CN112875440B

CN112875440B - 一种水下机器人脐带缆收放装置

Info

Publication number: CN112875440B
Application number: CN202110029048.5A
Authority: CN
Inventors: 郭建军; 林丽君
Original assignee: Zhongkai University of Agriculture and Engineering
Current assignee: Zhongkai University of Agriculture and Engineering
Priority date: 2021-01-11
Filing date: 2021-01-11
Publication date: 2023-07-07
Anticipated expiration: 2041-01-11
Also published as: CN112875440A

Abstract

本发明属于水下机器人技术领域，具体涉及一种水下机器人脐带缆收放装置一种水下机器人脐带缆收放装置，包括底板，底板设有电机、收卷架和两个第一支撑板，两个第一支撑板之间设有两个第一导向轮和两个第二导向轮，两个第一支撑板均设有第一滑槽，两个第一滑槽均滑动连接有横杆，两个横杆相对一侧共同固定连接有圆环，圆环中部横向贯穿设有若干个等距分布的滑孔，滑孔设有顶针，顶针设有抵板，抵板设有锥形顶头，顶针设有弹簧；该脐带缆收放装置能够在收卷脐带缆时检测脐带缆侧面是否出现孔洞或者裂口，使工作人员能够尽早发现孔洞或者裂口，防止脐带缆带伤继续使用而发生断裂，避免给水下机器人的使用带来严重影响。

Description

一种水下机器人脐带缆收放装置

技术领域

本发明属于水下机器人技术领域，具体涉及一种水下机器人脐带缆收放装置。

背景技术

近年来，随着国家政策的推进和科学技术的发展，各个机构对海洋的探索越来越重视，海洋的神秘也慢慢被揭开。在海洋的探索中，有缆水下机器人起到了至关重要的作用。水下机器人的电缆为专用的脐带缆，在脐带缆的收放过程中就会使用到脐带缆收放装置，脐带缆在水下使用时，其表面可能被硬物划伤导致脐带缆表面出现孔洞或者裂口，这些损伤若不及时发现，在多次使用后脐带缆就可能发生断裂，这样会给水下机器人的使用带来严重影响，极端情况下还可能导致水下机器人脱离脐带缆而沉入海底，导致水下机器人丢失，针对上述问题，我们提出了一种水下机器人脐带缆收放装置。

发明内容

本发明的目的是：旨在提供一种水下机器人脐带缆收放装置，用于解决背景技术中存在的问题。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种水下机器人脐带缆收放装置，包括底板，所述底板上端后侧固定连接有电机和收卷架，所述电机为抱闸步进电机，所述收卷架位于电机前侧，所述收卷架上侧转动连接有收卷辊，所述电机与收卷架之间设有减速器，所述电机的转轴与减速器的动力输入端传动连接，所述减速器的动力输出端与收卷辊传动连接，所述收卷架前侧设有两个与底板固定连接的第一支撑板，两个所述第一支撑板之间转动连接有两个第一导向轮和两个第二导向轮，两个第一导向轮和两个第二导向轮均为前后并排设置，且两个第一导向轮分别位于两个第二导向轮的正上方，两个所述第一支撑板均设有左右贯穿的第一滑槽，两个所述第一滑槽均滑动连接有横杆，所述横杆贯穿第一滑槽的左右两侧，两个所述横杆相对一侧共同固定连接有圆环，所述圆环中部横向贯穿设有若干个等距分布的滑孔，所述滑孔滑动连接有顶针，所述顶针位于圆环内侧的一端固定连接有抵板，所述抵板远离顶针一端固定连接有锥形顶头，所述抵板远离锥形顶头一端设有套设在顶针外侧的弹簧，两个所述第一支撑板前侧设有与底板固定连接的预紧机构，所述预紧机构前侧设有与底板固定连接的第一滑轮座，所述第一滑轮座上侧转动连接有第三导向轮，所述底板上端固定连接有控制面板，两个所述第一支撑板外侧端的上部均固定连接有与横杆相匹配的接近开关，两个所述接近开关均与控制面板信号连接，所述电机与控制面板电性连接，所述脐带缆绕设在收卷辊外侧，且脐带缆连接水下机器人的一端依次穿过两个第一导向轮、两个第二导向轮和预紧机构，最后从第三导向轮上侧绕出。

采用本发明技术方案，控制面板能够控制电机通电工作，电机工作时能够通过减速器带动收卷辊转动，减速器能够使收卷辊获得较大的转矩，收卷辊能够根据转动方向带动脐带缆进行收放；

第一滑轮座配合第三导向轮能够对脐带缆连接水下机器人的一侧进行导向，预紧装置能够对脐带缆施压，使脐带缆未连接水下机器人的一侧处于绷紧状态，处于绷紧状态的脐带缆在两个第一导向轮和两个第二导向轮的导向作用下，能够使第一导向轮和第二导向轮之间的脐带缆绷直为竖直状态；

顶针能够在滑孔内前后滑动，弹簧在自然状态下能够配合圆环和抵板将顶针向脐带缆推动，使抵板前端的锥形顶头与脐带缆抵接，在横杆、圆环、顶针、抵板、锥形顶头和弹簧的重力作用下，两个横杆会停在两个第一滑槽的底部，收卷辊在带动脐带缆收卷时，脐带缆会逐渐从第二导向轮一侧向第一导向轮一侧运动，脐带缆在向上运动的过程中会与各个锥形顶头保持抵接滑动，当脐带缆侧面的孔洞或者裂口在经过各个锥形顶头时，会有一个或者多个锥形顶头在弹簧的作用下被推入孔洞或者裂口内，此时脐带缆侧面的孔洞或者裂口会通过插入的锥形顶头带动圆环一同向上运动，圆环便带动两个横杆一同向上运动，待两个横杆分别靠近两个接近开关时，两个接近开关会立即传递信号给控制面板，控制面板接受到信号后立即控制电机停止工作，由于电机为抱闸步进电机，所以电机断电后收卷辊会立即停止收卷，此时工作人员便能在脐带缆收卷上岸的第一时间得知圆环处发现孔洞或者裂口，工作人员便可在第一时间根据脐带缆受到损伤做出相应的处理，防止脐带缆带伤继续使用而发生断裂，避免给水下机器人的使用带来严重影响；将顶针向远离脐带缆的一侧拉动，能够使锥形顶头退出孔洞或者裂口；

圆环及其附带零件可以设置多个，将多个圆环层叠并绕圆环轴线转动一定角度错位连接，这样能够降低孔洞或者裂口被漏检的概率；单个圆环上设置的锥形顶头数量越多孔洞或者裂口被漏检的概率就越低；锥形顶头端部的尺寸粗细能够决定被检测孔洞或者裂口的尺寸大小，锥形顶头端部较细就能检测到较小尺寸的孔洞或者裂口，同时也能检测较大尺寸的孔洞或者裂口，锥形顶头端部较粗能检测到较大尺寸的孔洞或者裂口；

本发明提供一种水下机器人脐带缆收放装置，该脐带缆收放装置能够在收卷脐带缆时检测脐带缆侧面是否出现孔洞或者裂口，使工作人员能够尽早发现孔洞或者裂口，防止脐带缆带伤继续使用而发生断裂，避免给水下机器人的使用带来严重影响。

进一步限定，所述预紧机构包括两个与底板固定连接的第二滑轮座，两个所述第二滑轮座上侧均转动连接有受压轮，两个所述第二滑轮座之间设有与底板固定连接的两个第二支撑板，两个所述第二支撑板均设有左右贯穿的第二滑槽，两个所述第二滑槽之间滑动连接有第三滑轮座，所述第三滑轮座下侧转动连接有施压轮，两个所述第二支撑板上端固定连接有顶板，所述顶板中部螺纹连接有纵向设置的丝杆，所述丝杆上端设有把手，所述丝杆下端与第三滑轮座上端转动连接，所述脐带缆从施压轮与两个受压轮之间的间隙穿过。这样的结构，使用者在转动把手时，把手能够带动丝杆转动，丝杆在转动时能够根据转动方向带动第三滑轮座上下运动，第三滑轮座便能带动施压轮一同上下运动，这样便能调节施压轮的高度，由于脐带缆从施压轮与两个受压轮之间的间隙穿过，所以施压轮向下运动时能够配合两个受压轮使脐带缆受压，施压轮上下运动时能够调节脐带缆受到的压力，脐带缆受到的压力越大时，脐带缆与两个受压轮和施压轮之间的摩擦力就越大，这样通过调节脐带缆受到的压力便能使脐带缆未连接水下机器人的一侧处于绷紧状态。

进一步限定，所述锥形顶头远离抵板一端转动连接有滚珠。这样的结构，通过滚珠与脐带缆抵接，能够避免锥形顶头与脐带缆直接摩擦，以延长锥形顶头的使用寿命，同时也能对脐带缆起到保护作用，另外滚珠的设置还能使脐带缆滑动的更加顺畅。

进一步限定，所述顶针远离抵板一端设有限位板。这样的结构，能够防止顶针脱离滑孔。

进一步限定，两个所述第一支撑板内侧均设有与横杆固定连接的挡板。这样的结构，能够对两个横杆进行限位，避免两个横杆左右移动。

本发明相比现有技术具有以下优点：

附图说明

本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1为本发明一种水下机器人脐带缆收放装置实施例的结构示意图；

图2为图1中A处的结构放大示意图；

图3为本发明一种水下机器人脐带缆收放装置实施例圆环、顶针和弹簧的连接示意图；

主要元件符号说明如下：

底板1、电机2、收卷架21、收卷辊22、减速器23、第一支撑板3、第一导向轮31、第二导向轮32、第一滑槽33、横杆34、圆环35、滑孔36、顶针37、抵板38、锥形顶头39、弹簧4、第一滑轮座41、第三导向轮42、控制面板43、接近开关44、第二滑轮座5、受压轮51、第二支撑板52、第二滑槽53、第三滑轮座54、施压轮55、顶板56、丝杆57、把手58、滚珠6、限位板61、挡板62。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。

如图1-3所示，本发明的一种水下机器人脐带缆收放装置，包括底板1，底板1上端后侧固定连接有电机2和收卷架21，电机2为抱闸步进电机，收卷架21位于电机2前侧，收卷架21上侧转动连接有收卷辊22，电机2与收卷架21之间设有减速器23，电机2的转轴与减速器23的动力输入端传动连接，减速器23的动力输出端与收卷辊22传动连接，收卷架21前侧设有两个与底板1固定连接的第一支撑板3，两个第一支撑板3之间转动连接有两个第一导向轮31和两个第二导向轮32，两个第一导向轮31和两个第二导向轮32均为前后并排设置，且两个第一导向轮31分别位于两个第二导向轮32的正上方，两个第一支撑板3均设有左右贯穿的第一滑槽33，两个第一滑槽33均滑动连接有横杆34，横杆34贯穿第一滑槽33的左右两侧，两个横杆34相对一侧共同固定连接有圆环35，圆环35中部横向贯穿设有若干个等距分布的滑孔36，滑孔36滑动连接有顶针37，顶针37位于圆环35内侧的一端固定连接有抵板38，抵板38远离顶针37一端固定连接有锥形顶头39，抵板38远离锥形顶头39一端设有套设在顶针37外侧的弹簧4，两个第一支撑板3前侧设有与底板1固定连接的预紧机构，预紧机构前侧设有与底板1固定连接的第一滑轮座41，第一滑轮座41上侧转动连接有第三导向轮42，底板1上端固定连接有控制面板43，两个第一支撑板3外侧端的上部均固定连接有与横杆34相匹配的接近开关44，两个接近开关44均与控制面板43信号连接，电机2与控制面板43电性连接，脐带缆绕设在收卷辊22外侧，且脐带缆连接水下机器人的一端依次穿过两个第一导向轮31、两个第二导向轮32和预紧机构，最后从第三导向轮42上侧绕出。

采用本发明技术方案，控制面板43能够控制电机2通电工作，电机2工作时能够通过减速器23带动收卷辊22转动，减速器23能够使收卷辊22获得较大的转矩，收卷辊22能够根据转动方向带动脐带缆进行收放；

第一滑轮座41配合第三导向轮42能够对脐带缆连接水下机器人的一侧进行导向，预紧装置能够对脐带缆施压，使脐带缆未连接水下机器人的一侧处于绷紧状态，处于绷紧状态的脐带缆在两个第一导向轮31和两个第二导向轮32的导向作用下，能够使第一导向轮31和第二导向轮32之间的脐带缆绷直为竖直状态；

顶针37能够在滑孔36内前后滑动，弹簧4在自然状态下能够配合圆环35和抵板38将顶针37向脐带缆推动，使抵板38前端的锥形顶头39与脐带缆抵接，在横杆34、圆环35、顶针37、抵板38、锥形顶头39和弹簧4的重力作用下，两个横杆34会停在两个第一滑槽33的底部，收卷辊22在带动脐带缆收卷时，脐带缆会逐渐从第二导向轮32一侧向第一导向轮31一侧运动，脐带缆在向上运动的过程中会与各个锥形顶头39保持抵接滑动，当脐带缆侧面的孔洞或者裂口在经过各个锥形顶头39时，会有一个或者多个锥形顶头39在弹簧4的作用下被推入孔洞或者裂口内，此时脐带缆侧面的孔洞或者裂口会通过插入的锥形顶头39带动圆环35一同向上运动，圆环35便带动两个横杆34一同向上运动，待两个横杆34分别靠近两个接近开关44时，两个接近开关44会立即传递信号给控制面板43，控制面板43接受到信号后立即控制电机2停止工作，由于电机2为抱闸步进电机，所以电机2断电后收卷辊22会立即停止收卷，此时工作人员便能在脐带缆收卷上岸的第一时间得知圆环35处发现孔洞或者裂口，工作人员便可在第一时间根据脐带缆受到损伤做出相应的处理，防止脐带缆带伤继续使用而发生断裂，避免给水下机器人的使用带来严重影响；将顶针37向远离脐带缆的一侧拉动，能够使锥形顶头39退出孔洞或者裂口；

圆环35及其附带零件可以设置多个，将多个圆环35层叠并绕圆环35轴线转动一定角度错位连接，这样能够降低孔洞或者裂口被漏检的概率；单个圆环35上设置的锥形顶头39数量越多孔洞或者裂口被漏检的概率就越低；锥形顶头39端部的尺寸粗细能够决定被检测孔洞或者裂口的尺寸大小，锥形顶头39端部较细就能检测到较小尺寸的孔洞或者裂口，同时也能检测较大尺寸的孔洞或者裂口，锥形顶头39端部较粗能检测到较大尺寸的孔洞或者裂口；

优选，预紧机构包括两个与底板1固定连接的第二滑轮座5，两个第二滑轮座5上侧均转动连接有受压轮51，两个第二滑轮座5之间设有与底板1固定连接的两个第二支撑板52，两个第二支撑板52均设有左右贯穿的第二滑槽53，两个第二滑槽53之间滑动连接有第三滑轮座54，第三滑轮座54下侧转动连接有施压轮55，两个第二支撑板52上端固定连接有顶板56，顶板56中部螺纹连接有纵向设置的丝杆57，丝杆57上端设有把手58，丝杆57下端与第三滑轮座54上端转动连接，脐带缆从施压轮55与两个受压轮51之间的间隙穿过。这样的结构，使用者在转动把手58时，把手58能够带动丝杆57转动，丝杆57在转动时能够根据转动方向带动第三滑轮座54上下运动，第三滑轮座54便能带动施压轮55一同上下运动，这样便能调节施压轮55的高度，由于脐带缆从施压轮55与两个受压轮51之间的间隙穿过，所以施压轮55向下运动时能够配合两个受压轮51使脐带缆受压，施压轮55上下运动时能够调节脐带缆受到的压力，脐带缆受到的压力越大时，脐带缆与两个受压轮51和施压轮55之间的摩擦力就越大，这样通过调节脐带缆受到的压力便能使脐带缆未连接水下机器人的一侧处于绷紧状态。

优选，锥形顶头39远离抵板38一端转动连接有滚珠6。这样的结构，通过滚珠6与脐带缆抵接，能够避免锥形顶头39与脐带缆直接摩擦，以延长锥形顶头39的使用寿命，同时也能对脐带缆起到保护作用，另外滚珠6的设置还能使脐带缆滑动的更加顺畅。

优选，顶针37远离抵板38一端设有限位板61。这样的结构，能够防止顶针37脱离滑孔36。实际上，也可根据情况考虑使用其他能够防止顶针37脱离滑孔36的结构。

优选，两个第一支撑板3内侧均设有与横杆34固定连接的挡板62。这样的结构，能够对两个横杆34进行限位，避免两个横杆34左右移动。实际上，也可根据情况考虑使用其他能够对两个横杆34进行限位，避免两个横杆34左右移动的结构。

上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种水下机器人脐带缆收放装置，包括底板（1），其特征在于：所述底板（1）上端后侧固定连接有电机（2）和收卷架（21），所述电机（2）为抱闸步进电机，所述收卷架（21）位于电机（2）前侧，所述收卷架（21）上侧转动连接有收卷辊（22），所述电机（2）与收卷架（21）之间设有减速器（23），所述电机（2）的转轴与减速器（23）的动力输入端传动连接，所述减速器（23）的动力输出端与收卷辊（22）传动连接，所述收卷架（21）前侧设有两个与底板（1）固定连接的第一支撑板（3），两个所述第一支撑板（3）之间转动连接有两个第一导向轮（31）和两个第二导向轮（32），两个第一导向轮（31）和两个第二导向轮（32）均为前后并排设置，且两个第一导向轮（31）分别位于两个第二导向轮（32）的正上方，两个所述第一支撑板（3）均设有左右贯穿的第一滑槽（33），两个所述第一滑槽（33）均滑动连接有横杆（34），所述横杆（34）贯穿第一滑槽（33）的左右两侧，两个所述横杆（34）相对一侧共同固定连接有圆环（35），所述圆环（35）中部横向贯穿设有若干个等距分布的滑孔（36），所述滑孔（36）滑动连接有顶针（37），所述顶针（37）位于圆环（35）内侧的一端固定连接有抵板（38），所述抵板（38）远离顶针（37）一端固定连接有锥形顶头（39），所述抵板（38）远离锥形顶头（39）一端设有套设在顶针（37）外侧的弹簧（4），两个所述第一支撑板（3）前侧设有与底板（1）固定连接的预紧机构，所述预紧机构前侧设有与底板（1）固定连接的第一滑轮座（41），所述第一滑轮座（41）上侧转动连接有第三导向轮（42），所述底板（1）上端固定连接有控制面板（43），两个所述第一支撑板（3）外侧端的上部均固定连接有与横杆（34）相匹配的接近开关（44），两个所述接近开关（44）均与控制面板（43）信号连接，所述电机（2）与控制面板（43）电性连接，所述脐带缆绕设在收卷辊（22）外侧，且脐带缆连接水下机器人的一端依次穿过两个第一导向轮（31）、两个第二导向轮（32）和预紧机构，最后从第三导向轮（42）上侧绕出；

所述预紧机构包括两个与底板（1）固定连接的第二滑轮座（5），两个所述第二滑轮座（5）上侧均转动连接有受压轮（51），两个所述第二滑轮座（5）之间设有与底板（1）固定连接的两个第二支撑板（52），两个所述第二支撑板（52）均设有左右贯穿的第二滑槽（53），两个所述第二滑槽（53）之间滑动连接有第三滑轮座（54），所述第三滑轮座（54）下侧转动连接有施压轮（55），两个所述第二支撑板（52）上端固定连接有顶板（56），所述顶板（56）中部螺纹连接有纵向设置的丝杆（57），所述丝杆（57）上端设有把手（58），所述丝杆（57）下端与第三滑轮座（54）上端转动连接，所述脐带缆从施压轮（55）与两个受压轮（51）之间的间隙穿过。

2.根据权利要求1所述的一种水下机器人脐带缆收放装置，其特征在于：所述锥形顶头（39）远离抵板（38）一端转动连接有滚珠（6）。

3.根据权利要求1所述的一种水下机器人脐带缆收放装置，其特征在于：所述顶针（37）远离抵板（38）一端设有限位板（61）。

4.根据权利要求1所述的一种水下机器人脐带缆收放装置，其特征在于：两个所述第一支撑板（3）内侧均设有与横杆（34）固定连接的挡板（62）。