CN113515134A - 应用于水下/水面探测的水下机器人 - Google Patents
应用于水下/水面探测的水下机器人 Download PDFInfo
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Abstract
本公开提供一种应用于水下/水面探测的水下机器人，包括：长型机舱本体；电池，设置在机舱本体内；电池移动组件，固定在机舱本体内与电池相连；浮力补偿组件，可伸缩设置在机舱本体的头端；探测设备，设置在浮力补偿组件上；控制器，设置在机舱本体内，与电池、电池移动组件、探测设备和浮力补偿组件电连接；控制器接收到水面探测指令，控制电池移动组件推动电池向机舱本体的尾端移动，以及控制浮力补偿组件伸长，使探测设备探出水面；控制器接收到水下探测指令，控制电池移动组件带动电池在机舱本体内向水下机器人的中心移动，以及控制浮力补偿组件回缩，使探测设备返回水下。这样，能够完成水下或水面探测的任务。
Description
技术领域
本公开涉及水下机器人技术领域，尤其涉及一种应用于水下/水面探测的水下机器人。
背景技术
目前，水下机器人多用于执行水下目标探测的任务，一些大型的水下机器人上因排水基数较大，为了不影响整体设备的姿态与浮力，可搭载伸缩机构将探测设备伸出水面进而探测水面情况。这种大型的水下机器人造价较高，且体积较大不方便布放和回收。
为了方便布放和回收一般采用小型的水下机器人，但是小型的水下机器人因其结构的特殊性与局限性，其搭载的探测设备很难露出水面，从而无法对水面情况进行探测，使其存在探测盲区。
发明内容
有鉴于此，本公开的目的在于提出一种以便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的应用于水下/水面探测的水下机器人。
基于上述目的，本公开的提供了一种应用于水下/水面探测的水下机器人，包括：
机舱本体，为长型结构；
电池，设置在所述机舱本体内，用于为各个电子部件提供电能；
电池移动组件，固定在所述机舱本体内，与所述电池相连，用于带动所述电池在所述机舱本体内移动；
浮力补偿组件，可伸缩设置在所述机舱本体的头端；
探测设备，设置在所述浮力补偿组件上，用于获取探测信息；
控制器，设置在所述机舱本体内，与所述电池、所述电池移动组件、所述探测设备和浮力补偿组件电连接；
所述控制器接收到水面探测指令，控制所述电池移动组件推动所述电池向所述机舱本体的尾端移动，所述水下机器人的重心向所述机舱本体的尾端偏移，以及控制所述浮力补偿组件伸长，增加所述机舱本体的头端浮力，使所述探测设备探出水面；
所述控制器接收到水下探测指令，控制所述电池移动组件带动所述电池在所述机舱本体内向所述水下机器人的中心移动，所述水下机器人的重心与中心重合，以及控制所述浮力补偿组件回缩，减小所述机舱本体的头端浮力，使所述探测设备返回水下；
其中，在水下/水面探测时，所述探测设备将探测信息发送至所述控制器。
进一步地，所述机舱本体包括：
线缆舱，所述浮力补偿组件可伸缩设置在所述线缆舱的一侧，所述线缆舱内设有与所述控制器连接的线缆，所述线缆舱通过气管与所述浮力补偿组件连通；
电子舱，与所述线缆舱的另一侧固定连接，所述控制器设置在所述电子舱内；
电池舱，与所述电子舱固定连接，所述电池和所述电池移动组件设置在所述电池舱内，所述电池移动组件可带动所述电池在所述电池舱内移动；
动力舱，设置在所述电池舱的尾端，航行动力机构设置在所述动力舱上与所述控制器电连接；
其中，通过气管将所述浮力补偿组件、所述电子舱、所述电池舱和动力舱连通。
进一步地，所述电池移动组件包括：
电池移动滑轨，固定在所述电池舱内部，所述电池为圆柱型电池，在所述圆柱型电池的中间设有通孔，所述圆柱型电池通过所述通孔可移动套设在所述电池移动滑轨上；
电池驱动机构，设置在所述电池移动滑轨上，与所述控制器电连接，所述电池与所述电池驱动机构相连，所述控制器能够控制所述电池驱动机构带动所述电池在所述电池移动滑轨上移动。
进一步地，所述电池驱动机构包括：
电池移动驱动电机，设置在所述电池移动滑轨上，与所述控制器电连接；
电池移动丝杠，设置在所述电池移动驱动电机的动力输出端，所述电池通过电池丝杠螺母可移动设置在所述电池移动丝杠上。
进一步地，所述浮力补偿组件包括：
浮力舱，设置在所述机舱本体的头端；
浮力补偿伸缩筒，设置在所述浮力舱内，所述探测设备与所述浮力补偿伸缩筒连接；
举升驱动机构，固定在所述机舱本体的头端，穿过所述浮力舱与所述探测设备连接，所述举升驱动机构与所述控制器电连接；
水面探测时，所述控制器控制所述举升驱动机构将所述探测设备推出，所述探测设备带动所述浮力补偿伸缩筒伸出，为所述机舱本体的头端增加浮力。
进一步地，所述浮力补偿伸缩筒包括：
浮力补偿基座，固定在所述机舱本体的头端；
第一浮力补偿筒，为环型结构，固定在所述浮力补偿基座上；
第二浮力补偿筒，为一端封闭另一端设有开口的环型杯状结构，所述第二浮力补偿筒通过开口侧可滑动套设在所述第一浮力补偿筒的外侧。
进一步地，所述举升驱动机构包括：
举升驱动电机，固定在所述浮力补偿基座上，与所述控制器电连接；
举升丝杠，穿过所述浮力舱可移动设置在所述浮力补偿基座上，所述举升丝杠通过传动机构与所述举升驱动电机相连，所述探测设备固定在所述举升丝杠的远离所述浮力补偿基座的一端；
所述控制器控制所述举升驱动电机通过所述传动机构带动所述举升丝杠在所述浮力补偿基座上伸缩移动。
进一步地，所述传动机构为传动齿轮；
所述举升驱动机构还包括：
驱动齿轮，与所述举升驱动电机的动力输出端连接，所述驱动齿轮与所述传动齿轮齿合连接；
齿轮丝杠螺母，所述齿轮丝杠螺母中心设有螺纹孔，通过所述螺纹孔与所述举升丝杠螺纹连接，所述齿轮丝杠螺母与所述传动齿轮齿合连接。
进一步地，所述浮力补偿组件还包括：
固定架，所述举升驱动机构穿过所述浮力舱与所述固定架相连，所述探测设备固定在所述固定架上，所述固定架与所述浮力补偿伸缩筒连接；
所述固定架通过预定长度的连接线与所述浮力补偿伸缩筒连接。
进一步地，所述浮力舱上设有保护罩，水下探测时，所述控制器控制所述举升驱动机构带动所述探测设备回缩至所述保护罩内。
从上面所述可以看出，本公开提供的应用于水下/水面探测的水下机器人，控制器接收到水面探测指令后，控制器控制电池移动组件推动电池向机舱本体的尾端移动，水下机器人的重心向机舱本体的尾端偏移，这样长型的机舱本体的头端就会抬起，以及控制浮力补偿组件伸长，增加机舱本体的头端浮力，使得探测设备探出水面，进行水面探测，并且探测设备将在水面探测过程中的探测信息发送至控制器中，以供控制器根据探测信息进行分析处理和/或转发。控制器接收到水下探测的指令后，控制器控制电池移动组件带动电池在机舱本体内向中心移动，水下机器人的重心与中心重合，以及控制浮力补偿组件回缩，减小机舱本体的头端浮力，使得在水上的探测设备返回至水下，长型的机舱本体恢复平衡，这样水下机器人就可以在水下航行进行水下探测，并且探测设备将在水下探测过程中的探测信息发送至控制器中，以供控制器根据探测信息进行分析处理和/或转发。通过上述方案，由于电池的重量较大，通过控制电池的移动，使得水下机器人的整体重心发生偏移，以及通过控制浮力补偿组件的伸缩移动，调整机舱本体的头端的浮力，使得探测设备能够完成水下或水面探测的切换任务，使得水下机器人不但能够完成水下航行和探测的任务，还能够完成水面的航行和探测的任务，避免了水下机器人出现探测盲区的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本公开或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开实施例的应用于水下/水面探测的水下机器人的水下探测状态时的中心截面示意图；
图2为本公开实施例的应用于水下/水面探测的水下机器人的水面探测状态时的中心截面示意图；
图3为本公开实施例的应用于水下/水面探测的水下机器人的水面探测状态时的整体示意图；
图4为本公开实施例的电池舱内部的结构示意图；
图5为本公开实施例的浮力补偿组件在水下探测状态时的回缩截面示意图；
图6为本公开实施例的浮力补偿组件在水面探测状态时的伸长截面示意图；
图7为本公开实施例的浮力补偿组件携带探测设备在水面探测状态时的伸长结构示意图；
图8为本公开实施例的齿轮丝杠螺母的结构示意图。
附图说明：1、机舱本体；1-1、线缆舱；1-1-1、线缆；
1-2、电子舱；1-3、电池舱；1-4、动力舱；
1-5、航行动力机构；1-5-1、舵机；1-5-2、舵板；1-5-3、推进器；
2、电池；
3、电池移动组件；3-1、电池移动滑轨；3-2、电池驱动机构；3-2-1、电池移动驱动电机；3-2-2、电池移动丝杠；3-2-3、电池丝杠螺母；
4、探测设备；5、控制器；
6、浮力补偿组件；6-1、浮力舱；6-1-1、保护罩；
6-2、浮力补偿伸缩筒；6-2-1、浮力补偿基座；6-2-2、第一浮力补偿筒；6-2-3、第二浮力补偿筒；
6-3、举升驱动机构；6-3-1、举升驱动电机；6-3-2、举升丝杠；6-3-3、传动机构；6-3-4、驱动齿轮；6-3-5、齿轮丝杠螺母；
6-4、固定架；6-5、连接线。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，绝不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
需要说明的是，除非另外定义，本公开实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括直接或间接的电性的连接，电性连接可以是有线电连接或者无线电连接。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
传统的水下机器人进行水面探测时，一般采用设置伸缩机构将探测设备探出水面进行探测，设置伸缩机构一般比较复杂，并且造价较高。基于此缺点，本公开将水下机器人设计成长型结构，并且由于电池重量较大，可以通过调节电池的移动位置，来实现水下机器人重心偏移的情况，这样长型的水下机器人重心如果发生偏移就会失去平衡，发生前端抬起，尾端下沉的情况，这样设置在前端的探测设备就会探出水面，进而完成水面探测的任务。如果需要再进行水下探测，只需将电池移回原位即可。
如图1至图3所示，本公开提出了应用于水下/水面探测的水下机器人，水下机器人为AUV（Autonomous Underwater Vehicle，自主式水下潜航器），包括：机舱本体1，为长型结构；电池2，设置在机舱本体1内，用于为各个电子部件提供电能；电池移动组件3，固定在机舱本体1内，与电池2相连，用于带动电池2在机舱本体1内移动；浮力补偿组件6，可伸缩设置在机舱本体1的头端；探测设备4，设置在浮力补偿组件6上，用于获取探测信息；控制器5，设置在机舱本体1内，与电池2、电池2移动组件、探测设备4和浮力补偿组件6电连接。
控制器5接收到水面探测指令，控制电池2移动组件推动电池2向机舱本体1的尾端移动，水下机器人的重心向机舱本体1的尾端偏移，以及控制浮力补偿组件6伸长，增加机舱本体1的头端浮力，使探测设备4探出水面；
控制器5接收到水下探测指令，控制电池2移动组件带动电池2在机舱本体1内向水下机器人的中心移动，水下机器人的重心与中心重合，以及控制浮力补偿组件6回缩，减小机舱本体1的头端浮力，使探测设备4返回水下。
其中，在水下/水面探测时，探测设备4将探测信息发送至控制器5。探测设备4可以是下列任意一种或多种：温度探测器、图像采集器、水压探测器、湿度探测器、雷达探测器和红外探测器等任何可以用来探测环境信息的探测设备4，这里不作具体限定。本公开的探测设备4优选为图像采集器。
在上述方案中，进行水面探测时，控制器5控制电池移动组件3推动电池2向机舱本体1的尾端移动，同时控制器5控制浮力补偿组件6伸出，使得该浮力补偿组件6的体积增加。由于该浮力补偿组件6具有密封的效果，周围的水不会进入浮力补偿组件6内，就使得机舱本体1的头端的浮力增加，使得探测设备4更容易探出水面，这样探测设备4就可以进行水面探测。进行水下探测时，控制器5控制浮力补偿组件6处于缩回状态，使得该浮力补偿组件6的体积较小，所受的整体浮力较小，能够保证水下机器人的中心和重心重合保持平衡状态，探测设备4不会探出水面，能够在水下进行探测。通过设置浮力补偿机构，能够在水面探测时，为机舱本体1的头端进行浮力补偿，这样能够使得探测设备4更容易探出水面。
其中，机舱本体1为中间为圆柱型两端分别为半椭型结构，这样在进行航行时两端所受的水阻力能够减小。控制器5能够根据接收到的指令，控制电池2的移动，使得水下机器人的整体重心发生偏移，进而使得探测设备4能够完成水下或水面探测的切换任务。其中，机舱本体1内设有各种能够用于水下机器人进行运行的基础部件。
另外，电池移动组件3可以为伸缩缸，将电池2设置在伸缩缸的伸缩端，通过伸缩缸实现电池2在机舱本体1内的伸缩位移；或者，可以为滑动机构，通过滑动机构实现电池2在机舱本体1内滑动位移。
通过上述方案，使得水下机器人不但能够完成水下航行和探测的任务，还能够完成水面的航行和探测的任务，避免了水下机器人出现探测盲区的问题。
在具体实施例中，如图1至3所示，机舱本体1包括：
线缆舱1-1，浮力补偿组件6可伸缩设置在线缆舱1-1的一侧，线缆舱1-1内设有与控制器5连接的线缆1-1-1；电子舱1-2，与线缆舱1-1的另一侧固定连接，控制器5设置在电子舱1-2内；电池舱1-3，与电子舱1-2固定连接，电池2和电池移动组件3设置在电池舱1-3内，电池移动组件3可带动电池2在电池舱1-3内移动；动力舱1-4，设置在电池舱1-3的尾端，航行动力机构1-5设置在动力舱1-4上与控制器5电连接；其中，通过气管将浮力补偿组件6、电子舱1-2、电池舱1-3和动力舱1-4连通。
在上述方案中，线缆舱1-1为透水舱，线缆舱1-1内设有线缆1-1-1（可以为光缆和/或电缆），线缆1-1-1一端与控制器5连接，另一端与操控装置装置连接，操控装置用来对水下无人机进行操控，并将操控指令（例如，水下探测指令、水面探测指令、行进方向指令、行进速度指令等），通过线缆1-1-1发送至控制器5，进而使得控制器5根据操控指令进行控制。另外，控制器5将探测设备4发来的探测信息、以及航行动力机构1-5发来的当前航行信息发送至控制器5中，控制器5对这些信息进行数据处理后，通过线缆1-1-1发送至操控装置上，利用操控装置的显示屏进行显示。这样用户就能及时获知水下机器人的当前状态以及探测的数据信息。
电子舱1-2、电池舱1-3和动力舱1-4通过气管与浮力补偿组件6连通，能够保证水下机器人内部气压的平衡。
其中，线缆舱1-1、电子舱1-2、电池舱1-3和航行动力机构1-5依次连接设置，形成长型结构。
航行动力机构1-5与控制器5电连接，能够利用控制器5控制航行动力机构1-5，来调节水下机器人在进行水下或水面探测时的行进方向和行进速度。进而实现水下机器人在水面探测或水下探测时的位移。
如图1和2所示，航行动力机构1-5包括：舵机1-5-1，设置在动力舱1-4内；舵板1-5-2，设置在动力舱1-4外，与舵机1-5-1连接；推进器1-5-3，设置在动力舱1-4的尾部，用来为水下机器人的提供行进动力。其中，舵机1-5-1和推进器1-5-3均与控制器5电连接，利用控制器5控制舵机1-5-1和推进器1-5-3的运行，进而调整水下无人机的行进方向和行进速度。
在具体实施例中，电池移动组件3优选为滑动机构，如图4所示，具体包括：电池移动滑轨3-1，固定在电池舱1-3内部，电池2为圆柱型电池，在圆柱型电池的中间设有通孔，圆柱型电池通过通孔可移动套设在电池移动滑轨3-1上；电池驱动机构3-2，设置在电池移动滑轨3-1上，与控制器5电连接，电池2与电池驱动机构3-2相连，控制器5能够控制电池驱动机构3-2带动电池2在电池移动滑轨3-1上移动。
在上述方案中，电池移动滑轨3-1在电池舱1-3内的设置方向与长型机舱本体1的长度方向平行。需要进行水面探测时，操作装置通过线缆1-1-1将水面探测指令发送至控制器5，控制器5接收到水面探测指令后，控制电池驱动机构3-2启动，通过电池驱动机构3-2带动电池2在电池移动滑轨3-1上向机舱本体1的尾端移动。这样就使得水下机器人的重心向尾端偏移，使得尾端开始下降，头端抬起，进而探测设备4探出水面，开始水面探测的任务。水面探测任务完成后，如果需要继续进行水下探测，则操作装置通过线缆1-1-1将水下探测指令发送至控制器5，控制器5接收到水下探测指令后，控制电池驱动机构3-2启动通过电池驱动机构3-2带动电池2在电池移动滑轨3-1上向机舱本体1的中心移动。这样就使得水下机器人的重心向水下机器人的中心移动，这样水下机器人的尾端上升头端下降，尾端和头端处于同一个水平面上，使得水下机器人恢复平衡，探测设备4返回水下，开始进行水下探测。
为了配合电池舱1-3的圆柱型结构，将电池2设计为圆柱型电池2，在圆柱型电池2的中间设有通孔，圆柱型电池2通过通孔可移动套设在电池移动滑轨3-1上。
其中，电池移动驱动电机3-2-1设置在该通孔内，电池丝杠螺母3-2-3固定在该通孔的外侧，这样，电池移动丝杠3-2-2与电池移动驱动电机3-2-1的动力输出端连接后通过螺纹穿过电池丝杠螺母3-2-3。这样能够保证电池2与电池移动驱动电机3-2-1和电池移动丝杠3-2-2占用空间较小，合理利用空间，还能顺利控制电池2在电池移动滑轨3-1上的移动。
其中，电池驱动机构3-2设置在电池移动滑轨3-1的中间，节省水下机器人的空间。
在具体实施例中，如图4所示，电池驱动机构3-2包括：电池移动驱动电机3-2-1，设置在电池移动滑轨3-1上，与控制器5电连接；电池移动丝杠3-2-2，设置在电池移动驱动电机3-2-1的动力输出端，电池2通过电池丝杠螺母3-2-3可移动设置在电池移动丝杠3-2-2上。
在上述方案中，电池移动丝杠3-2-2上设有螺纹，电池丝杠螺母3-2-3的中心设有螺纹孔，电池移动丝杠3-2-2与电池丝杠螺母3-2-3的中心通过螺纹连接，并且电池丝杠螺母3-2-3的外围与电池2固定为一体。这样，电池移动驱动电机3-2-1转动，就会使得电池丝杠螺母3-2-3在电池移动丝杠3-2-2上移动，进而带着电池2在电池移动滑轨3-1上移动。其中，电池移动驱动电机3-2-1正向转动，电池2在电池移动滑轨3-1上向尾端移动；电池移动驱动电机3-2-1反向转动，电池2在电池移动滑轨3-1上向头端移动。
通过上述方案，利用电池2丝杠螺纹的连接方式，能够将电池移动驱动电机3-2-1转动方向转换成电池2的移动方向，这种方式结构简单，占用的体积和重量较小，操作方便。
在具体实施例中，如图5至图7所示，浮力补偿组件6包括：
浮力舱6-1，设置在机舱本体1的头端；浮力补偿伸缩筒6-2，设置在浮力舱6-1内，探测设备4与浮力补偿伸缩筒6-2连接；举升驱动机构6-3，固定在机舱本体1的头端，穿过浮力舱6-1与探测设备4连接，举升驱动机构6-3与控制器5电连接；水面探测时，控制器5控制举升驱动机构6-3将探测设备4推出，探测设备4带动浮力补偿伸缩筒6-2伸出，为机舱本体1的头端增加浮力。
在上述方案中，浮力舱6-1的外侧包裹相应的浮材，伸出时既补偿因水下机器人伸出水面失去的浮力又使浮心向前移动，帮助调整姿态。浮力舱6-1可以固定在机舱本体1的头端，也可以与浮力补偿伸缩筒6-2连接，能够随着浮力补偿伸缩筒6-2的伸缩而一起移动。浮力补偿伸缩筒6-2可以是内设伸缩褶皱的伸缩筒，缩回时，伸缩褶皱被藏于内部，伸出时，伸缩褶皱打开，使得浮力补偿伸缩筒6-2伸出增加长度和排水体积；或者，可以是由多个套筒套设的伸缩筒，缩回时，多个套筒套设在一起，伸出时，多个套筒相互移动拉伸，使得浮力补偿伸缩筒6-2伸出增加长度和排水体积。
在进行水面探测时，控制器5控制举升驱动机构6-3伸出，推动探测设备4，探测设备4与浮力补偿伸缩筒6-2连接，进而带动浮力补偿伸缩筒6-2伸出，将浮力补偿伸缩筒6-2拉伸变长，增加浮力补偿伸缩筒6-2的排水体积，进而为机舱本体1的头端增加浮力。如果进行水下探测时，控制举升驱动机构6-3回缩，使探测设备4回缩的同时带动浮力补偿伸缩筒6-2缩回至原状态。
在具体实施例中，如图6和图7所示，浮力补偿伸缩筒6-2包括：浮力补偿基座6-2-1，固定在机舱本体1的头端；第一浮力补偿筒6-2-2，为环型结构，固定在浮力补偿基座6-2-1上；第二浮力补偿筒6-2-3，为一端封闭另一端设有开口的环型杯状结构，第二浮力补偿筒6-2-3通过开口侧可滑动套设在第一浮力补偿筒6-2-2的外侧。
在上述方案中，浮力补偿基座6-2-1、第一浮力补偿筒6-2-2和第二浮力补偿筒6-2-3构成密闭的空间，并且，第二浮力补偿筒6-2-3的封闭端与探测设备4连接。在进行水面探测时，举升驱动机构6-3带动探测设备4伸出，探测设备4带动第二浮力补偿筒6-2-3相对于第一浮力补偿筒6-2-2向外滑动伸出，通过第二浮力补偿筒6-2-3的滑动使得整个浮力补偿伸缩筒6-2的体积扩大，进而增加排水体积，提高机舱本体1的头端的浮力，使得探测设备4更容易探出水面。
在具体实施例中，如图5至图7所示，举升驱动机构6-3包括：
举升驱动电机6-3-1，固定在浮力补偿基座6-2-1上，与控制器5电连接；
举升丝杠6-3-2，穿过浮力舱6-1可移动设置在浮力补偿基座6-2-1上，举升丝杠6-3-2通过传动机构6-3-3与举升驱动电机6-3-1相连，探测设备4固定在举升丝杠6-3-2的远离浮力补偿基座6-2-1的一端；
控制器5控制举升驱动电机6-3-1通过传动机构6-3-3带动举升丝杠6-3-2在浮力补偿基座6-2-1上伸缩移动。
在上述方案中，举升丝杠6-3-2可以设置一个或多个，优选为设置两个，两个举升丝杠6-3-2设置在浮力补偿伸缩筒6-2的外侧，穿过浮力舱6-1可移动设置在浮力补偿基座6-2-1上，并且穿过浮力补偿基座6-2-1深入线缆舱1-1内，这样能够保证浮力补偿伸缩筒6-2的密闭效果。另外对应的传动机构6-3-3优选设置两个，举升驱动电机6-3-1的动力输出端通过传动机构6-3-3与举升丝杠6-3-2相连，这样通过传动机构6-3-3能够将动力输出端输出动力传递至举升丝杠6-3-2上。举升丝杠6-3-2相对于浮力补偿基座6-2-1进行伸缩移动，由于浮力补偿基座6-2-1的位置固定，因此，举升丝杆能够带动探测设备4伸缩移动，进而带动浮力补偿伸缩筒6-2进行伸缩。
在具体实施例中，传动机构6-3-3为传动齿轮；
如图7所示，举升驱动机构6-3还包括：
驱动齿轮6-3-4，与举升驱动电机6-3-1的动力输出端连接，驱动齿轮6-3-4与传动齿轮齿合连接；
齿轮丝杠螺母6-3-5，如图8所示，齿轮丝杠螺母6-3-5中心设有螺纹孔，通过螺纹孔与举升丝杠6-3-2螺纹连接，齿轮丝杠螺母6-3-5与传动齿轮齿合连接。
在上述方案中，举升丝杠6-3-2上设有螺纹，浮力补偿基座6-2-1上对应设有螺纹孔，举升丝杠6-3-2通过螺纹孔与浮力补偿基座6-2-1螺纹连接。
驱动齿轮6-3-4设置在举升驱动电机6-3-1的动力输出端，能够通过动力输出端带动驱动齿轮6-3-4转动，两个传动齿轮设置在驱动齿轮6-3-4的两侧。通过驱动齿轮6-3-4的转动带动两个转动齿轮转动，传动齿轮带动齿轮丝杠螺母6-3-5转动，使得齿轮丝杠螺母6-3-5通过螺纹带动举升丝杠6-3-2转动，举升丝杠6-3-2在螺纹作用下相对于浮力补偿基座6-2-1进行伸缩运动，进而带动探测设备4伸缩移动，通过探测设备4带动浮力补偿伸缩筒6-2进行伸缩。
在具体实施例中，如图5至7所示，浮力补偿组件6还包括：固定架6-4，举升驱动机构6-3穿过浮力舱6-1与固定架6-4相连，探测设备4固定在固定架6-4上，固定架6-4与浮力补偿伸缩筒6-2连接。通过固定架6-4能够更好的对探测设备4进行固定，使得探测设备4更加稳定。
如图6所示，固定架6-4通过预定长度的连接线6-5与浮力补偿伸缩筒6-2连接。其中，连接线6-5为金属丝，本公开中优选金属丝中的钢丝作为连接线6-5能够保证连接效果。
在进行水面探测时，举升驱动机构6-3带动探测设备4伸出，伸出一定距离后，连接线6-5绷紧，进而通过连接线6-5带动浮力补偿伸缩筒6-2伸长，使得浮力补偿伸缩筒6-2的排水体积增加，进而提高机舱本体1的头端的浮力，使得探测设备4能够更好的探出水面。在进行水下探测时，与上述过程相反，通过举升驱动机构6-3带动探测设备4缩回一定距离后，连接线6-5不进行绷紧，并且探测设备4的固定架6-4与浮力补偿伸缩筒6-2相接后，举升驱动机构6-3的回缩立作用下通过固定架6-4带动浮力补偿伸缩筒6-2缩回，使得机舱本体1的头端的浮力减小，探测设备4返回至水下进行水下探测。
在具体实施例中，浮力舱6-1上设有保护罩6-1-1，水下探测时，控制器5控制举升驱动机构6-3带动探测设备4回缩至保护罩6-1-1内。
在上述方案中，对应的探测设备4设计成圆形，圆形的探测设备4与保护罩6-1-1配合能够形成半椭圆型结构，这样在水下进行移动探测时能够减少阻力。并且保护罩6-1-1还能起到保护探测设备4的作用。
该浮力舱6-1与第二浮力补偿筒6-2-3固定为一体，在进行水面探测时，举升驱动机构6-3带动探测设备4伸出，伸出一定距离后，探测设备4伸出该保护罩6-1-1，连接线6-5绷紧，进而通过连接线6-5带动第二浮力补偿筒6-2-3移动，进而使得浮力舱6-1与第二浮力补偿筒6-2-3一起移动伸长，增加浮力，使得探测设备4探出水面。在水面上需要进行全方位的探测，保护罩6-1-1反而会遮挡探测设备4的探测范围，因此在进行水面探测时，将探测设备4伸出保护罩6-1-1。
另外固定架6-4的形状设计成能够通过保护罩6-1-1的顶端开口的形状，并且保护罩6-1-1上开设有能够让举升丝杠6-3-2顺利举升伸缩的开口。
综上所述，控制器接收到水面探测指令后，控制器控制电池移动组件推动电池向机舱本体的尾端移动，水下机器人的重心向机舱本体的尾端偏移，这样长型的机舱本体的头端就会抬起，以及控制浮力补偿组件伸长，增加机舱本体的头端浮力，使得探测设备探出水面，进行水面探测，并且探测设备将在水面探测过程中的探测信息发送至控制器中，以供控制器根据探测信息进行分析处理和/或转发。控制器接收到水下探测的指令后，控制器控制电池移动组件带动电池在机舱本体内向中心移动，水下机器人的重心与中心重合，以及控制浮力补偿组件回缩，减小机舱本体的头端浮力，使得在水上的探测设备返回至水下，长型的机舱本体恢复平衡，这样水下机器人就可以在水下航行进行水下探测，并且探测设备将在水下探测过程中的探测信息发送至控制器中，以供控制器根据探测信息进行分析处理和/或转发。通过上述方案，由于电池的重量较大，通过控制电池的移动，使得水下机器人的整体重心发生偏移，以及通过控制浮力补偿组件的伸缩移动，调整机舱本体的头端的浮力，使得探测设备能够完成水下或水面探测的切换任务，使得水下机器人不但能够完成水下航行和探测的任务，还能够完成水面的航行和探测的任务，避免了水下机器人出现探测盲区的问题。
需要说明的是，上述对本公开的一些实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本公开中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。
本公开的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本公开限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本公开的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本公开实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。
本公开实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本公开实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种应用于水下/水面探测的水下机器人，其特征在于，包括：
机舱本体，为长型结构；
电池，设置在所述机舱本体内，用于为各个电子部件提供电能；
电池移动组件，固定在所述机舱本体内，与所述电池相连，用于带动所述电池在所述机舱本体内移动；
浮力补偿组件，可伸缩设置在所述机舱本体的头端；
探测设备，设置在所述浮力补偿组件上，用于获取探测信息；
控制器，设置在所述机舱本体内，与所述电池、所述电池移动组件、所述探测设备和浮力补偿组件电连接；
所述控制器接收到水面探测指令，控制所述电池移动组件推动所述电池向所述机舱本体的尾端移动，所述水下机器人的重心向所述机舱本体的尾端偏移，以及控制所述浮力补偿组件伸长，增加所述机舱本体的头端浮力，使所述探测设备探出水面；
所述控制器接收到水下探测指令，控制所述电池移动组件带动所述电池在所述机舱本体内向所述水下机器人的中心移动，所述水下机器人的重心与中心重合，以及控制所述浮力补偿组件回缩，减小所述机舱本体的头端浮力，使所述探测设备返回水下；
其中，在水下/水面探测时，所述探测设备将探测信息发送至所述控制器。
2.根据权利要求1所述的水下机器人，其特征在于，所述机舱本体包括：
线缆舱，所述浮力补偿组件可伸缩设置在所述线缆舱的一侧，所述线缆舱内设有与所述控制器连接的线缆；
电子舱，与所述线缆舱的另一侧固定连接，所述控制器设置在所述电子舱内；
电池舱，与所述电子舱固定连接，所述电池和所述电池移动组件设置在所述电池舱内，所述电池移动组件可带动所述电池在所述电池舱内移动；
动力舱，设置在所述电池舱的尾端，航行动力机构设置在所述动力舱上与所述控制器电连接；
其中，通过气管将所述浮力补偿组件、所述电子舱、所述电池舱和动力舱连通。
3.根据权利要求2所述的水下机器人，其特征在于，所述电池移动组件包括：
电池移动滑轨，固定在所述电池舱内部，所述电池为圆柱型电池，在所述圆柱型电池的中间设有通孔，所述圆柱型电池通过所述通孔可移动套设在所述电池移动滑轨上；
电池驱动机构，设置在所述电池移动滑轨上，与所述控制器电连接，所述电池与所述电池驱动机构相连，所述控制器能够控制所述电池驱动机构带动所述电池在所述电池移动滑轨上移动。
4.根据权利要求3所述的水下机器人，其特征在于，所述电池驱动机构包括：
电池移动驱动电机，设置在所述电池移动滑轨上，与所述控制器电连接；
电池移动丝杠，设置在所述电池移动驱动电机的动力输出端，所述电池通过电池丝杠螺母可移动设置在所述电池移动丝杠上。
5.根据权利要求1所述的水下机器人，其特征在于，所述浮力补偿组件包括：
浮力舱，设置在所述机舱本体的头端；
浮力补偿伸缩筒，设置在所述浮力舱内，所述探测设备与所述浮力补偿伸缩筒连接；
举升驱动机构，固定在所述机舱本体的头端，穿过所述浮力舱与所述探测设备连接，所述举升驱动机构与所述控制器电连接；
水面探测时，所述控制器控制所述举升驱动机构将所述探测设备推出，所述探测设备带动所述浮力补偿伸缩筒伸出，为所述机舱本体的头端增加浮力。
6.根据权利要求5所述的水下机器人，其特征在于，所述浮力补偿伸缩筒包括：
浮力补偿基座，固定在所述机舱本体的头端；
第一浮力补偿筒，为环型结构，固定在所述浮力补偿基座上；
第二浮力补偿筒，为一端封闭另一端设有开口的环型杯状结构，所述第二浮力补偿筒通过开口侧可滑动套设在所述第一浮力补偿筒的外侧。
7.根据权利要求6所述的水下机器人，其特征在于，所述举升驱动机构包括：
举升驱动电机，固定在所述浮力补偿基座上，与所述控制器电连接；
举升丝杠，穿过所述浮力舱可移动设置在所述浮力补偿基座上，所述举升丝杠通过传动机构与所述举升驱动电机相连，所述探测设备固定在所述举升丝杠的远离所述浮力补偿基座的一端；
所述控制器控制所述举升驱动电机通过所述传动机构带动所述举升丝杠在所述浮力补偿基座上伸缩移动。
8.根据权利要求7所述的水下机器人，其特征在于，所述传动机构为传动齿轮；
所述举升驱动机构还包括：
驱动齿轮，与所述举升驱动电机的动力输出端连接，所述驱动齿轮与所述传动齿轮齿合连接；
齿轮丝杠螺母，所述齿轮丝杠螺母中心设有螺纹孔，通过所述螺纹孔与所述举升丝杠螺纹连接，所述齿轮丝杠螺母与所述传动齿轮齿合连接。
9.根据权利要求5所述的水下机器人，其特征在于，所述浮力补偿组件还包括：
固定架，所述举升驱动机构穿过所述浮力舱与所述固定架相连，所述探测设备固定在所述固定架上，所述固定架与所述浮力补偿伸缩筒连接；
所述固定架通过预定长度的连接线与所述浮力补偿伸缩筒连接。
10.根据权利要求5-9任一项所述的水下机器人，其特征在于，所述浮力舱上设有保护罩，水下探测时，所述控制器控制所述举升驱动机构带动所述探测设备回缩至所述保护罩内。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105711782A (zh) * | 2016-01-25 | 2016-06-29 | 佛山市南海区广工大数控装备协同创新研究院 | 一种水下机器人重心调节装置 |
| CN106394835A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-02-15 | 重庆交通大学 | 水下检测机器人 |
| CN107351096A (zh) * | 2017-08-17 | 2017-11-17 | 钦州学院 | 可控制水下机器人 |
| CN108116641A (zh) * | 2016-11-28 | 2018-06-05 | 杨晓东 | 一种气控滑翔式水下机器人 |
| CN108674613A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-10-19 | 哈尔滨工程大学 | 一种水下机器人重心辅助调节系统及控制方法 |
| CN108674617A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-10-19 | 中国海洋大学 | 水下智能浮动观测装置及其控制系统 |
| CN109115979A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-01-01 | 郭简豪 | 便携式多功能立体水质探测装置 |
| CN112249284A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-01-22 | 哈尔滨工程大学 | 一种水下机器人紧急上浮装置 |
| WO2021103391A1 (zh) * | 2019-11-28 | 2021-06-03 | 中国科学院自动化研究所 | 仿生滑翔机器海豚的滑翔深度控制方法、系统、装置 |
-
2021
- 2021-06-24 CN CN202110701546.XA patent/CN113515134B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105711782A (zh) * | 2016-01-25 | 2016-06-29 | 佛山市南海区广工大数控装备协同创新研究院 | 一种水下机器人重心调节装置 |
| CN106394835A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-02-15 | 重庆交通大学 | 水下检测机器人 |
| CN108116641A (zh) * | 2016-11-28 | 2018-06-05 | 杨晓东 | 一种气控滑翔式水下机器人 |
| CN107351096A (zh) * | 2017-08-17 | 2017-11-17 | 钦州学院 | 可控制水下机器人 |
| CN108674613A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-10-19 | 哈尔滨工程大学 | 一种水下机器人重心辅助调节系统及控制方法 |
| CN108674617A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-10-19 | 中国海洋大学 | 水下智能浮动观测装置及其控制系统 |
| CN109115979A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-01-01 | 郭简豪 | 便携式多功能立体水质探测装置 |
| WO2021103391A1 (zh) * | 2019-11-28 | 2021-06-03 | 中国科学院自动化研究所 | 仿生滑翔机器海豚的滑翔深度控制方法、系统、装置 |
| CN112249284A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-01-22 | 哈尔滨工程大学 | 一种水下机器人紧急上浮装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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