CN109975064A - 一种海底矿石勘探车及其采集矿石方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海底矿石勘探车及其采集矿石方法，属于海底工程领域。包括基础组件、重力调节组件、推进组件和采集组件四部分。其中，重力调节组件包括两个平衡浮力腔，设置在两个平衡浮力腔之间的平衡检测器；推进组件包括设置在平衡浮力腔中间的推进器，设置在防水壳体外部的多个履带轮；采集组件包括设置在顶板上的摄像单元和柔性机械臂，以及设置在顶板上的样品收集箱。本发明通过使用橡胶履带代替传统刚性履带或滚轮，以及通过平衡浮力腔调整勘探车重力，精准控制履带与海泥之间的压力和压强，减小勘探车受到海泥的影响；通过设置可拆卸的机械手和钻探探头，可根据矿石类型采取合理的采集方式，进行样品采集，方便于多点取样。

Description

一种海底矿石勘探车及其采集矿石方法

技术领域

本发明属于海底工程领域，尤其是一种海底矿石勘探车及其采集矿石方法。

背景技术

随着陆地矿产资源的不断枯竭，人们开始将视野逐渐转向浩瀚的海底，在海底富含各种锰、钻、镍、铜、铅、锌、金、银、铝等金属元素的结核状矿石，而且品位非常高，随之也诞生了各种用于海底勘测、开采和运输的勘探车。

其中，当勘测用勘探车而言，在海中行走时，由于海泥的特殊物理特性，其抗剪强度、干密度和可塑性远远低于陆地土壤，且其孔隙率和流变性也十分大，因此与陆地行走有很大的差别，会严重影响勘探车的形势。

发明内容

发明目的：提供一种海底矿石勘探车及其采集矿石方法，以减小海泥对勘探车行驶时影响，以及提供一种用于海底多点取样的勘探车。

技术方案：一种海底矿石勘探车，包括：基础组件、重力调节组件、推进组件和采集组件四部分。

基础组件，包括防水壳体，以及固定安装在所述防水壳体上的顶板；

重力调节组件，包括设置在所述防水壳体上部的两个平衡浮力腔，水平设置在两个平衡浮力腔之间的平衡检测器；

推进组件，包括设置在所述平衡浮力腔中间的推进器，设置在所述防水壳体内的动力机构，以及通过传动组件与所述动力机构相连接、并设置在所述防水壳体两侧的多个履带轮；

采集组件，包括设置在所述顶板上的摄像单元，设置在所顶板上的柔性机械臂，以及设置在所述顶板上的样品收集箱。

在进一步的实施例中，所述平衡浮力腔为刚性容器，在内部通过隔板分为至少两个小室，且每个小室内设置有一组电解装置；所电解装置包括：将小室分为两个腔室的电解隔板，分别设置在被电解隔板隔开的两个腔室底部的阴极和阳极，与所述阴极和阳极相连接直流电源，设置在所述腔室底部的出水阀门，以及设置在所述腔室顶部的出气阀门。

在进一步的实施例中，所述履带轮包括：一个与驱动机构相连接的传动轮，位于所述传动轮正上方角、且通过皮带与所述传动轮相连接的主动轮，分别设置所述主动轮右斜下方60°角和左斜下方60°的第一随动轮和第二随动轮，设置在所述第一随动轮和第二随动轮之间的伸缩杆，以及套装在所述主动轮和第一随动轮和第二随动轮上组成一个等腰三角形的防滑履带。

在进一步的实施例中，所述防滑履带外表面设置有一层橡胶履带，在所述橡胶履带上设置有多个硫化履刺，且所述橡胶履带上设置有多个压力传感器，且所述防滑履带对海底泥土的压强在保持在3~5KPa。

在进一步的实施例中，所述摄像单元与顶板之间通过角度调节器连接，且所述摄像单元包括：微光摄像机、红外热成像仪以及无线传输设备。

在进一步的实施例中，所述柔性机械臂为海底用的六轴机械臂，在所述六轴机械臂底部设置有控制模块，在机械臂输出端设置有伺服电机，以及与所述伺服电机连接的连接杆，且在所述连接杆的外部刻有外螺纹。

在进一步的实施例中，所述样品收集箱包括：在其连接端设置有与所述连接杆相匹配的螺纹孔的可拆卸机械手和多个钻探钻头，与所述机械手外边缘轮廓相贴合的机械手放置架，设置在所述机械手放置架一侧、且与所述钻探钻头外轮廓相贴合的钻头放置架，以及设置在所述机械手放置架和钻头放置架一侧、且被分隔成多个隔间的样品放置架。

一种海底矿石勘探车的采集矿石方法，包括：

A1、将勘探车放入指定待观察水域，平衡浮力腔进水，保持悬浮状态，通过推进器调整勘探车的位置，进一步平衡浮力腔，使勘探车下沉至水底；

A2、继续调整平衡浮力腔，保证防滑履带对海底泥土的压强在保持在3~5KPa，通过驱动组件推动履带轮动勘探车前进；

A 3、微调角度调节器，调整摄像单元至面向勘探车正前方，红外热成像仪采集相关数据，传输至控制终端，通过人工或智能操作，规划路径，将勘探车驱动至指定位置；

A4、微调角度调节器，保证摄像单元始终面向柔性机械臂，微光摄像头采集并传输柔性机械臂工作时的图像信息至控制终端；

A5、智能控制柔性机械臂的末端至与样品收集箱内的可拆卸机械手对齐，同时还可以通过控制终端远程对柔性机械臂的位置进行微调，然后通过柔性机械臂内置的伺服电机带动连接杆连接可拆卸机械手；

A6、调整柔性机械臂的末端的位置至待采集区域，控制可拆卸机械手夹取小型矿石至矿石收集架内，完成收集过程；

A7、任务完成后，排出平衡浮力腔内的水，上浮至水面，回收勘探车。

在进一步的实施例中，所述的海底矿石勘探车的采集矿石方法，还可以为：

B1、将勘探车放入指定待观察水域，平衡浮力腔进水，保持悬浮状态，通过推进器调整勘探车的位置，进一步平衡浮力腔，使勘探车下沉至水底；

B 2、继续调整平衡浮力腔，保证防滑履带对海底泥土的压强在保持在3~5KPa，通过驱动组件推动履带轮动勘探车前进；

B3、微调角度调节器，调整摄像单元至面向勘探车正前方，红外热成像仪采集相关数据，传输至控制终端，通过人工或智能操作，规划路径，将勘探车驱动至指定位置；

B4、微调角度调节器，保证摄像单元始终面向柔性机械臂，微光摄像头采集并传输柔性机械臂工作时的图像信息至控制终端；

B5、智能控制柔性机械臂的末端至与样品收集箱内的钻探钻头对齐，同时，还可以通过控制终端远程对柔性机械臂的位置进行微调，然后通过柔性机械臂内置的伺服电机带动连接杆连接钻探钻头；

B6、调整柔性机械臂的末端的位置至待采集区域，控制柔性机械臂内置的伺服电机机械输出，带动钻探钻头钻取大型矿石，采集部分矿石至矿石收集架内，完成收集过程；

B7、任务完成后，排出平衡浮力腔内的水，上浮至水面，回收勘探车。

有益效果：本发明涉及一种海底矿石勘探车及其采集矿石方法，通过使用橡胶履带代替传统刚性履带或滚轮，以及通过平衡浮力腔调整勘探车重力，可根据实际情况，精准控制履带与海泥之间的压力和压强；通过设置可拆卸的机械手和钻探探头，可根据矿石类型采取合理的方式，进行样品采集，方便于多点取样。解决了海泥对海底勘探车行走影响，以及提供用于海底矿区的多点取样的勘探车。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中平衡浮力腔的结构示意图。

图3是本发明中无叶推进器的结构示意图。

图4是本发明中出水缝隙的结构示意图。

图5是本发明中旋转机构的结构示意图。

图6是本发明中履带轮的结构示意图。

图7是本发明中防滑履带的局部放大图。

图8是本发明中角度调节器的局部放大图。

图9是本发明中可拆卸机械手的结构示意图。

图10是本发明中钻探钻头的结构示意图。

图11是本发明中样品收集箱的结构示意图。

附图标记为：防水壳体1、顶板2、履带轮3、平衡浮力腔4、平衡检测器5、无叶推进器6、摄像单元7、柔性机械臂8、角度调节器9、样品收集箱10、可拆卸机械手11、钻探钻头12、传动轮301、皮带302、主动轮303、第一随动轮304、第二随动轮305、伸缩杆306、防滑履带307、硫化履刺308、小室401、电解隔板402、阴极403、阳极404、直流电源405、出水阀门406、出气阀门407、腔体601、螺旋桨602、进水口603、排水通道604、出水缝隙605、导水件605a、旋转机构606、第一圆盘606a、卡条606b、第二圆盘606c、分度齿606d、微型电机座901、固定框902、第一微型电机903、第一滚轮904、皮带905、第二滚轮906、旋转支撑座907、第二微型电机908、齿轮组909、、机械手放置架1001、钻头放置架1002、样品放置架1003、底座1101、第一夹板1102、第二夹板1103、弹性件1104、气缸1105、楔形块1106、连接块1201、采集筒1202、锯齿1203、排气小孔1204。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如附图1所示，一种海底矿石勘探车（以下简称为“该勘探车”），包括：基础组件、重力调节组件、推进组件和采集组件四部分。

基础组件包括：防水壳体1和顶板2。顶板2固定安装在所述防水壳体1上，用于安装采集组件。

重力调节组件包括：两个平衡浮力腔4和平衡检测器5。平衡浮力腔4共有两个，分别设置在所述防水壳体1上部的两侧，在两个平衡浮力腔4之间水平设置有平衡检测器5。其中平衡浮力腔4，通过进水和排水，改变探测车自身的重量，不经能实现上浮和下沉，同时，在与海泥接触时，保证与海泥之间压力的预定范围内；平衡检测器5实时监测勘探车内的重心变化，及时调整平衡浮力腔4内储水量，改变勘探车内的重心，达到平衡状态。

在具体实施过程中，平衡浮力腔和平衡检测器不做具体要求，在本设计中，申请人提供了一种优选方案。如附图2所示，具体为，所述平衡浮力腔4为刚性容器，在内部通过隔板分为至少两个小室401，且每个小室401内设置有一组电解装置；所电解装置包括：小室401、电解隔板402、阴极403、阳极404、直流电源405、出水阀门406、出气阀门407。具体为：电解隔板402将小室401分为阴阳两个电解腔室，在被电解隔板402隔开的两个电解腔室底部分别设置有阴极403和阳极404，所述阴极403和阳极404与直流电源405相连接，在所述腔室底部设置有出水阀门406，在所述腔室顶部设置有出气阀门407。当该勘探车下沉时，从进水口603进水，排出空气，提高该勘探车的重量，完成下沉动作；当该勘探车需要上浮时，将阴极403和阳极404直接与电源相连接，电解水，在两个电解腔室内产生大量氧气、氢气以及少量的氯气等气体，排出水，减小该勘探车重量完成上浮。上述电解水装置能够替代传统的压缩空气式气腔，大大的减小的该勘探车的重量，提高了该勘探车的续航能力和扩大该勘探车的使用范围；而且不必再使用前频繁更换压缩空气储存罐，减小了该勘探车的准备时间，提高该勘探车的可操控性。

其中，所述平衡检测器5为一个水平放置的圆柱形玻璃管，在所述玻璃管内与留有一个气泡，且在所述玻璃管两端射着有光电感应器发生器和接收器。根据气泡在玻璃管中的位置，判断该勘探车的整体平衡位置，然后通过调整平衡浮力腔4内每个小室401内气体的占比，调整勘探车的重心，达到平衡状态。通过上述结构替代了传统的偏心轮改变重心的方式，进一步减低勘探车的重量，提高了该勘探车的续航能力和扩大勘探车的使用范围。

推进组件包括：推进器、动力机构和履带轮3。推进器设置在所述平衡浮力腔4中间，动力机构设置在所述防水壳体1内，所述动力机构通过传动组件与多个履带轮3相连接。所述动力机构一般采用液压马达提供驱动力，带动履带轮3推动行走。当勘探车在悬浮状态时，采用推进器进行驱动；当勘探车在沉底状态时，采用履带轮3进行驱动。由于勘探车在悬浮状态行驶时受到的阻力比沉底时所受到的阻力更小，故采用推进器调整勘探车位置，然后通过履带轮3进一步微调，能够大大的节省动力，提高勘探车的续航能力。

当勘探车在悬浮状态时，采用推进器进行驱动，调整勘探车的位置。其中，所述推进优选为无叶推进器。在两个平衡浮力腔4中间的防水壳体1内设置有至少两个无叶推进器6，分别位于勘探车的前后两端。如附图3所示，所述无叶推进器6包括：腔体601、螺旋桨602、进水口603、排水通道604、出水缝隙605、导水件605a、旋转机构606。所述腔体601的截面为“8”字形，在所述腔体601上半部分安装有螺旋桨602，所述螺旋桨602与三相异步电机连接，其中三相异步电机为Y160L-2型号，进水口603设置在所述腔体601上半部分一侧，所述腔体601下半部分贯穿有一个呈圆台状的排水通道604，设置在所述排水通道604上的环形出水缝隙605，并与所述腔体601的上半部分相连接。如附图4所示，所述出水缝隙605处设置有圆弧形不规则的导水件605a，所述导水件605a的凸出部与所述出水缝隙605凹槽部相对应，留有预定间隙；且所述间隙大小为2～10cm。通过调整导水件605a的位置，可以扩大/缩小间隙距离。电机带动螺旋桨602旋转，驱动水流冲出水缝隙605排出，在排出过程中带动排水通道604内的水流运动，通过康达效应进行放大，提高排水量，扩大排水功率。而且，传统螺旋桨602式推进器推动出的水流为螺旋形旋涡，水流湍急，水流对摄像单元拍摄的影响较大，上述无叶式推进器推出的水流为相对平稳的平行水流，对摄像单元的拍摄几乎无影响。

其中，所述无叶推进器6的腔体601上半部固定连接有旋转机构606，如附图5所示，所述旋转机构606又包括：、第一圆盘606a、卡条606b、第二圆盘606c、分度齿606d。第一圆盘606a与步进电机相连接的，在所述圆盘上固定安装向外凸起且截面形状为“渐开线”的卡条606b；第二圆盘606c垂直于所述第一圆盘606a且与所述腔体601上半部固定连接，在所述第二圆盘606c周围设置有多个分度齿606d，与所述卡条606b相啮合。步进电机接收脉冲信号，带动第一圆盘606a旋转预定圈数，其中，每当第一圆盘606a旋转一圈，卡条606b带动分度齿606d旋转一格；以此调整第二圆盘606c和无叶推进器6的方向。上述结构能够控制无叶推进器6在360°旋转，有效提高推进的使用范围，减少传统勘探车两侧需要安装多个改变方向用的推进器。

当勘探车在沉底状态时，采用履带轮3进行驱动，进一步调整勘探车的位置。如附图6所示，所述履带轮3包括：一个与驱动机构相连接的传动轮301，位于所述传动轮301正上方角、且通过皮带302与所述传动轮301相连接的主动轮303，分别设置所述主动轮303右斜下方60°角和左斜下方60°的第一随动轮304和第二随动轮305，设置在所述第一随动轮304和第二随动轮305之间的伸缩杆306，以及套装在所述主动轮303和第一随动轮304和第二随动轮305上组成一个等腰三角形的防滑履带307。采用履带的行走方式，使勘探车与地面之间的接触由“线”变为“面”，大大增强该勘探车适应各种路面的能力，而且能加大其负载能力。其中，可根据海泥的具体特性，伸缩杆306调节第一随动轮304和第二随动轮305之间的距离，调整履带的张力。如附图7所示，所述防滑履带307外表面设置有一层橡胶履带，在所述橡胶履带上设置有多个硫化橡胶履刺，采用橡胶材质的履带能够有效的减小履带与海泥层表面之间的摩擦力，减小对海泥的破坏，而硫化橡胶履刺，质地较硬，能够切入海泥层内部，加大与海泥层之间的摩擦力。且所述橡胶履带上设置有多个压力传感器，以保证所述防滑履带307对海底泥土的压强在保持在3~5KPa。由于海泥层较为疏松，当履带对海泥之间压强过大时，会到导致大量海泥被带起，破坏海泥层，影响海底的生态环境，而且扬起的海泥会遮挡摄像单元7视野，直接影响摄像单元7的正常工作；而两者之间的压强过小，履带对海泥的压力过小，打滑，严重影响勘探车的正常行驶。通过平衡浮力腔4改变该勘探车自身重力，保证该勘探车对海泥层的压强在3~5KPa，此时，该勘探车的打滑率为0~15%，履带不仅能够提供最大的牵引力，而且能够减小对海泥层的破坏。

采集组件包括：摄像单元7、柔性机械臂8和样品收集箱10。摄像单元7和柔性机械臂8设置顶板2的一侧，相互配合实现矿石样本的采集；样品收集箱10设置在所述顶板2的另一侧，用于储存采集来的岩石样本。

作为一个优选方案，所述摄像单元7与顶板2之间通过角度调节器9连接，且所述摄像单元7包括：微光摄像机、红外热成像仪以及无线传输设备。所述微光摄像机、红外热成像仪的摄像头并排设置与摄像单元7的框架上，在其外表面设置有透明亚克力耐压板材制成的密封外罩。其中，红外热成像仪可以在行驶过程中，为勘探车提供海底的基本情况信息。微光摄像机配合勘探车自带光源对矿石进拍摄，并对采集组件的工作情况进行实时监测，方便海上操作人员及时做出修正。

所述摄像单元7与顶板2之间通过角度调节器9连接，如附图8所示，所述角度调节器9包括：微型电机座901、固定框902、第一微型电机903、第一滚轮904、皮带905、第二滚轮906、旋转支撑座907、第二微型电机908、齿轮组909。具体的，微型电机座901和固定框902固定安装在顶板2上，第一微型电机903采用42BYG250FC型号的步进电机，固定在所述微型电机座901上，第一滚轮904设置在所述固定框902内的一端且与所述第一微型电机903输出轴连接，第二滚轮906位于所述固定框902的另一端，与固定框902之间通过销轴连接，且通过皮带905与所述第一滚轮904相连接，旋转支撑座907与所述第二滚轮906固定连接，在所述旋转支撑座907一侧设置有第二微型电机908，摄像单元7设置在所述旋转支撑座907上，且通过个相互啮合齿轮组909与第二微型电机908输出相连接，其中，第二微型电机908采用42BYG250FB型号的步进电机。第一微型电机903带动第二滚轮906转动，控制旋转支撑座907和摄像单元7沿着固定框902上销轴上下旋转，同时，第二微型电机908通过齿轮组909带动摄像单元7左右旋转。在保持该勘探车不动的情况下，扩大拍摄角度，且在采集过程中，通过调整角度调节前往，保证所述摄像单元始终围绕柔性机械臂末端旋转。

作为一个优选方案，所述柔性机械臂8为海底用的六轴机械臂，在此不做具体限制，在所述六轴机械臂底部设置有控制模块，在机械臂输出端设置有伺服电机，以及与所述伺服电机输出连接有连接杆，且在所述连接杆的外部刻有外螺纹。如附图11所示，所述样品收集箱10包括：在其连接端设置有与所述连接杆相匹配的螺纹孔的可拆卸机械手11和多个钻探钻头12，与所述机械手外边缘轮廓相贴合的机械手放置架1001，设置在所述机械手放置架1001一侧、且与所述钻探钻头12外轮廓相贴合的钻头放置架1002，以及设置在所述机械手放置架1001和钻头放置架1002一侧、且被分隔成多个隔间的样品放置架1003。且在所述机械手放置架1001和钻头放置架1002上均设置有限位块，用于固定可拆卸机械手11和钻探钻头12。在面对不同大小、种类的矿石样本时，可柔性机械臂8通过连接杆螺纹连接可拆卸机械手11或钻探钻头12，采用不同的采集方法对矿石进行样本采集。

其中，如附图9所示，所述机械手包括：截面为“L”型的底座1101，通过销钉连接在所述底板上的第一夹板1102和第二夹板1103，在所述第一夹板1102和第二夹板1103在靠近底座1101一侧设置有楔形块1106，在所述第一夹板1102和第二夹板1103之间连接有弹性件1104，与所述楔形块1106连接的气缸1105，以及其他密封用支撑板（为了显现其内部结构图，附图故未画出），固定安装所述气缸1105外部的密封气缸1105座（附图未画出），在密封座外设置有与连接杆相连接的螺纹孔。当该机械手在工作过程中，气缸1105压缩，推出楔形块1106，压缩弹性件1104，第一夹板1102和第二夹板1103沿着销轴向中部旋转，加紧矿石样本。

如附图10所示，所述钻探钻头12包括：设置有螺纹孔的连接块1201，设置在连接块1201另一端的用作矿石采集的采集筒1202，设置在采集筒1202底部的多个截面为扇形的锯齿1203，以及设置在所述采集筒1202连接处的多个排气小孔1204。当该钻探钻头12工作时，柔性机械臂8上内置电机继续输出，此时连接杆顶部与连接块1201上螺纹孔的底部贴合，由于钻探钻头12未固定，故带动钻探钻头12旋转，即可用于钻取岩石样本。

为了方便理解海底矿石勘探车的技术方案，当勘探车采集体积较小的矿石时，对其工作流程做出简要说明：

A 1、将勘探车放入指定待观察水域，平衡浮力腔4进水，保持悬浮状态，通过推进器调整勘探车的位置，进一步平衡浮力腔4，使勘探车下沉至水底；

A 2、继续调整平衡浮力腔4，保证防滑履带307对海底泥土的压强在保持在3~5KPa，通过驱动组件推动履带轮3动勘探车前进；

A3、微调角度调节器9，调整摄像单元7至面向勘探车正前方，红外热成像仪采集相关数据，传输至控制终端，通过人工或智能操作，规划路径，将勘探车驱动至指定位置；

A4、微调角度调节器9，保证摄像单元7始终面向柔性机械臂8，微光摄像头采集并传输柔性机械臂8工作时的图像信息至控制终端；

A5、智能控制柔性机械臂8的末端至与样品收集箱10内的可拆卸机械手11对齐，同时还可以通过控制终端远程对柔性机械臂8的位置进行微调，然后通过柔性机械臂8内置的伺服电机带动连接杆连接可拆卸机械手11；

A6、调整柔性机械臂8的末端的位置至待采集区域，控制可拆卸机械手11夹取小型矿石至矿石收集架内，完成收集过程；

A7、任务完成后，排出平衡浮力腔4内的水，上浮至水面，回收勘探车。

作为一个优选的方案，当该勘探车采集大块的矿石时的矿石采集方法，还可以为：

B1、将勘探车放入指定待观察水域，平衡浮力腔4进水，保持悬浮状态，通过推进器调整勘探车的位置，进一步平衡浮力腔4，使勘探车下沉至水底；

B2、继续调整平衡浮力腔4，保证防滑履带307对海底泥土的压强在保持在3~5KPa，通过驱动组件推动履带轮3动勘探车前进；

B3、微调角度调节器9，调整摄像单元7至面向勘探车正前方，红外热成像仪采集相关数据，传输至控制终端，通过人工或智能操作，规划路径，将勘探车驱动至指定位置；

B4、微调角度调节器9，保证摄像单元7始终面向柔性机械臂8，微光摄像头采集并传输柔性机械臂8工作时的图像信息至控制终端；

B5、智能控制柔性机械臂8的末端至与样品收集箱10内的钻探钻头12对齐，同时，还可以通过控制终端远程对柔性机械臂8的位置进行微调，然后通过柔性机械臂8内置的伺服电机带动连接杆连接钻探钻头12；

B6、调整柔性机械臂8的末端的位置至待采集区域，控制柔性机械臂8内置的伺服电机机械输出，带动钻探钻头12钻取大型矿石，采集部分矿石至矿石收集架内，完成收集过程；

B7、任务完成后，排出平衡浮力腔4内的水，上浮至水面，回收勘探车。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (9)

1.一种海底矿石勘探车，其特征在于，包括：

基础组件，包括防水壳体，以及固定安装在所述防水壳体上的顶板；

重力调节组件，包括设置在所述防水壳体上部的两个平衡浮力腔，水平设置在两个平衡浮力腔之间的平衡检测器；

推进组件，包括设置在所述平衡浮力腔中间的推进器，设置在所述防水壳体内的动力机构，以及通过传动组件与所述动力机构相连接、并设置在所述防水壳体两侧的多个履带轮；

采集组件，包括设置在所述顶板上的摄像单元，设置在所顶板上的柔性机械臂，以及设置在所述顶板上的样品收集箱。

2.根据权利要求1所述的海底矿石勘探车，其特征在于，所述平衡浮力腔为刚性容器，在内部通过隔板分为至少两个小室，且每个小室内设置有一组电解装置；所电解装置包括：将小室分为两个腔室的电解隔板，分别设置在被电解隔板隔开的两个腔室底部的阴极和阳极，与所述阴极和阳极相连接直流电源，设置在所述腔室底部的出水阀门，以及设置在所述腔室顶部的出气阀门。

3.根据权利要求1所述的海底矿石勘探车，其特征在于，所述履带轮包括：一个与驱动机构相连接的传动轮，位于所述传动轮正上方角、且通过皮带与所述传动轮相连接的主动轮，分别设置所述主动轮右斜下方60°角和左斜下方60°的第一随动轮和第二随动轮，设置在所述第一随动轮和第二随动轮之间的伸缩杆，以及套装在所述主动轮和第一随动轮和第二随动轮上组成一个等腰三角形的防滑履带。

4.根据权利要求3所述的海底矿石勘探车，其特征在于，所述防滑履带外表面设置有一层橡胶履带，在所述橡胶履带上设置有多个硫化橡胶制成的履刺，且所述橡胶履带上设置有多个压力传感器，且所述防滑履带对海底泥土的压强在保持在3~5KPa。

5.根据权利要求1所述的海底矿石勘探车，其特征在于，所述摄像单元与顶板之间通过角度调节器连接，且所述摄像单元包括：微光摄像机、红外热成像仪以及无线传输设备。

6.根据权利要求1所述的海底矿石勘探车，其特征在于，所述柔性机械臂为海底用的六轴机械臂，在所述六轴机械臂底部设置有控制模块，在机械臂输出端设置有伺服电机，以及与所述伺服电机连接的连接杆，且在所述连接杆的外部刻有外螺纹。

7.根据权利要求1所述的海底矿石勘探车，其特征在于，所述样品收集箱包括：在其连接端设置有与所述连接杆相匹配的螺纹孔的可拆卸机械手和多个钻探钻头，与所述机械手外边缘轮廓相贴合的机械手放置架，设置在所述机械手放置架一侧、且与所述钻探钻头外轮廓相贴合的钻头放置架，以及设置在所述机械手放置架和钻头放置架一侧、且被分隔成多个隔间的样品放置架。

8.一种海底矿石勘探车的采集矿石方法，其特征在于，包括：

A1、将勘探车放入指定待观察水域，平衡浮力腔进水，保持悬浮状态，通过推进器调整勘探车的位置，进一步平衡浮力腔，使勘探车下沉至水底；

A2、继续调整平衡浮力腔，保证防滑履带对海底泥土的压强在保持在3~5KPa，通过驱动组件推动履带轮动勘探车前进；

A3、微调角度调节器，调整摄像单元至面向勘探车正前方，红外热成像仪采集相关数据，传输至控制终端，通过人工或智能操作，规划路径，将勘探车驱动至指定位置；

A4、微调角度调节器，保证摄像单元始终面向柔性机械臂，微光摄像头采集并传输柔性机械臂工作时的图像信息至控制终端；

A5、智能控制柔性机械臂的末端至与样品收集箱内的可拆卸机械手对齐，同时还可以通过控制终端远程对柔性机械臂的位置进行微调，然后通过柔性机械臂内置的伺服电机带动连接杆连接可拆卸机械手；

A6、调整柔性机械臂的末端的位置至待采集区域，控制可拆卸机械手夹取小型矿石至矿石收集架内，完成收集过程；

A7、任务完成后，排出平衡浮力腔内的水，上浮至水面，回收勘探车。

9.根据权利要求8所述的海底矿石勘探车的采集矿石方法，其特征在于，所述采集方法还可以为：

B1、将勘探车放入指定待观察水域，平衡浮力腔进水，保持悬浮状态，通过推进器调整勘探车的位置，进一步平衡浮力腔，使勘探车下沉至水底；

B2、继续调整平衡浮力腔，保证防滑履带对海底泥土的压强在保持在3~5KPa，通过驱动组件推动履带轮动勘探车前进；

B3、微调角度调节器，调整摄像单元至面向勘探车正前方，红外热成像仪采集相关数据，传输至控制终端，通过人工或智能操作，规划路径，将勘探车驱动至指定位置；

B4、微调角度调节器，保证摄像单元始终面向柔性机械臂，微光摄像头采集并传输柔性机械臂工作时的图像信息至控制终端；

B5、智能控制柔性机械臂的末端至与样品收集箱内的钻探钻头对齐，同时，还可以通过控制终端远程对柔性机械臂的位置进行微调，然后通过柔性机械臂内置的伺服电机带动连接杆连接钻探钻头；

B6、调整柔性机械臂的末端的位置至待采集区域，控制柔性机械臂内置的伺服电机机械输出，带动钻探钻头钻取大型矿石，采集部分矿石至矿石收集架内，完成收集过程；

B7、任务完成后，排出平衡浮力腔内的水，上浮至水面，回收勘探车。