CN111361709A - 一种水下探测打捞机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水下探测打捞机器人，涉及机器人技术领域，包括设备舱主体、前面板、后面板、侧板、推进机构、底板以及抓取机构，本发明结构简单，易于装配，且本发明中的多个抓取机构可借助于与之配合的水平驱动机构移动至合适的位置，以实现对水下物品的多位置的抓取，相比传统的单点抓取，显然牢固性更好，且由于多个抓取机构具有在水平方向上的位移能力，故能够适应不规则形状的物品表面抓取工作。

Description

一种水下探测打捞机器人
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种水下探测打捞机器人。
背景技术
目前，水下智能装备的主要形式是水下机器人，主要功能有勘探，采集，维修，基建，军用与搜救等。其中利用水下机器人进行海洋勘探对于人类开发海洋，走向深蓝有着重大意义。同时水下机器人的定位能力对于海底取样，打捞遗失物品挽回损失等方面有着重大意义。
水下机器人的工作方式是由水面母船上的工作人员，通过连接潜水器的脐带提供动力，操纵或控制潜水器，通过水下电视、声呐等专用设备进行观察，还能通过机械手，进行水下作业。目前，主要分为有缆水下机器人(ROV)和无缆水下机器人(AUV)两类。对于前者，往往存在着结构复杂，抓取难度大的缺陷。例如对于一些具有复杂表面形状的物品，单一的夹爪很难抓牢，容易脱落，因此有必要对现有的设备进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水下探测打捞机器人，以解决上述提到的现有技术中导致的上述缺陷。
一种水下探测打捞机器人，包括设备舱主体、前面板、后面板、侧板、推进机构、底板以及抓取机构，所述设备舱主体上设有两个沿其长度方向对称设置的法兰面，所述前面板和后面板分别安装在两个法兰面上并通过螺杆连接固定，所述侧板安装于设备舱主体的两侧并与前面板、后面板连接，所述推进机构安装于侧板的外侧，以实现设备舱主体的上下前后移动，所述底板安装于设备舱主体的下方并与侧板连接，所述抓取机构至少有2个且水平并列设置，所述底板上安装有与每个抓取机构配合的水平驱动机构，多个抓取机构借助于底板上的水平驱动机构能够沿着设备舱主体的长度方向来回移动以实现物品的多点位抓取操作，前面板和后面板还连接有一块盖板，盖板的几何中心处连接有缆绳。
进一步地，所述推进机构包括管体、桨叶以及推进电机，所述推进电机安装于管体内的支撑架上，且推进电机的输出端连接至桨叶，所述管体的两端为喇叭状。
进一步地，每个侧板的外侧均安装有一组水平推进组件和一组竖直推进组件；
一组水平推进组件包含两个竖直并列设置的推送机构，用于实现设备舱主体的前后移动；
一组竖直推进组件包含两个水平并列设置的推送机构，用于实现设备舱主体的上下移动。
进一步地，所述抓取机构包括顶板、电机座、旋转电机、转盘以及夹取机构，所述顶板安装于水平驱动机构上，所述电机座安装于顶板上，旋转电机安装于电机座上且其输出端连接至夹取机构，夹取机构转动连接于电机座的底部并用于实现物品的抓取。
进一步地，所述夹取机构包括滑轨、固定夹板、活动夹板、导向杆、复位弹簧以及电磁铁，所述滑轨安装于转盘的底面，固定夹板固定于滑轨的一端，滑轨的另一端可拆卸连接有封盖，活动夹板滑动连接于滑轨上，固定夹板的内侧还固定有所述的导向杆，导向杆水平设置且其另一端穿过所述的封盖，活动夹板与导向杆滑动连接，所述复位弹簧套设于活动夹板与固定夹板之间的导向杆上，所述电磁铁安装于固定夹板的内侧，且活动夹板由铁磁性材料制成。
进一步地，所述水平驱动机构包括水平电机、丝杠、滑杆以及滑块，所述丝杠的两端转动连接于底板的侧面且其一端连接至水平电机的输出端，所述滑杆的两端固定于底板的侧面且水平设置，丝杠与滑杆平行，所述滑块滑动连接于滑杆上并通过其上的丝杠螺母与丝杠螺纹连接，顶板与滑块连接。
进一步地，所述电机座的一侧还连接有支板，支板上安装有摄像头一。
进一步地，所述前面板和后面板的外侧还安装有若干对称布置的摄像头二。
进一步地，所述前面板和后面板的外侧安装有若干对称布置的水下探照灯。
本发明的优点在于：
(1)结构简单，仅采用一个设备舱主体作为主要控制工具以实现对推进机构及抓取机构的控制，装配速度快，易于快速组装使用，其中，设备舱主体可以是有人舱，也可以是无人舱，根据需要选择。
(2)本发明中的多个抓取机构可借助于与之配合的水平驱动机构移动至合适的位置，以实现对水下物品的多位置的抓取，相比传统的单点抓取，显然牢固性更好，且由于多个抓取机构具有在水平方向上的位移能力，故能够适应不规则形状的物品表面抓取工作。
(3)在抓取方式上，抓取机构采用电磁铁控制活动夹板的方式实现，控制方式简单，易于实现，简化了结构布局。且其一侧的摄像头一可以辅助工作人员实现精准抓取。
附图说明
图1、图2为本发明不同视角的结构示意图。
图3(a)、3(b)为本发明中推进机构不同视角的结构示意图。
图4(a)、4(b)为本发明中抓取机构不同视角的结构示意图为本发明中检测机构的结构示意图。
图5为本发明中夹取机构的部分示意图。
图6为本发明中水平驱动机构与底板的装配图。
其中，1-设备舱主体，101-法兰面，102-螺杆，2-前面板，3-后面板，4-侧板，5-推进机构，51-管体，52-桨叶，53-推进电机，500-水平推进组件，501-竖直推进组件，6-抓取机构，61-顶板，62-电机座，63-旋转电机，64-转盘，65-夹取机构，651-滑轨，652-固定夹板，653-活动夹板，654-导向杆，655-复位弹簧，656-电磁铁，657-封盖，7-水平驱动机构，71-水平电机，72-丝杠，73-滑杆，74-滑块，8-支板，9-摄像头一,10-摄像头二，11-水下探照灯，12-底板，13-盖板，14-缆绳。
具体实施方式
为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，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图6所示，一种水下探测打捞机器人，包括设备舱主体1、前面板2、后面板3、侧板4、推进机构5、底板12以及抓取机构6，所述设备舱主体1上设有两个沿其长度方向对称设置的法兰面101，所述前面板2和后面板3分别安装在两个法兰面101上并通过螺杆102连接固定，所述侧板4安装于设备舱主体1的两侧并与前面板2、后面板3连接，所述推进机构5安装于侧板4的外侧，以实现设备舱主体1的上下前后移动，所述底板12安装于设备舱主体1的下方并与侧板4连接，所述抓取机构6至少有2个且水平并列设置，所述底板12上安装有与每个抓取机构6配合的水平驱动机构7，多个抓取机构6借助于底板12上的水平驱动机构7能够沿着设备舱主体1的长度方向来回移动以实现物品的多点位抓取操作，前面板2和后面板3还连接有一块盖板13，盖板13的几何中心处连接有缆绳14。
在本发明的实施例中，所述推进机构5包括管体51、桨叶52以及推进电机53，所述推进电机53安装于管体51内的支撑架上，且推进电机53的输出端连接至桨叶52，所述管体51的两端为喇叭状并通过支座安装于侧板4上。
在本发明的实施例中，每个侧板4的外侧均安装有一组水平推进组件500和一组竖直推进组件501；
一组水平推进组件500包含两个竖直并列设置的推送机构，用于实现设备舱主体1的前后移动；
一组竖直推进组件501包含两个水平并列设置的推送机构，用于实现设备舱主体1的上下移动。其中，设备的前进和后退、上浮和下潜的均通过改变推进电机53的正反转实现，置于转向，则改变其中一侧侧板4上的水平推进组件500中推进电机53的旋转方向即可。
在本发明的实施例中，所述抓取机构6包括顶板61、电机座62、旋转电机63、转盘64以及夹取机构65，所述顶板61安装于水平驱动机构7上，所述电机座62安装于顶板61上，旋转电机63安装于电机座62上且其输出端连接至夹取机构65，夹取机构65转动连接于电机座62的底部并用于实现物品的抓取。
在本发明的实施例中，所述夹取机构65包括滑轨651、固定夹板652、活动夹板653、导向杆654、复位弹簧655以及电磁铁656，所述滑轨651安装于转盘64的底面，固定夹板652固定于滑轨651的一端，滑轨651的另一端可拆卸连接有封盖657，活动夹板653滑动连接于滑轨651上，固定夹板652的内侧还固定有所述的导向杆654，导向杆654水平设置且其另一端穿过所述的封盖657，活动夹板653与导向杆654滑动连接，所述复位弹簧655套设于活动夹板653与固定夹板652之间的导向杆654上，所述电磁铁656安装于固定夹板652的内侧，且活动夹板653由铁磁性材料制成。
在本发明的实施例中，所述水平驱动机构7包括水平电机71、丝杠72、滑杆73以及滑块74，所述丝杠72的两端转动连接于底板12的侧面且其一端连接至水平电机71的输出端，所述滑杆73的两端固定于底板12的侧面且水平设置，丝杠72与滑杆73平行，所述滑块74滑动连接于滑杆73上并通过其上的丝杠螺母与丝杠72螺纹连接，顶板61与滑块74连接，底板12上设有供滑块74滑动的长条形通孔。
在本发明的实施例中，所述电机座62的一侧还连接有支板8，支板8上安装有摄像头一9，摄像头一9跟随抓取机构6移动，能够精准定位抓取位置，所述前面板2和后面板3的外侧还安装有若干对称布置的摄像头二9，用于进行水下探测，发现目标物，所述前面板2和后面板3的外侧安装有若干对称布置的水下探照灯11，用于进行照明。
本发明的工作过程及原理：
首先，借助于盖板13上的缆绳14将该设备连接于水面船体上的收卷机构，然后缓缓放下缆绳14，将该设备沉入水下，到达合适位置后，开启竖直推进组件501继续下潜，当下潜至合适深度后，关闭竖直推进组件501，开启水平推进组件500，进行水平移动，若需要变向，则改变其中一侧侧板4上的水平推进组件500中推进电机53的旋转方向即可；
接着，到达物品上方后，借助于推进机构5使设备处在一个相对稳定的的位置，接着启动其中一个水平电机71，驱动抓取机构6至合适的位置可借助于摄像头一9进行找准，此时的活动夹板653处于张开状态，借助于旋转电机63调整抓取机构6在一个合适的位置，然后开启电磁铁656，活动夹板653向固定夹板652移动，将物品夹紧，接着，第二个抓取机构6、第三个抓取机构6……依次抓取物品的不同部位。如此，完成物品的牢固抓取。
最后，设备上浮，最终借助于缆绳14将设备拉出至水面以上，将物品打捞上来即可。
本发明中，旋转电机63、推进电机53以及水平电机71均采用防水型电机，以确保工作的安全性。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (9)

1.一种水下探测打捞机器人，其特征在于，包括设备舱主体(1)、前面板(2)、后面板(3)、侧板(4)、推进机构(5)、底板(12)以及抓取机构(6)，所述设备舱主体(1)上设有两个沿其长度方向对称设置的法兰面(101)，所述前面板(2)和后面板(3)分别安装在两个法兰面(101)上并通过螺杆(102)连接固定，所述侧板(4)安装于设备舱主体(1)的两侧并与前面板(2)、后面板(3)连接，所述推进机构(5)安装于侧板(4)的外侧，以实现设备舱主体(1)的上下前后移动，所述底板(12)安装于设备舱主体(1)的下方并与侧板(4)连接，所述抓取机构(6)至少有2个且水平并列设置，所述底板(12)上安装有与每个抓取机构(6)配合的水平驱动机构(7)，多个抓取机构(6)借助于底板(12)上的水平驱动机构(7)能够沿着设备舱主体(1)的长度方向来回移动以实现物品的多点位抓取操作，前面板(2)和后面板(3)还连接有一块盖板(13)，盖板(13)的几何中心处连接有缆绳(14)。
2.根据权利要求1所述的一种水下探测打捞机器人，其特征在于：所述推进机构(5)包括管体(51)、桨叶(52)以及推进电机(53)，所述推进电机(53)安装于管体(51)内的支撑架上，且推进电机(53)的输出端连接至桨叶(52)，所述管体(51)的两端为喇叭状。
3.根据权利要求1所述的一种水下探测打捞机器人，其特征在于：每个侧板(4)的外侧均安装有一组水平推进组件(500)和一组竖直推进组件(501)；
一组水平推进组件(500)包含两个竖直并列设置的推送机构，用于实现设备舱主体(1)的前后移动；
一组竖直推进组件(501)包含两个水平并列设置的推送机构，用于实现设备舱主体(1)的上下移动。
4.根据权利要求2所述的一种水下探测打捞机器人，其特征在于：所述抓取机构(6)包括顶板(61)、电机座(62)、旋转电机(63)、转盘(64)以及夹取机构(65)，所述顶板(61)安装于水平驱动机构(7)上，所述电机座(62)安装于顶板(61)上，旋转电机(63)安装于电机座(62)上且其输出端连接至夹取机构(65)，夹取机构(65)转动连接于电机座(62)的底部并用于实现物品的抓取。
5.根据权利要求4所述的一种水下探测打捞机器人，其特征在于：所述夹取机构(65)包括滑轨(651)、固定夹板(652)、活动夹板(653)、导向杆(654)、复位弹簧(655)以及电磁铁(656)，所述滑轨(651)安装于转盘(64)的底面，固定夹板(652)固定于滑轨(651)的一端，滑轨(651)的另一端可拆卸连接有封盖(657)，活动夹板(653)滑动连接于滑轨(651)上，固定夹板(652)的内侧还固定有所述的导向杆(654)，导向杆(654)水平设置且其另一端穿过所述的封盖(657)，活动夹板(653)与导向杆(654)滑动连接，所述复位弹簧(655)套设于活动夹板(653)与固定夹板(652)之间的导向杆(654)上，所述电磁铁(656)安装于固定夹板(652)的内侧，且活动夹板(653)由铁磁性材料制成。
6.根据权利要求5所述的一种水下探测打捞机器人，其特征在于：所述水平驱动机构(7)包括水平电机(71)、丝杠(72)、滑杆(73)以及滑块(74)，所述丝杠(72)的两端转动连接于底板(12)的侧面且其一端连接至水平电机(71)的输出端，所述滑杆(73)的两端固定于底板(12)的侧面且水平设置，丝杠(72)与滑杆(73)平行，所述滑块(74)滑动连接于滑杆(73)上并通过其上的丝杠螺母与丝杠(72)螺纹连接，顶板(61)与滑块(74)连接。
7.根据权利要求5所述的一种水下探测打捞机器人，其特征在于：所述电机座(62)的一侧还连接有支板(8)，支板(8)上安装有摄像头一(9)。
8.根据权利要求7所述的一种水下探测打捞机器人，其特征在于：所述前面板(2)和后面板(3)的外侧还安装有若干对称布置的摄像头二(9)。
9.根据权利要求7所述的一种水下探测打捞机器人，其特征在于：所所述前面板(2)和后面板(3)的外侧安装有若干对称布置的水下探照灯(11)。
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