CN113853935B - 一种基于仿生鱼全天候的水下水草切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于仿生鱼全天候的水下水草切割装置，包括仿生鱼，仿生鱼的头部、尾部以及两个侧部分别设置有旋转刀头，四个旋转刀头分别与动力机构连接；旋转刀头与角度调节组件连接，角度调节组件设置在仿生鱼的外部。角度调节组件包括与旋转刀头一侧连接的定位板、一端与定位板中心连接的软轴、设置在软轴上的固定板，固定板一侧垂直设置有若干的固定筒，固定筒内设置有弹簧，一端与弹簧连接的伸缩柱，其另一端抵靠在定位板的侧面。本发明提供的基于仿生鱼全天候的水下水草切割装置，在海底采样过程中，可对水草进行高效切割，能够从多个维度对水草进行切割，保证了水草切割的有效性，且成本较低。

Description

一种基于仿生鱼全天候的水下水草切割装置

技术领域

本发明涉及水草切割技术领域，尤其涉及一种基于仿生鱼全天候的水下水草切割装置。

背景技术

地球表面海洋总面积约为3.6亿平方公里，约占地球表面积的71%，深海海域蕴藏了丰富的石油、天然气等油气资源，是地球上尚未被人类充分认识与利用的最大潜在战略资源基底，随着能源问题的加剧，深海能源开发及研究的重要性也日渐凸出，海水的取样时寻找和勘探海洋油气资源及微生物资源的第一步，另外在海洋污染的问题中，不同深海海域的海水水质采样也是对海洋污染检测的基础。目前，我国水环境监测主要包括在线监测和人工采样监测。在线监测是依靠建立固定的在线监测站，进行实时的水质数据监测，成本较高，且无法在大范围广泛应用；因而人工采样监测是目前主要的监测方式。人工采样监测主要是通过现场采样，然后试验人员通过采集的水样进行水质检测，人工采样监测灵活性高，可操作范围广。

然而，设备在海面以下进行实地采样的过程中，常常会被海草或者其它的杂物所缠绕，导致设备运行受困或者受损，因此，当发生这种情况时，通常需要对海草进行切割，以便采样设备能够高效完成科研任务。本技术方案则是针对这一技术难题进行解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于仿生鱼全天候的水下水草切割装置，解决了如何在海底采样过程中，对水草进行高效切割的技术问题，能够从多个维度对水草进行切割，保证了水草切割的有效性，且成本较低。

一种基于仿生鱼全天候的水下水草切割装置，包括仿生鱼，所述仿生鱼的头部、尾部以及两个侧部分别设置有旋转刀头，四个所述旋转刀头分别与动力机构连接，形成旋转切割机构，所述动力机构设置在所述仿生鱼的内部；所述旋转刀头与角度调节组件连接，所述角度调节组件设置在所述仿生鱼的外部。

所述角度调节组件包括与所述旋转刀头一侧连接的定位板、一端与所述定位板中心连接的软轴、设置在所述软轴上的固定板，所述固定板一侧垂直设置有若干的固定筒，所述固定筒内设置有弹簧，一端与所述弹簧连接的伸缩柱，其另一端抵靠在所述定位板的侧面，所述伸缩柱和所述旋转刀头分别设置在所述定位板的两侧，所述固定板设置在仿生鱼上。

所述软轴具有四个，分别为软轴一、软轴二、软轴三和软轴四，所述软轴一和所述软轴三的一端分别设置在所述仿生鱼的首尾两端，所述软轴二和软轴四的一端分别设置在所述仿生鱼的两侧部；

所述软轴一、所述软轴二、所述软轴三和所述软轴四的另一端分别连接在所述动力机构上。

所述动力机构包括底板、水平放置的驱动轴、设置在所述驱动轴一端的锥齿轮二、与所述锥齿轮二啮合连接的锥齿轮一和锥齿轮三、与所述驱动轴连接的驱动电机，所述锥齿轮一和所述锥齿轮三分别设置在所述锥齿轮二的两侧；

所述软轴一与所述驱动轴的一端连接，所述软轴三与所述驱动轴的另一端连接，所述软轴三的一端与所述锥齿轮二的轮轴连接，所述软轴四的一端与所述锥齿轮三的轮轴连接；

所述驱动轴和所述驱动电机设置在底板上，所述底板固定在所述仿生鱼的内侧部。

所述仿生鱼的外侧部还分别设置有用于调整旋转刀头方位的位置调节机构，所述位置调节机构与所述仿生鱼两侧的软轴二和软轴三连接。

所述位置调节机构包括相互平行且设置在所述仿生鱼外侧的两个挡环，垂直设置在所述挡环上的若干转柱、覆盖在所述转柱外侧的环形传动带以及驱动所述传动带运动的防水电机，两列的所述转柱之间设置有间距，所述软轴二/软轴四穿过所述间距，所述软轴二/软轴四铰接在定位块上，所述定位块穿设有所述传动带；

所述仿生鱼的侧部设置有长条开口，所述软轴二/软轴四穿过所述长条开口，所述仿生鱼内且所述长条开口的内侧还设置有用于防水的封闭挡板，并形成挡水空间，所述软轴二/软轴四穿过所述封闭挡板；

所述传动带上还穿设有传动轴，所述传动轴铰接在所述仿生鱼的外侧，所述传动轴与防水电机连接，所述防水电机设置在所述仿生鱼的外侧。

所述挡水空间还连接有抽水组件，所述抽水组件包括一端与所述挡水空间连接的抽水管、与所述抽水管连接的水泵，所述水泵设置在所述仿生鱼的外侧。

本发明达成以下显著效果：

（1）在仿生鱼的头部、尾部以及两个侧部分别设置有旋转刀头，能够保证无论仿生鱼的哪个部位接触到海草，都可以实现有效的切割，增加了切割的维度，能够保证仿生鱼的全覆盖性以及保证高效率的除草过程；

（2）设置有角度调节组件，当旋转刀头与水草缠绕时，旋转刀头的晃动能够有效的将周围的杂草充分的切割掉，此时定位板对伸缩柱施加外力，外力消失，定位板和旋转刀头复位；

（3）设置有位置调节组件，在防水电机的作用下，传动带能够绕着转柱滑动，从而能够带动仿生鱼两侧的旋转刀头上下运动调节，从而能够在在一定的空间范围内对仿生鱼侧部的海草进行切割清理；

（4）设置有挡水空间，并使得挡水空间连通外部的水泵，可以避免或者减少通过长条通孔进入到挡水空间中的海水量，进而避免海水进入到仿生鱼的内部，避免影响仿生鱼的工作过程。

附图说明

图1为本发明实施例中水草切割装置的结构示意图。

图2为本发明实施例中旋转切割机构的结构示意图。

图3为本发明实施例中旋转刀头的安装结构示意图。

图4为本发明实施例中动力机构的结构示意图。

图5为本发明实施例中位置调节机构的结构示意图。

其中，附图标记为：1、仿生鱼；1-1、封闭挡板；1-2、软轴一；1-3、软轴二；1-31、锥齿轮一；1-4、软轴三；1-41、锥齿轮二；1-5、软轴四；1-51、锥齿轮三；1-6、驱动轴；1-61、驱动电机；2、传动带；3、挡环；3-1、转柱；4、旋转刀头；5、定位板；6、固定筒；6-1、伸缩柱；7、固定板；8、防水电机。

具体实施方式

为了能更加清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

参见图1和图2，一种基于仿生鱼全天候的水下水草切割装置，包括仿生鱼1，仿生鱼1的头部、尾部以及两个侧部分别设置有旋转刀头4，四个旋转刀头4分别与动力机构连接，形成旋转切割机构，动力机构设置在仿生鱼1的内部；旋转刀头4与角度调节组件连接，角度调节组件设置在仿生鱼1的外部。

参见图3，角度调节组件包括与旋转刀头4一侧连接的定位板5、一端与定位板5中心连接的软轴、设置在软轴上的固定板7，固定板7一侧垂直设置有若干的固定筒6，固定筒6内设置有弹簧，一端与弹簧连接的伸缩柱6-1，其另一端抵靠在定位板5的侧面，伸缩柱6-1和旋转刀头4分别设置在定位板5的两侧，固定板7设置在仿生鱼1上。

软轴具有四个，分别为软轴一1-2、软轴二1-3、软轴三1-4和软轴四1-5，软轴一1-2和软轴三1-4的一端分别设置在仿生鱼1的首尾两端，软轴二1-3和软轴四1-5的一端分别设置在仿生鱼1的两侧部；

软轴一1-2、软轴二1-3、软轴三1-4和软轴四1-5的另一端分别连接在动力机构上。

由于不清楚海草具体缠绕在仿生鱼1的哪个部位，因此设置软轴的作用，主要是为了保证切割过程的柔性作用，从而保证旋转刀头4能够在较大的范围内工作。

参见图4，动力机构包括底板、水平放置的驱动轴1-6、设置在驱动轴1-6一端的锥齿轮二1-41、与锥齿轮二1-41啮合连接的锥齿轮一1-31和锥齿轮三1-51、与驱动轴1-6连接的驱动电机1-61，锥齿轮一1-31和锥齿轮三1-51分别设置在锥齿轮二1-41的两侧；

软轴一1-2与驱动轴1-6的一端连接，软轴三1-4与驱动轴1-6的另一端连接，软轴三1-4的一端与锥齿轮二1-41的轮轴连接，软轴四1-5的一端与锥齿轮三1-51的轮轴连接；

驱动轴1-6和驱动电机1-61设置在底板上，底板固定在仿生鱼1的内侧部。

仿生鱼1的外侧部还分别设置有用于调整旋转刀头4方位的位置调节机构，位置调节机构与仿生鱼1两侧的软轴二1-3和软轴三1-4连接。

参见图5，位置调节机构包括相互平行且设置在仿生鱼1外侧的两个挡环3，垂直铰接在挡环3上的若干转柱3-1、覆盖在转柱3-1外侧的环形传动带2以及驱动传动带2运动的防水电机8，两列的转柱3-1之间设置有间距，软轴二1-3/软轴四1-5穿过间距，软轴二1-3/软轴四1-5铰接在定位块上，定位块穿设有传动带2；

仿生鱼1的侧部设置有长条开口，软轴二1-3/软轴四1-5穿过长条开口，仿生鱼1内且长条开口的内侧还设置有用于防水的封闭挡板1-1，并形成挡水空间，软轴二1-3/软轴四1-5穿过封闭挡板1-1；

传动带2上还穿设有传动轴，传动轴铰接在仿生鱼1的外侧，传动轴与防水电机8连接，防水电机8设置在仿生鱼1的外侧。

两个挡环3上，设置有两列的转柱3-1，左右相邻的两个转柱3-1之间设置间距，是为了方便软轴能够沿着长条通孔进行上下活动调节；

设置有封闭挡板1-1，实际就是避免海水通过长条通孔进入仿生鱼1中，将海水阻隔在封闭挡板1-1之外；

挡水空间还连接有抽水组件，抽水组件包括一端与挡水空间连接的抽水管、与抽水管连接的水泵，水泵设置在仿生鱼1的外侧。

本发明的具体工作过程：

根据上述说明安装本装置，下沉到海水中进行采样的工作，当仿生鱼1的前端或者后端遇到水草缠绕后，启动驱动电机1-61，通过软轴带动旋转刀头4工作，在旋转刀头4的作用下，对周围的水草进行切割；

如果遇到水草缠绕的现象，由于软轴的柔性作用和伸缩柱6-1的限位作用，会使得旋转刀头4出现晃动的效果，从而能够多个角度多个方位的清理水草，使得清理过程更加全面；

当水草缠绕到仿生鱼1的侧部时，侧部的旋转刀头4进行工作，同时在防水电机8的作用下，带动传动带2沿着转柱3-1滑动，转柱3-1铰接在挡环3上，同时，两侧的转柱3-1之间设置有间距，方便软轴穿过传动带2，仿生鱼1的侧部设置长条通孔，方便软轴在长条通孔中活动，从而旋转刀头4能够在仿生鱼1的侧部区域中活动，方便对仿生鱼1上下的水草进行更加全面的切割过程。

注：在于海水接触的部位需要设置活动密封结构，此外，上述的动力装置可以连接在同一控制器，从而实现工作的协调，对于本领域技术人员来说是很容易实现的，在此不再详述。

本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于仿生鱼全天候的水下水草切割装置，包括仿生鱼，其特征在于，所述仿生鱼的头部、尾部以及两个侧部分别设置有旋转刀头，四个所述旋转刀头分别与动力机构连接，形成旋转切割机构，所述动力机构设置在所述仿生鱼的内部；所述旋转刀头与角度调节组件连接，所述角度调节组件设置在所述仿生鱼的外部；

所述角度调节组件包括与所述旋转刀头一侧连接的定位板、一端与所述定位板中心连接的软轴、设置在所述软轴上的固定板，所述固定板一侧垂直设置有若干的固定筒，所述固定筒内设置有弹簧，一端与所述弹簧连接的伸缩柱，所述伸缩柱另一端抵靠在所述定位板的侧面，所述伸缩柱和所述旋转刀头分别设置在所述定位板的两侧，所述固定板设置在仿生鱼上；

所述软轴具有四个，分别为软轴一、软轴二、软轴三和软轴四，所述软轴一和所述软轴三的一端分别设置在所述仿生鱼的首尾两端，所述软轴二和软轴四的一端分别设置在所述仿生鱼的两侧部；

所述软轴一、所述软轴二、所述软轴三和所述软轴四的另一端分别连接在所述动力机构上。

2.根据权利要求1所述的基于仿生鱼全天候的水下水草切割装置，其特征在于，所述动力机构包括底板、水平放置的驱动轴、设置在所述驱动轴一端的锥齿轮二、与所述锥齿轮二啮合连接的锥齿轮一和锥齿轮三、与所述驱动轴连接的驱动电机，所述锥齿轮一和所述锥齿轮三分别设置在所述锥齿轮二的两侧；

所述软轴一与所述驱动轴的一端连接，所述软轴三与所述驱动轴的另一端连接，所述软轴三的一端与所述锥齿轮二的轮轴连接，所述软轴四的一端与所述锥齿轮三的轮轴连接；

所述驱动轴和所述驱动电机设置在底板上，所述底板固定在所述仿生鱼的内侧部。

3.根据权利要求2所述的基于仿生鱼全天候的水下水草切割装置，其特征在于，所述仿生鱼的外侧部还分别设置有用于调整旋转刀头方位的位置调节机构，所述位置调节机构与所述仿生鱼两侧的软轴二和软轴三连接。

4.根据权利要求3所述的基于仿生鱼全天候的水下水草切割装置，其特征在于，所述位置调节机构包括相互平行且设置在所述仿生鱼外侧的两个挡环、垂直设置在所述挡环上的若干转柱、覆盖在所述转柱外侧的环形传动带以及驱动所述传动带运动的防水电机，两列的所述转柱之间设置有间距，所述软轴二/软轴四穿过所述间距，所述软轴二/软轴四铰接在定位块上，所述定位块穿设有所述传动带；

所述仿生鱼的侧部设置有长条开口，所述软轴二/软轴四穿过所述长条开口，所述仿生鱼内且所述长条开口的内侧还设置有用于防水的封闭挡板，并形成挡水空间，所述软轴二/软轴四穿过所述封闭挡板；

所述传动带上还穿设有传动轴，所述传动轴铰接在所述仿生鱼的外侧，所述传动轴与防水电机连接，所述防水电机设置在所述仿生鱼的外侧。

5.根据权利要求4所述的基于仿生鱼全天候的水下水草切割装置，其特征在于，所述挡水空间还连接有抽水组件，所述抽水组件包括一端与所述挡水空间连接的抽水管、与所述抽水管连接的水泵，所述水泵设置在所述仿生鱼的外侧。

Images