CN114104230A - 一种水下机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于水下潜航器技术领域，具体公开了一种水下机器人，包括支架组件、主控制舱组件、镜头舱组件、电池舱组件、补光灯组件、以及多个推进器；支架组件包括间隔设置的多块支撑板，以及穿设于多块支撑板的多根浮力管和多根支撑杆。以此结构设计，可根据实际需求采用不同的镜头舱组件、主控制舱组件和电池舱组件进行整机组装，同时完全开放式的布局可以给使用者有更多拓展开发挂载设备的空间，同时本发明还可以实现该水下机器人全自由度姿态航行和水下姿态稳定控制，以及可以根据实际需求调整补光灯和镜头的相对位置，从而提升水下拍摄质量及稳定性，为水下船舶船底检查提供便利条件。

Description

一种水下机器人

技术领域

本发明涉及水下潜航器技术领域，尤其涉及一种水下机器人。

背景技术

水下机器人是一种具备一定耐受水压能力，可在水下灵活游动的机械化智能化无人载具。水下机器人可在高度危险环境、被污染环境以及零可见度的水域代替人工在水下长时间作业，广泛应用于海洋渔业、水下考古、水文监测等场合，现有技术下的水下机器人在实际应用过程中，存在以下问题：

1、现有的水下机器人在结构布局中镜头舱、控制舱、电池舱采用集成设计，或者是单独把电池舱独立出来，由于在不同的使用领域，无论是镜头、还是电池，都会有不同的实际需求，如果在现有的布局上更换镜头或者电池，无论是在拆卸上还是在维护成本上都很大；

2、现有的工业级水下机器人整机支架布局中，支架仅仅作为支撑承力结构，需要用大量的浮力材料来调整整机浮力，且支架布局复杂，且形成的整机支架不够开放，使用者能开发拓展挂载其他水下设备的空间较小。

3、现有的全自由度布局方案中，推进器被区分为多个推进器阵列，单个阵列仅影响潜行器在部分自由度上的运动，例如很多布局方案中就可以根据不同推进器输出推力矢量方向的特点，区分出主推阵列，辅推阵列；主推主要负责为潜航器前进后退提供动力，辅推则负责为姿态控制以及侧移等动作提供动力。这就使得不同推进器阵列相互分离，实际使用时，无法根据实际使用情况合理分配推进器输出。这样不仅削弱了各部分阵列的输出能力，对航行速度、姿态控制、带载能力形成限制；不同的工作强度对推进器寿命也会造成不利影响。

4、现有水下机器人补光灯布局中，补光灯都是布置在镜头两侧，角度和位置相对固定，在不同使用环境中，对相机和补光灯的相对位置有不同的需求，在现有布局上很难对补光灯的位置进行调节。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水下机器人，该水下机器人结构布局合理，方便各组件的拆装和维护，能够为使用者提供更多拓展开发挂载设备的空间，同时还能够实现全自由度姿态航行，而且还能够有效提升水下拍摄质量。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种水下机器人，包括支架组件、架设于所述支架组件的主控制舱组件、与所述主控制舱组件的一端可拆卸连接的镜头舱组件、与所述主控制舱组件的另一端可拆卸连接的电池舱组件、可调节设置于所述镜头舱组件外围的多个补光灯组件、以及设置于所述支架组件两端用于实现水下机器人多自由度运动的多个推进器；所述支架组件包括间隔设置的多块支撑板，以及穿设于多块所述支撑板的多根浮力管和多根支撑杆。

其中，所述主控制舱组件、所述镜头舱组件及所述电池舱组件同轴设置并并架设于多块所述支撑板。

其中，多个所述推进器分别与设置于所述浮力管两端的两个所述支撑板相连接。

其中，设置于同一所述支撑板的相邻所述推进器的桨叶旋转方向不同；多个所述推进器分别沿水下机器人的中截面、纵截面及水平截面对称设置；所述纵截面及所述水平截面的交汇线与所述镜头舱组件、所述主控制舱组件及所述电池舱组件中的任一轴线共线。

其中，所述镜头舱组件与所述主控制舱组件通过第一快拆结构相连接；所述主控制舱组件与所述电池舱组件通过第二快拆结构相连接。

其中，所述主控制舱组件的舱体端部设置有定位凸缘，所述定位凸缘与设置于所述镜头舱组件底部的底盖相套接，所述底盖的外周面设置有所述第一快拆结构，所述第一快拆结构与所述定位凸缘相卡接。

其中，所述第一快拆结构包括设置于所述底盖外周面的枢接座、与所述枢接座相铰接的卡接件、以及设置于所述卡接件一端用于所述卡接件与所述定位凸缘相卡接的弹簧；当按压所述卡接件设置有所述弹簧的一端时，所述卡接件的卡勾与所述定位凸缘分离。

其中，所述第二快拆结构包括用于所述主控制舱组件与所述电池舱组件快速拆装的连接件，以及设置于所述电池舱组件一端用于和所述连接件相卡接的卡接结构，所述连接件与所述主控制舱组件转动连接。

其中，所述补光灯组件包括便于多轴调节的灯架，以及与所述灯架可调节设置的补光灯，所述灯架与设置于所述浮力管端部的所述支撑板相铰接。

其中，所述补光灯设置有支撑臂，所述支撑臂的下端设置有万向球，所述万向球通过夹板夹设于所述灯架的端部。

本发明的有益效果在于：本发明公开了一种水下机器人，包括支架组件、架设于支架组件的主控制舱组件、与主控制舱组件的一端可拆卸连接的镜头舱组件、与主控制舱组件的另一端可拆卸连接的电池舱组件、可调节设置于镜头舱组件外围的多个补光灯组件、以及设置于支架组件两端用于实现水下机器人多自由度运动的多个推进器；支架组件包括间隔设置的多块支撑板，以及穿设于多块支撑板的多根浮力管和多根支撑杆。以此结构设计，可根据实际需求采用不同的镜头舱组件、主控制舱组件和电池舱组件进行整机组装，同时完全开放式的布局可以给使用者有更多拓展开发挂载设备的空间，同时本发明还可以实现该水下机器人全自由度姿态航行和水下姿态稳定控制，以及可以根据实际需求调整补光灯和镜头的相对位置，从而提升水下拍摄质量及稳定性，为水下船舶船底检查提供便利条件。

附图说明

图1是本实施例中一种水下机器人的轴测图。

图2是图1中补光灯组件的轴测图。

图3是图1中镜头舱组件、主控制舱组件及电池舱组件连接后的轴测图。

图4是图3中镜头舱组件和主控制舱组件分解后的轴测图。

图5是图3中镜头舱组件和主控制舱组件装配后的主视图。

图6是图5中A-A截面的剖视图。

图7是图6中B处的局部放大图。

图8是图3中主控制舱组件设置有连接件一端的轴测图。

图9是图3中电池舱组件的轴测图。

图10是图9中C处的局部放大图。

图中：

11、支撑板；12、浮力管；13、支撑杆；2、主控制舱组件；21、定位凸缘；211、第一卡槽；3、镜头舱组件；31、底盖；32、密封圈；34、定位座；35、定位槽；4、电池舱组件；5、推进器；6、补光灯组件；61、灯架；62、补光灯；63、支撑臂；64、万向球；65、夹板；7、第一快拆结构；71、枢接座；72、卡接件；73、弹簧；81、连接件；811、卡爪；821、凸起；822、卡块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

结合图1至图10所示，本实施例提供了一种水下机器人，该水下机器人主要由支架组件、架设于支架组件的主控制舱组件2、设置于主控制舱组件2两端的镜头舱组件3和电池舱组件4、设置于支架组件两端的多个推进器5、以及设置于镜头舱组件3外围的多个补光灯组件6等构件组成，通过上述各组件的设置，可以使水下机器人实现模块化设计，可根据实际需求采用不同的镜头舱组件3、主控制舱组件2和电池舱组件4进行整机组装，同时完全开放式的布局可以给使用者有更多拓展开发挂载设备的空间，同时本申请还可以实现水下机器人全自由度姿态航行和水下姿态稳定控制，以及可以根据实际需求调整补光灯组件6中的补光灯62和镜头舱组件3中镜头的相对位置，或者快速更换零件，从而提升水下拍摄质量及稳定性，为水下船舶船底检查及其它使用场景提供便利条件。

进一步具体的，本实施例中的支架组件包括间隔设置的多块支撑板11，以及穿设于多块支撑板11的多根浮力管12和多根支撑杆13；主控制舱组件2、镜头舱组件3及电池舱组件4同轴设置并架设于多块支撑板11。优选的，本实施例中的所采用的支撑板11均采用碳纤维板，支撑杆13通过螺钉与碳纤维板固定，从而形成整机支架的框架；多块碳纤维板分别设置于该水下机器人的两端及中部位置处，以此形成一个完全开放式的结构布局，继而给使用者提供更多拓展开发挂载设备的空间。

更进一步的，作为优选，本实施例在镜头舱组件3一端的支撑板11上还设置有两个补光灯组件6，两补光灯组件6分别设置于镜头舱组件3的相对两侧，更进一步的，本实施例中的补光灯组件6包括便于多轴调节的灯架61，以及与灯架61可调节设置的补光灯62，其中灯架61的一端与支撑板11相铰接，补光灯62设置有支撑臂63，支撑臂63的下端设置有万向球64，万向球64通过夹板65夹设于灯架61的端部。以此结构设计的补光灯62可根据该水下机器人的拍摄需要，灵活的调整补光灯62的照射角度，继而为水下机器人的高质量拍摄提供较好的保障。

更进一步的，本实施例中的为了实现该水下机器人的多自由度运动，使其在深水中运动更加的方便灵活，作为优选，本实施例在浮力管12两端的两个支撑板11上分别连接有多个推进器5；更进一步优选的，本实施例中的推进器5共设置有八个，水下机器人的每端分别设置有4个，且设置于同一支撑板11的相邻推进器5的桨叶旋转方向不同；八个推进器5分别沿水下机器人的中截面、纵截面及水平截面对称设置；纵截面及水平截面的交汇线与镜头舱组件3、主控制舱组件2及电池舱组件4中的任一轴线共线。以此能够使得该水下机器人平移运动时仅会产生一个平移方向上的合力，旋转时也仅会产生一个旋转方向上的转矩，相互组合即可实现任意的运动姿态，继而实现全自由度航行。

更进一步的，本实施例为了实现上述镜头舱组件3和电池舱组件4与主控制舱组件2之间的快速拆装，作为优选，镜头舱组件3与主控制舱组件2通过第一快拆结构7相连接；主控制舱组件2与电池舱组件4通过第二快拆结构相连接。

更进一步的，作为优选，本实施例为了方便镜头舱组件3与主控制舱组件2之间的快速插接，之后在通过第一快拆结构7固定，在主控制舱组件2的舱体端部设置有定位凸缘21，定位凸缘21与设置于镜头舱组件3底部的底盖31相套接，为了进一步增加两者对接后的密封性，本实施例在底盖31的外周面还埋设有密封圈32，密封圈32与定位凸缘21的内壁抵紧，之后在通过外延于底盖31的外周面的第一快拆结构7与定位凸缘21相卡接，作为优选，为了卡接力平衡，本实施例在底盖31外周面的相对两侧分别设置有第一快拆结构7。

作为优选，本实施例中的第一快拆结构7包括设置于底盖31外周面的枢接座71、与枢接座71相铰接的卡接件72、以及设置于卡接件72一端用于卡接件72与定位凸缘21相卡接的弹簧73；当按压卡接件72设置有弹簧73的一端时，卡接件72的卡勾与设置于定位凸缘21上的第一卡槽211分离，此时即可以将镜头舱组件3从主控制舱组件2上取下；当需要再次安装时，可以再次按压卡接件72设置有弹簧73的一端，之后待镜头舱组件3与主控制舱组件2对接到位后，松开卡接件72，即可借助弹簧73弹力，使得卡接件72的卡勾与定位凸缘21上的第一卡槽211卡合。

进一步优选的，本实施例还在镜头舱组件3的底盖31中部，以及主控制舱组件2端面的中部分别设置有便于电连接的公端和母端；在底盖31外周面的四周分别向外凸设有便于底盖31与镜头壳配合的多个定位座34，多个定位座34分别与开设于定位凸缘21上的多个定位槽35一一对应配合，以此方便镜头舱组件3能够与主控制舱组件2准确对接及电连接。

更进一步的，本实施例中的上述第二快拆结构包括用于主控制舱组件2与电池舱组件4快速拆装的连接件81，以及设置于电池舱组件4的一端用于和连接件81相卡接的卡接结构，其中，连接件81与主控制舱组件2转动连接；当主控制舱组件2与电池舱组件4对接后，转动连接件81即可使得连接件81与卡接结构相卡接，继而实现主控制舱与电池舱组件4的连接。

进一步具体的，本实施例中用于和连接件81相卡接的卡接结构包括凸设于电池舱组件4一端面的凸起821、以及周向分布于凸起821外周面的卡块822，卡块822与电池舱组件4的端面之间设置有便于和连接件81相卡合的第二卡槽；此外，连接件81与电池舱组件4相连接的一端面周向设置有多个卡爪811，当电池舱组件4与主控制舱组件2同轴对接后，多个卡爪811分别位于相邻卡块822之间，之后反向旋转连接件81，即可实现卡爪811与第二卡槽卡接，当拆卸时，正向旋转连接件81，即可使得卡爪811从第二卡槽中滑出，重新回到相邻卡块822之间，此时即可实现电池舱组件4与主控制舱组件2的拆分。以此方式操作，能够有效提升电池舱组件4的拆装便捷性，继而方便电池舱组件4的维护和更换。

本实施例中，有关电池舱组件4和镜头舱组件3的具体结构设置，相关技术中都已公开，在此不做具体赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种水下机器人，其特征在于，包括支架组件、架设于所述支架组件的主控制舱组件(2)、与所述主控制舱组件(2)的一端可拆卸连接的镜头舱组件(3)、与所述主控制舱组件(2)的另一端可拆卸连接的电池舱组件(4)、可调节设置于所述镜头舱组件(3)外围的多个补光灯组件(6)、以及设置于所述支架组件两端用于实现水下机器人多自由度运动的多个推进器(5)；所述支架组件包括间隔设置的多块支撑板(11)，以及穿设于多块所述支撑板(11)的多根浮力管(12)和多根支撑杆(13)。

2.根据权利要求1所述的一种水下机器人，其特征在于，所述主控制舱组件(2)、所述镜头舱组件(3)及所述电池舱组件(4)同轴设置并架设于多块所述支撑板(11)。

3.根据权利要求2所述的一种水下机器人，其特征在于，多个所述推进器(5)分别与设置于所述浮力管(12)两端的两个所述支撑板(11)相连接。

4.根据权利要求3所述的一种水下机器人，其特征在于，设置于同一所述支撑板(11)的相邻所述推进器(5)的桨叶旋转方向不同；多个所述推进器(5)分别沿水下机器人的中截面、纵截面及水平截面对称设置；所述纵截面及所述水平截面的交汇线与所述镜头舱组件(3)、所述主控制舱组件(2)及所述电池舱组件(4)中的任一轴线共线。

5.根据权利要求1所述的一种水下机器人，其特征在于，所述镜头舱组件(3)与所述主控制舱组件(2)通过第一快拆结构(7)相连接；所述主控制舱组件(2)与所述电池舱组件(4)通过第二快拆结构相连接。

6.根据权利要求5所述的一种水下机器人，其特征在于，所述主控制舱组件(2)的舱体端部设置有定位凸缘(21)，所述定位凸缘(21)与设置于所述镜头舱组件(3)底部的底盖(31)相套接，所述底盖(31)的外周面设置有所述第一快拆结构(7)，所述第一快拆结构(7)与所述定位凸缘(21)相卡接。

7.根据权利要求6所述的一种水下机器人，其特征在于，所述第一快拆结构(7)包括设置于所述底盖(31)外周面的枢接座(71)、与所述枢接座(71)相铰接的卡接件(72)、以及设置于所述卡接件(72)一端用于所述卡接件(72)与所述定位凸缘(21)相卡接的弹簧(73)；当按压所述卡接件(72)设置有所述弹簧(73)的一端时，所述卡接件(72)的卡勾与所述定位凸缘(21)分离。

8.根据权利要求5所述的一种水下机器人，其特征在于，所述第二快拆结构包括用于所述主控制舱组件(2)与所述电池舱组件(4)快速拆装的连接件(81)，以及设置于所述电池舱组件(4)一端用于和所述连接件(81)相卡接的卡接结构，所述连接件(81)与所述主控制舱组件(2)转动连接。

9.根据权利要求1所述的一种水下机器人，其特征在于，所述补光灯组件(6)包括便于多轴调节的灯架(61)，以及与所述灯架(61)可调节设置的补光灯(62)，所述灯架(61)与设置于所述浮力管(12)端部的所述支撑板(11)相铰接。

10.根据权利要求9所述的一种水下机器人，其特征在于，所述补光灯(62)设置有支撑臂(63)，所述支撑臂(63)的下端设置有万向球(64)，所述万向球(64)通过夹板(65)夹设于所述灯架(61)的端部。

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