向下转动时,角度调节轴802带动旋转环806进行同步转动,通过旋转环806带动摇杆807摆动,然后摇杆807带动弧形透明板805顶端的弧形橡胶垫808进行圆周移动,从而与弧形透明板805顶端进行摩擦,对其进行擦拭清理工作,同时弧形透明板805底端的弧形橡胶垫808向下转动,不影响摄像工作,当角度调节轴802向上转动时,角度调节轴802带动旋转环806进行同步转动,通过旋转环806带动摇杆807摆动,然后摇杆807带动弧形透明板805底端的弧形橡胶垫808进行圆周移动,从而与弧形透明板805底端进行摩擦,提高微型摄像头803摄像的清晰度,避免水中杂质吸附在弧形透明板805外表面影响摄像工作。
机器人外壳1另一端安装有引导组件9,引导组件9包括套管901、内杆902、把手903、凹槽904、线盘905、引导线906和锁紧螺杆907,机器人外壳1另一端两侧均嵌入安装有套管901,套管901内部插入安装有内杆902,两个内杆902端部之间安装有把手903,机器人外壳1另一端与把手903对应位置处开设有凹槽904,把手903中心位置处安装有线盘905,线盘905内部安装有引导线906,引导线906一端连接有套环,方便与潜水者相连,线盘905与引导线906出口处安装有锁紧螺杆907,通过锁紧螺杆907的作用,便于将引导线906进行锁紧固定,实现引导潜水者移动的功能。
当潜水员进行水下工作时,拉动内杆902,使得内杆902从套管901内部拉出,从而从凹槽904内部拉出把手903,潜水员手握把手903,通过装置的移动引导和带动潜水员进行移动,当多名潜水员进行水下工作时,从线盘905拉出引导线906,并将其拉动至指定长度,通过引导线906使得多名潜水员进行捆绑连接,使得多名潜水员潜水更加安全。
为了便于采集水底样本,机器人外壳1底端两侧均安装有固定块10,固定块10的数量为4个,两个相邻固定块10之间安装有转轴11,转轴11底端两侧均安装有取样铲12,取样铲12底端连接有磁条13,提高机器人与接触面的稳定性,机器人外壳1底端两边均安装有支撑组件14,支撑组件14包括支撑底座1401、连接弹簧1402、支撑板1403和软管1404,机器人外壳1底端两边均固定安装有支撑底座1401,支撑底座1401底部均匀安装有连接弹簧1402,连接弹簧1402底端连接有支撑板1403,连接弹簧1402外侧套接有软管1404,并通过软管1404将连接弹簧1402包裹密封。
当进行水底采集工作时,通过垂直推进器4推动装置移动到水底,转动角度调节轴802,使得微型摄像头803向下转动,从而对水底进行摄像工作,当摄像到指定物体时,通过水平推进器2带动装置移动到指定地点,然后垂直推进器4推动装置向下移动,通过支撑板1403与水底接触,并通过连接弹簧1402缓冲接触时产生的碰撞力,同时根据水底的凹凸情况,压缩连接弹簧1402,使得支撑板1403更好的与水底贴合,提高装置的稳定性,当装置稳定后,转动转轴11,通过转轴11带动其底端两个取样铲12相向转动,从而对水底物体进行夹持,通过磁条13的作用,使得两个取样铲12连接的更加稳定,避免取样物体掉落。
实施例2:如图1-7所示,一种水下多功能机器人及其控制系统技术方案,一种水下多功能机器人,包括机器人外壳1、水平推进器2、通孔3和垂直推进器4,机器人外壳1两侧均安装有水平推进器2,机器人外壳1顶端两侧均开设有通孔3,通孔3内部嵌入安装有垂直推进器4,水平推进器2和垂直推进器4的数量均为两个,水平推进器2和垂直推进器4的输入端均与机器人内部控制器的输出端电性连接,机器人外壳1一端安装有摄像组件8;
摄像组件8包括U型槽801、角度调节轴802、微型摄像头803、弧形防护板804、弧形透明板805、旋转环806、摇杆807、弧形橡胶垫808、活动轴809和LED灯810;
机器人外壳1一端开设有U型槽801,U型槽801内壁之间嵌入安装有角度调节轴802,角度调节轴802中心位置处安装有微型摄像头803,微型摄像头803边部嵌入安装有LED灯810,微型摄像头803和LED灯810的输入端均与机器人内部控制器的输出端电性连接,U型槽801外侧安装有弧形防护板804,弧形防护板804中心位置处嵌入安装有弧形透明板805,弧形透明板805的弧度为一百八十度,角度调节轴802两端外侧均套接有旋转环806,旋转环806一侧安装有摇杆807,两个摇杆807之间安装有弧形橡胶垫808,弧形橡胶垫808与摇杆807之间通过活动轴809相连,通过活动轴809的作用,便于弧形橡胶垫808对弧形透明板805擦拭时,根据弧形透明板805的弧度变化自由进行转动,弧形橡胶垫808的数量为两个,且分布在弧形透明板805两端,弧形橡胶垫808一侧与弧形透明板805贴合,为了便于数据传输,机器人外壳1顶端一侧安装有接线块5,接线块5顶端连接有脐带缆6,脐带缆6端部与接线块5之间通过活动球7相连。
当装置进行工作时,将机器人外壳1放置到待测水域中,启动垂直推进器4,通过垂直推进器4推动装置下潜,同时启动水平推进器2,使得装置在水底进行移动,并通过两个水平推进器2的正反工作,使得装置进行转向移动,当装置移动到指定位置时,根据需求转动角度调节轴802,使得角度调节轴802带动微型摄像头803进行转动,从而对指定区域进行摄像工作,当角度调节轴802向下转动时,角度调节轴802带动旋转环806进行同步转动,通过旋转环806带动摇杆807摆动,然后摇杆807带动弧形透明板805顶端的弧形橡胶垫808进行圆周移动,从而与弧形透明板805顶端进行摩擦,对其进行擦拭清理工作,同时弧形透明板805底端的弧形橡胶垫808向下转动,不影响摄像工作,当角度调节轴802向上转动时,角度调节轴802带动旋转环806进行同步转动,通过旋转环806带动摇杆807摆动,然后摇杆807带动弧形透明板805底端的弧形橡胶垫808进行圆周移动,从而与弧形透明板805底端进行摩擦,提高微型摄像头803摄像的清晰度,避免水中杂质吸附在弧形透明板805外表面影响摄像工作。
机器人外壳1另一端安装有引导组件9,引导组件9包括套管901、内杆902、把手903、凹槽904、线盘905、引导线906和锁紧螺杆907,机器人外壳1另一端两侧均嵌入安装有套管901,套管901内部插入安装有内杆902,两个内杆902端部之间安装有把手903,机器人外壳1另一端与把手903对应位置处开设有凹槽904,把手903中心位置处安装有线盘905,线盘905内部安装有引导线906,引导线906一端连接有套环,方便与潜水者相连,线盘905与引导线906出口处安装有锁紧螺杆907,通过锁紧螺杆907的作用,便于将引导线906进行锁紧固定,实现引导潜水者移动的功能。
当潜水员进行水下工作时,拉动内杆902,使得内杆902从套管901内部拉出,从而从凹槽904内部拉出把手903,潜水员手握把手903,通过装置的移动引导和带动潜水员进行移动,当多名潜水员进行水下工作时,从线盘905拉出引导线906,并将其拉动至指定长度,通过引导线906使得多名潜水员进行捆绑连接,使得多名潜水员潜水更加安全。
为了便于采集水底样本,机器人外壳1底端两侧均安装有固定块10,固定块10的数量为4个,两个相邻固定块10之间安装有转轴11,转轴11底端两侧均安装有取样铲12,取样铲12底端连接有磁条13,提高机器人与接触面的稳定性,机器人外壳1底端两边均安装有支撑组件14,支撑组件14包括支撑底座1401、连接弹簧1402、支撑板1403和软管1404,机器人外壳1底端两边均固定安装有支撑底座1401,支撑底座1401底部均匀安装有连接弹簧1402,连接弹簧1402底端连接有支撑板1403,连接弹簧1402外侧套接有软管1404,并通过软管1404将连接弹簧1402包裹密封。
当进行水底采集工作时,通过垂直推进器4推动装置移动到水底,转动角度调节轴802,使得微型摄像头803向下转动,从而对水底进行摄像工作,当摄像到指定物体时,通过水平推进器2带动装置移动到指定地点,然后垂直推进器4推动装置向下移动,通过支撑板1403与水底接触,并通过连接弹簧1402缓冲接触时产生的碰撞力,同时根据水底的凹凸情况,压缩连接弹簧1402,使得支撑板1403更好的与水底贴合,提高装置的稳定性,当装置稳定后,转动转轴11,通过转轴11带动其底端两个取样铲12相向转动,从而对水底物体进行夹持,通过磁条13的作用,使得两个取样铲12连接的更加稳定,避免取样物体掉落。
一种水下多功能机器人控制系统,包括水上控制端、显示屏、电源和水下控制器,显示屏与水上控制端相连,水上控制端与电源相连,水上控制端通过脐带缆6与水下控制器相连,水下控制器包括监测模块、动力模块、摄像模块和采集模块,监测模块包括温度传感器、深度传感器、照度传感器和惯性传感器,动力模块包括水平推进子模块和垂直推进子模块,摄像模块包括角度调节电机、LED灯810和微型摄像头803,采集模块包括采集电机。
监测模块包括温度传感器、深度传感器和照度传感器,其中,温度传感器用于测量机器人下潜时不同深度的水温,并将水温信息通过水下控制器传递至水上控制端进行记录储存,深度传感器为一种扩散硅型压力传感器,是指用于测量机器人下潜和上浮的深度信息,并将深度信息通过水下控制器传递至水上控制端进行记录储存,照度传感器是指测量不同水底不同深度的光线数据,并将光线数据通过水下控制器传递至水上控制端进行记录储存,惯性传感器是指采集机器人工作时的加速度、陀螺仪信息,并通过水下控制器传递至水上控制端进行分析,获得机器人的姿态数据。
动力模块包括水平推进子模块和垂直推进子模块,水平推进子模包括两个水平推进器2,垂直推进子模块包括垂直推进器4,其中,推进器采用有刷直流电机,电机驱动使用全桥驱动方式,控制器只需发出PWM信号即可控制转速,动力模块是指根据监测模块提供的信息,通过水上控制端控制水下控制器,其中,阻力主要来自本体水下移动时的阻力,本体水下移动阻力公式为:
其中,Cd为阻力系数,V为机器人运动速度,ρ为水密度,L为机器人纵向长度。
通过水上控制端计算分析水底的阻力以及其他影响,从而调节水平推进器2和垂直推进器4的动力,提高装置的工作效率。
摄像模块包括角度调节电机、LED灯810和微型摄像头803,角度调节电机输出轴与角度调节轴802相连,并根据需求转动角度调节轴802,从而调节微型摄像头803的摄像角度,微型摄像头803是指采集水下的影像信息,并将深度信息通过水下控制器传递至水上控制端,通过显示屏进行观看,LED灯810是指根据照度传感器采集的水底光线信息进行分析,控制LED灯810的光照强度,从而提高微型摄像头摄像803的清晰度,采集模块包括采集电机,采集电机的输出轴与转轴11相连,采集电机根据水下控制器下达的指令,对指定水底的水下物体进行采集,获取相应样品。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各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。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水下多功能机器人,包括机器人外壳(1)、水平推进器(2)、通孔(3)和垂直推进器(4),所述机器人外壳(1)两侧均安装有水平推进器(2),所述机器人外壳(1)顶端两侧均开设有通孔(3),所述通孔(3)内部嵌入安装有垂直推进器(4),所述水平推进器(2)和垂直推进器(4)的数量均为两个,所述水平推进器(2)和垂直推进器(4)的输入端均与机器人内部控制器的输出端电性连接,其特征在于:所述机器人外壳(1)一端安装有摄像组件(8);
所述摄像组件(8)包括U型槽(801)、角度调节轴(802)、微型摄像头(803)、弧形防护板(804)、弧形透明板(805)、旋转环(806)、摇杆(807)、弧形橡胶垫(808)、活动轴(809)和LED灯(810);
所述机器人外壳(1)一端开设有U型槽(801),所述U型槽(801)内壁之间嵌入安装有角度调节轴(802),所述角度调节轴(802)中心位置处安装有微型摄像头(803),所述微型摄像头(803)边部嵌入安装有LED灯(810),所述微型摄像头(803)和LED灯(810)的输入端均与机器人内部控制器的输出端电性连接,所述U型槽(801)外侧安装有弧形防护板(804),所述弧形防护板(804)中心位置处嵌入安装有弧形透明板(805),所述弧形透明板(805)的弧度为一百八十度,所述角度调节轴(802)两端外侧均套接有旋转环(806),所述旋转环(806)一侧安装有摇杆(807),两个所述摇杆(807)之间安装有弧形橡胶垫(808),所述弧形橡胶垫(808)与摇杆(807)之间通过活动轴(809)相连,所述弧形橡胶垫(808)的数量为两个,且分布在弧形透明板(805)两端,所述弧形橡胶垫(808)一侧与弧形透明板(805)贴合。
2.根据权利要求1所述的一种水下多功能机器人,其特征在于:所述机器人外壳(1)顶端一侧安装有接线块(5),所述接线块(5)顶端连接有脐带缆(6),所述脐带缆(6)端部与接线块(5)之间通过活动球(7)相连。
3.根据权利要求1所述的一种水下多功能机器人,其特征在于:所述机器人外壳(1)另一端安装有引导组件(9);
所述引导组件(9)包括套管(901)、内杆(902)、把手(903)、凹槽(904)、线盘(905)、引导线(906)和锁紧螺杆(907);
所述机器人外壳(1)另一端两侧均嵌入安装有套管(901),所述套管(901)内部插入安装有内杆(902),两个所述内杆(902)端部之间安装有把手(903),所述机器人外壳(1)另一端与把手(903)对应位置处开设有凹槽(904),所述把手(903)中心位置处安装有线盘(905),所述线盘(905)内部安装有引导线(906),所述引导线(906)一端连接有套环,所述线盘(905)与引导线(906)出口处安装有锁紧螺杆(907)。
4.根据权利要求1所述的一种水下多功能机器人,其特征在于:所述机器人外壳(1)底端两侧均安装有固定块(10),所述固定块(10)的数量为4个,两个相邻所述固定块(10)之间安装有转轴(11),所述转轴(11)底端两侧均安装有取样铲(12),所述取样铲(12)底端连接有磁条(13)。
5.根据权利要求1所述的一种水下多功能机器人,其特征在于:所述机器人外壳(1)底端两边均安装有支撑组件(14);
所述支撑组件(14)包括支撑底座(1401)、连接弹簧(1402)、支撑板(1403)和软管(1404);
所述机器人外壳(1)底端两边均固定安装有支撑底座(1401),所述支撑底座(1401)底部均匀安装有连接弹簧(1402),所述连接弹簧(1402)底端连接有支撑板(1403),所述连接弹簧(1402)外侧套接有软管(1404),并通过软管(1404)将连接弹簧(1402)包裹密封。
6.权利要求1-5任一项所述的一种水下多功能机器人控制系统,包括水上控制端、显示屏、电源和水下控制器,所述显示屏与水上控制端相连,所述水上控制端与电源相连,所述水上控制端通过脐带缆与水下控制器相连,其特征在于:所述水下控制器包括监测模块、动力模块、摄像模块和采集模块,所述监测模块包括温度传感器、深度传感器、照度传感器和惯性传感器,所述动力模块包括水平推进子模块和垂直推进子模块,所述摄像模块包括角度调节电机、LED灯和微型摄像头,所述采集模块包括采集电机。
7.根据权利要求6所述的一种水下多功能机器人控制系统,其特征在于:所述监测模块包括温度传感器、深度传感器和照度传感器,所述温度传感器用于测量机器人下潜时不同深度的水温,并将水温信息通过水下控制器传递至水上控制端进行记录储存,所述深度传感器为一种扩散硅型压力传感器,是指用于测量机器人下潜和上浮的深度信息,并将深度信息通过水下控制器传递至水上控制端进行记录储存,所述照度传感器是指测量不同水底不同深度的光线数据,并将光线数据通过水下控制器传递至水上控制端进行记录储存,所述惯性传感器是指采集机器人工作时的加速度、陀螺仪信息,并通过水下控制器传递至水上控制端进行分析,获得机器人的姿态数据。
8.根据权利要求6所述的一种水下多功能机器人控制系统,其特征在于:所述动力模块包括水平推进子模块和垂直推进子模块,所述水平推进子模包括两个水平推进器,所述垂直推进子模块包括垂直推进器,其中,推进器采用有刷直流电机,电机驱动使用全桥驱动方式,控制器只需发出PWM信号即可控制转速,所述动力模块是指根据监测模块提供的信息,通过水上控制端控制水下控制器,改变其动力,其中,阻力主要来自本体水下移动时的阻力,本体水下移动阻力公式为:
其中,Cd为阻力系数,V为机器人运动速度,ρ为水密度,L为机器人纵向长度。
9.根据权利要求6所述的一种水下多功能机器人控制系统,其特征在于:所述摄像模块包括角度调节电机、LED灯和微型摄像头,所述角度调节电机输出轴与角度调节轴相连,并根据需求转动角度调节轴,从而调节微型摄像头的摄像角度,所述微型摄像头是指采集水下的影像信息,并将深度信息通过水下控制器传递至水上控制端,通过显示屏进行观看,所述LED灯是指根据照度传感器采集的水底光线信息进行分析,控制LED灯的光照强度,从而提高微型摄像头摄像的清晰度。
10.根据权利要求6所述的一种水下多功能机器人控制系统,其特征在于:所述采集模块包括采集电机,所述采集电机的输出轴与转轴相连,所述采集电机根据水下控制器下达的指令,对指定水底的水下物体进行采集,获取相应样品。
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