CN113060261A - 一种多自由度水下拍摄助推机器人 - Google Patents

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杨子澳
孙宝贺
舒国洋
孙震
刘鹏
郑淏天
冯瑞
柳克举
梁志敏
周圣岳
张馨月
赵美怡
肖文强
谢润泽
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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/52—Tools specially adapted for working underwater, not otherwise provided for

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

一种多自由度水下拍摄助推机器人，包含舱体、推进系统、拍摄识别系统以及预警救援系统；所述推进系统包含一个垂直方向推机器、两个水平方向推进器和两个方向可调节的推进器；垂直方向推进器和两个水平方向推进器均设置在舱体内，两个方向可调的推进器相对设置并分别由驱动机构驱动，实现翻转运动，布置在舱体侧部的两个偏摆机构分别与对应的驱动机构相连，实现两个方向可调节推进器在水平面的前后偏摆运动；所述的拍摄识别系统布置在舱体的前部；所述的预警救援系统布置在舱体的控制室内，用于控制机器人上浮以及与地面站通信。本发明可进行多自由度的运动，满足了使用者进行水下拍摄的需求。

Description

一种多自由度水下拍摄助推机器人
技术领域
本发明涉及的是一种潜水装备，具体地说是一种水下拍摄助推机器人。
背景技术
随着科技的发展，水下机器人在深海勘测、水产养殖以及潜水娱乐行业等民用领域与军事领域中都有着广泛的应用，其中潜水娱乐领域是民用领域中的一个非常庞大的市场；因为水下机器人有着重量轻、成本低、能耗低且能实现功能多的优点，致使水下机器人在潜水娱乐的市场中非常受广大潜水爱好者欢迎。其中潜水辅助机器人一直是当下的热点，也是急需解决的一个问题。除体验潜水外，该设备还可以广泛应用于打捞、救援等行业，目前国内蛙人打捞成本较高，沉船打捞每吨成本也较高，因设备简陋问题效率低且危险系数较大。
发明内容
本发明为克服现有技术，提供一种多自由度水下拍摄助推机器人。
一种多自由度水下拍摄助推机器人，包含舱体、推进系统、拍摄识别系统以及预警救援系统；所述推进系统包含一个垂直方向推机器、两个水平方向推进器和两个方向可调节的推进器；垂直方向推进器和两个水平方向推进器均设置在舱体内，两个方向可调的推进器相对设置并分别由驱动机构驱动，实现翻转运动，布置在舱体侧部的两个偏摆机构分别与对应的驱动机构相连，实现两个方向可调节推进器在水平面的前后偏摆运动；所述的拍摄识别系统布置在舱体的前部；所述的预警救援系统布置在舱体的控制室内，用于控制机器人上浮以及与地面站通信。
本发明相比现有技术的有益效果是：
1、推进系统可实现多自由度运动，可以实现多角度推进，既可以实现水平推进，又可以实现垂直推进。潜器具有更多的航行姿态，更具有操控乐趣。
2、在完成辅助推进的同时，也可以实现水下观测，实时记录自己的潜水美好时光，拍摄的图片和画面具有纪念意义。
3、预警救援系统，在发觉潜水人员出现异常时能紧急携带潜水者上浮并及时向地面站报警，极大的减少了营救时间。
4、在打捞人员下水打捞时因其预警救援系统，可提高效率、节省体力并保证了打捞人员的安全。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步地说明：
附图说明
图1为本发明多自由度水下拍摄助推机器人的立体图；
图2为去掉舱体上部分的机器人内部结构图；
图3为图1的俯视图；
图4为舱体中控制室9-1的剖视图。
具体实施方式
参见图1-图2所示，本实施方式的一种多自由度水下拍摄助推机器人，包含舱体9、推进系统、拍摄识别系统7以及预警救援系统；
所述推进系统包含一个垂直方向推机器1、两个水平方向推进器3和两个方向可调节的推进器4；垂直方向推进器1和两个水平方向推进器3均设置在舱体9内，两个方向可调的推进器4相对设置并分别由驱动机构6驱动，实现翻转运动，布置在舱体侧部的两个偏摆机构5分别与对应的驱动机构6相连，实现两个方向可调节推进器4在水平面的前后偏摆运动；
所述的拍摄识别系统布置在舱体9的前部；所述的预警救援系统布置在舱体9的控制室9-1内，用于控制机器人上浮以及与地面站通信。本实施方式既可以手动控制辅助推进，也可以采取遥控控制，从而达到拍摄、取样等功能。很大程度上突破了适用年龄范围，使不能很好操控设备的人也能享受使用该产品的快乐。设计时可采用复合人体工学的设计，让产品更具有亲和力，让人感到舒适自然。
推进器可以实现多角度旋转，水平方向推进器可以实现水平推进，垂直方向推进器可以实现垂直推进。方向可调节推进器可以实现水下翻滚以及上浮下沉，具有更多的航行姿态，更具有操控乐趣。推进器采用螺旋桨水下推进器。
进一步地，如图2所示，所述驱动机构6包含防水筒6-1和舵机6-2，舵机6-2安装在防水筒6-1内，舵机6-2的输出端连接方向可调节的推进器4的外壳，防水筒6-1与偏摆机构5转动连接。舵机6-2可带动方向可调节推进器4在竖直平面内转动，与垂直方向推进器1配合可实现机器人以一定角度上浮。
更进一步地，如图2所示，每个所述偏摆机构5包含电机和两个液压杆5-1，两个液压杆5-1的活动杆端部与防水筒6-1铰接，两个液压杆5-1的外壳端部与舱体9的侧部铰接，电机布置在舱体9内，电机的输出端与液压杆5-1的外壳端部连接。较佳地，舱体9、方向可调节推进器4和两个液压杆5-1构成平行四边形结构。推进器液压杆的张角可改变，可以适应不同环境，根据空间限制改变整体大小，同时也可以改变力矩，最好发挥动力。减少动力损失，尽可能做到电源最大化利用，做到了绿色环保，节能减排。如图3所示，每一对液压杆5长度始终保持一致，每一对液压杆外壳两端a和b之间的距离与液压杆的活动杆两端c和d之间的距离一致，构成平行边，使得一对方向可调节推进器4推进方向没有水平方向的分量。
如图1-图2所示，所述拍摄识别系统包含水下拍摄云台8和水下照明灯7，水下拍摄云台8和水下照明灯7安装在舱体9的前部。拍摄云台可选用高清USB摄像云台模块兼容IMX322星光级低照度。
通常，水下照明灯7固定在舱体9前部侧面的凹槽内，提供水下照明。拍摄云台8安装在舱体9前部的透明仓内，云台转动以获得更广阔的视角。如此设置，通过照明和拍摄，可以实现水下观测，实时记录潜水美好时光，拍摄的图片和画面具有纪念意义。
基于上述任意一个实施方式，通常，垂直方向推机器1通过螺栓固定在舱体9内部的竖向涵道中。两个水平方向推进器3通过螺栓固定在舱体9内部的水平涵道中。如此设置，连接方便可靠。
如图4所示，所述预警救援系统包含控制器2-1和安装在使用者上的心率监测器，心率监测器通过布置于控制室中的无线传输器与控制器通讯连接，控制器与地面站通讯连接。通常，心率监测器可配戴在使用者手腕上。出现问题时可通过无线传输给控制器上浮信号，控制机器人紧急上浮；所述的无线传输器可安装在心率监测装置以及机器人内部，机器人的控制器接收到心率监测器的信号紧急上浮，到达水面后向地面站发送救援信号。
工作原理
防水筒6-1可供使用者抓握，配合舱体9外壳的抓握杆10可为使用者提供支撑，进而实现水下的动力提供；
所述的两个方向可调节推进器4与两对液压杆5通过驱动机构6连接。液压杆实现方向可调节推进器在水平方向的运动，驱动机构6实现了方向可调节推进器4在竖直面内的旋转，垂直方向推机器1为机器人的上下移动提供了动力，配合一对方向可调节推进器4通过控制推进方向可以实现机器人水下的翻滚，以及上浮下沉；两个水平方向推进器3通过控制推进方向可以实现机器人水下的平移和转向。心率监测器可配戴在使用者手腕上。出现问题时可通过无线传输给控制器上浮信号，控制机器人紧急上浮；所述的无线传输器可安装在心率监测装置以及机器人内部，机器人的控制器接收到心率监测器的信号紧急上浮，到达水面后向地面站发送救援信号。
本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可以利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，均仍属本发明技术方案范围。

Claims (10)

1.一种多自由度水下拍摄助推机器人，其特征在于：包含舱体(9)、推进系统、拍摄识别系统以及预警救援系统(2)；所述推进系统包含一个垂直方向推机器(1)、两个水平方向推进器(3)和两个方向可调节的推进器(4)；垂直方向推进器(1)和两个水平方向推进器(3)均设置在舱体(9)内，两个方向可调的推进器(4)相对设置并分别由驱动机构(6)驱动，实现翻转运动，布置在舱体侧部的两个偏摆机构(5)分别与对应的驱动机构(6)相连，实现两个方向可调节推进器(4)在水平面的前后偏摆运动；
所述的拍摄识别系统布置在舱体(9)的前部；所述的预警救援系统(2)布置在舱体(9)的控制室(9-1)内，用于控制机器人上浮以及与地面站通信。
2.根据权利要求1所述一种多自由度水下拍摄助推机器人，其特征在于：所述驱动机构(6)包含防水筒(6-1)和舵机(6-2)，舵机(6-2)安装在防水筒(6-1)内，舵机(6-2)的输出端连接方向可调节的推进器(4)的外壳，防水筒(6-1)与偏摆机构(5)转动连接。
3.根据权利要求2所述一种多自由度水下拍摄助推机器人，其特征在于：每个所述偏摆机构(5)包含电机和两个液压杆(5-1)，两个液压杆(5-1)的活动杆端部与防水筒(6-1)铰接，两个液压杆(5-1)的外壳端部与舱体(9)的侧部铰接，电机布置在舱体(9)内，电机的输出端与液压杆(5-1)的外壳端部连接。
4.根据权利要求1所述一种多自由度水下拍摄助推机器人，其特征在于：所述拍摄识别系统包含水下拍摄云台(8)和水下照明灯(7)，水下拍摄云台(8)和水下照明灯(7)安装在舱体(9)的前部。
5.根据权利要求1所述一种多自由度水下拍摄助推机器人，其特征在于：所述预警救援系统包含控制器(2-1)和安装在使用者上的心率监测器，心率监测器通过布置于控制室中的无线传输器与控制器通讯连接，控制器与地面站通讯连接。
6.根据权利要求2所述一种多自由度水下拍摄助推机器人，其特征在于：垂直方向推机器(1)通过螺栓固定在舱体(9)内部的竖向涵道中。
7.根据权利要求2所述一种多自由度水下拍摄助推机器人，其特征在于：两个水平方向推进器(3)通过螺栓固定在舱体(9)内部的水平涵道中。
8.根据权利要求3所述一种多自由度水下拍摄助推机器人，其特征在于：舱体(9)、方向可调节推进器(4)和两个液压杆(5-1)构成平行四边形结构。
9.根据权利要求4所述一种多自由度水下拍摄助推机器人，其特征在于：水下照明灯(7)固定在舱体(9)前部侧面的凹槽内。
10.根据权利要求9所述一种多自由度水下拍摄助推机器人，其特征在于：拍摄云台(8)安装在舱体(9)前部的透明仓内。
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