CN114313177B - 一种水下自治机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下自治机器人，涉及水下机器人技术领域，包括推进器、设备舱和电源舱，设备舱顶端可拆卸连接有密封盖，设备舱底端通过卡接件与电源舱顶端密封连接，设备舱外表面底部固定连接有四个均匀布置的推进器，电源舱外表面底部两侧对称固定连接有两个储水舱；本发明，通过升降组件带动活动板上下移动，达到调节储水舱内气压的目的，气压降低，液体通过进水口流入储水舱内，气压增大，储水舱内液体通过出水口压出，且在第一单向电磁阀和第二单向电磁阀的作用，实现液体的单向流动，随着储水舱能水量的改变，该装置整体的质量同步变化，从而达到调节重心的目的，配合推进器使用，使该装置能更快速的进行下沉、上浮和悬停操作。

Description

一种水下自治机器人

技术领域

本发明涉及水下机器人技术领域，具体为一种水下自治机器人。

背景技术

水下机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人。水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。

无人遥控潜水器主要有：有缆遥控潜水器和无缆遥控潜水器两种，其中有缆遥控潜水器又分为水中自航式、拖航式和能在海底结构物上爬行式三种。现有的水下机器人平衡性差，下沉、上浮运动时总是会出现横向偏移，导致实际监测区域与需求监测区别存在一定偏差，且上浮后与下潜时位置也会不同，不方便回收。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种水下自治机器人，解决了上述背景技术中提出的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种水下自治机器人，包括推进器、设备舱和电源舱，所述设备舱顶端可拆卸连接有密封盖，所述设备舱底端通过卡接件与电源舱顶端密封连接，所述设备舱外表面底部固定连接有四个均匀布置的推进器，还包括重心调节组件，所述重心调节组件包括储水舱、活动板、第一单向电磁阀和第二单向电磁阀，所述储水舱固定连接于电源舱外表面底部，所述储水舱内腔设有活动板，所述活动板外表面与储水舱内壁贴合且与储水舱滑动连接，且所述活动板与升降组件连接，所述储水舱底面开设有贯穿至储水舱内腔的进水口和出水口，所述进水口内固定安装有第一单向电磁阀，所述出水口内固定安装有第二单向电磁阀。

优选的，所述储水舱有两个且对称布置于电源舱两侧。

优选的，所述升降组件包括第一电机、蜗杆、蜗轮、第一锥齿轮、第二锥齿轮、螺杆、内螺纹套、转杆和第一连接杆，所述电源舱内腔固定连接有第一电机，所述第一电机的输出端与蜗杆的一端固定连接，所述蜗杆的另一端与通过轴承座与电源舱内壁转动连接，所述蜗杆与蜗轮啮合，所述蜗轮固定套设于转杆的中部外表面，所述转杆的两端均依次贯穿电源舱外壳和储水舱外壳且延伸至储水舱内腔固定连接有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，所述第二锥齿轮固定套设于螺杆的非螺纹段外表面，所述螺杆的顶端通过轴承座与储水舱内腔顶面转动连接，所述螺杆螺的螺纹段外表面纹连接有内螺纹套，所述内螺纹套外表面与第一连接杆顶端固定连接，所述第一连接杆底端与活动板顶面固定连接。

优选的，所述设备舱内腔可拆卸安装有声学检测传感器、磁场检测传感器、温度传感器、盐度检测传感器和GPS定位模块。

优选的，所述电源舱内腔可拆卸安装有供电控制组件，所述供电控制组件与声学检测传感器、磁场检测传感器、温度传感器、盐度检测传感器、GPS定位模块以及第一电机电性连接。

优选的，所述密封盖顶面固定连接有提手，所述提手与密封盖为一体成型机构，所述密封盖顶面固定安装有GPS天线，且所述GPS天线与GPS定位模块电性连接。

优选的，所述推进器包括子弹头、螺旋桨、第二电机、防水壳、传动轴和导流器，所述第二电机固定安装于防水壳内，所述第二电机的输出端与传动轴的一端固定连接，所述传动轴的另一端贯穿防水壳顶板且延伸至防水壳外套设有螺旋桨，所述传动轴远离第二电机的一端螺纹连接有子弹头，所述螺旋桨外部套设有导流器，且所述导流器通过第二连接杆与防水壳固定连接。

优选的，所述传动轴通过轴承与防水壳顶板转动连接，所述传动轴通过轴用旋转格莱圈与防水壳顶板密封连接。

优选的，所述传动轴外表面均匀固定连接有若干凸条，所述螺旋桨内表面开设与凸条对应契合的若干凹槽。

优选的，所述防水壳外表面固定连接有安装架，所述安装架通过螺钉与设备舱固定连接。

有益效果

本发明提供了一种水下自治机器人。与现有技术相比具备以下有益效果：

1、本发明，通过第一电机驱动蜗杆转动，通过蜗杆与蜗轮啮合，带动转杆转动，进一步的，带动转杆两端的第一锥齿轮同步转动，通过第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，带动螺杆转动，进而带动内螺纹套上下移动，再进一步的，通过第一连接杆带动活动板上下移动，达到调节储水舱内气压的目的，气压降低，液体通过进水口流入储水舱内，气压增大，储水舱内液体通过出水口压出，且在第一单向电磁阀和第二单向电磁阀的作用，实现液体的单向流动，随着储水舱能水量的改变，该装置整体的质量同步变化，从而达到调节重心的目的，配合推进器使用，使该装置能更快速的进行下沉、上浮和悬停操作。

2、本发明，储水舱有两个且对称布置于电源舱两侧，且通过升降组件使两个储水舱内的水量同步增减，防止重心横向偏移，保证该装置重心沿竖直轴线上下变化，从而保证该装置沿垂直方向下沉或上浮，确保监测的准确性。

附图说明

图1是本发明的立体结构图；

图2是本发明中推进器的立体图一；

图3是本发明中推进器的立体图二；

图4是本发明中推进器的部件结构图；

图5是本发明中螺旋桨和传动轴的连接图；

图6是本发明中升降组件的结构示意图。

图中：1、设备舱；2、密封盖；3、提手；4、GPS天线；5、电源舱；6、推进器；7、子弹头；8、螺旋桨；9、第二电机；10、防水壳；11、传动轴；12、导流器；13、第二连接杆；14、凸条；15、安装架；16、储水舱；17、活动板；18、第一单向电磁阀；19、第二单向电磁阀；20、第一电机；21、蜗杆；22、蜗轮；23、第一锥齿轮；24、第二锥齿轮；25、螺杆；26、内螺纹套；27、第一连接杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，一种水下自治机器人，包括推进器6、设备舱1和电源舱5，设备舱1顶端可拆卸连接有密封盖2，保证设备舱1的密封性，保护设备舱1的舱内仪器，设备舱1底端通过卡接件与电源舱5顶端密封连接，设备舱1外表面底部固定连接有四个均匀布置的推进器6，常态下，该装置的浮力微大于重力，浮心靠上，重心靠下，且浮心与重心处于同一竖直轴线上，在水中的静姿态为微正浮力状态，竖立式漂浮于水面上，从而通过安装推进器6，帮助该装置进行下沉和上浮，还包括重心调节组件，重心调节组件包括储水舱16、活动板17、第一单向电磁阀18和第二单向电磁阀19，储水舱16固定连接于电源舱5外表面底部，储水舱16内腔设有活动板17，活动板17外表面与储水舱16内壁贴合且与储水舱16滑动连接，且活动板17与升降组件连接，储水舱16底面开设有贯穿至储水舱16内腔的进水口和出水口，进水口内固定安装有第一单向电磁阀18，出水口内固定安装有第二单向电磁阀19，使用时，通过升降组件控制滑动板升降，从而达到调节储水舱16内气压的目的，气压降低，液体通过进水口流入储水舱16内，气压增大，储水舱16内液体通过出水口压出，且在第一单向电磁阀18和第二单向电磁阀19的作用，实现液体的单向流动，随着储水舱16能水量的改变，该装置整体的质量同步变化，从而达到调节重心的目的，方便该装置进行下沉、上浮和悬停操作。

储水舱16有两个且对称布置于电源舱5两侧，且通过升降组件使两个储水舱16内的水量同步增减，防止重心横向偏移，保证该装置重心沿竖直轴线上下变化。

升降组件包括第一电机20、蜗杆21、蜗轮22、第一锥齿轮23、第二锥齿轮24、螺杆25、内螺纹套26、转杆和第一连接杆27，电源舱5内腔固定连接有第一电机20，第一电机20的输出端与蜗杆21的一端固定连接，蜗杆21的另一端与通过轴承座与电源舱5内壁转动连接，蜗杆21与蜗轮22啮合，蜗轮22固定套设于转杆的中部外表面，转杆的两端均依次贯穿电源舱5外壳和储水舱16外壳且延伸至储水舱16内腔固定连接有第一锥齿轮23，第一锥齿轮23与第二锥齿轮24啮合，第二锥齿轮24固定套设于螺杆25的非螺纹段外表面，螺杆25的顶端通过轴承座与储水舱16内腔顶面转动连接，螺杆25螺的螺纹段外表面纹连接有内螺纹套26，内螺纹套26外表面与第一连接杆27顶端固定连接，第一连接杆27底端与活动板17顶面固定连接，第一电机20为伺服电机，可进行正反转动，使用时，通过第一电机20驱动蜗杆21转动，通过蜗杆21与蜗轮22啮合，带动转杆转动，进一步的，转杆两端的第一锥齿轮23同步转动，通过第一锥齿轮23与第二锥齿轮24啮合，带动螺杆25转动，进而带动内螺纹套26上下移动，再进一步的，通过第一连接杆27带动活动板17上下移动，达到调节储水舱16内水量的目的。

作为本发明进一步实施例：设备舱1内腔可拆卸安装有声学检测传感器、磁场检测传感器、温度传感器、盐度检测传感器和GPS定位模块，通过各种不同类别的传感器，达到实时监测水内声源、磁场、温度、盐度等变化的目的，通过设置GPS定位模块进行实时定位。

具体的，电源舱5内腔可拆卸安装有供电控制组件，供电控制组件与声学检测传感器、磁场检测传感器、温度传感器、盐度检测传感器、GPS定位模块以及第一电机20电性连接。

具体的，密封盖2顶面固定连接有提手3，提手3与密封盖2为一体成型机构，密封盖2顶面固定安装有GPS天线4，且GPS天线4与GPS定位模块电性连接，常态下，GPS天线4露出水面，更快传递位置信息。

作为本发明再进一步的实施例：推进器6包括子弹头7、螺旋桨8、第二电机9、防水壳10、传动轴11和导流器12，第二电机9固定安装于防水壳10内，防水壳10具有良好的防水性，保护第二电机9，防止第二电机9进水受潮导致损坏，第二电机9的输出端与传动轴11的一端固定连接，传动轴11的另一端贯穿防水壳10顶板且延伸至防水壳10外套设有螺旋桨8，传动轴11远离第二电机9的一端螺纹连接有子弹头7，通过子弹头7对螺旋桨8进行限位，防止螺旋桨8与传动轴11分离，螺旋桨8外部套设有导流器12，且导流器12通过第二连接杆13与防水壳10固定连接，第二电机9为伺服电机，可进行正反转动，使用时，通过第二电机9驱动传动轴11转动，进而带动螺旋桨8转动，配合导流器12的导流作用，达到推进的目的。

具体的，传动轴11通过轴承与防水壳10顶板转动连接，传动轴11通过轴用旋转格莱圈与防水壳10顶板密封连接，保证防水壳10的密封性。

具体的，传动轴11外表面均匀固定连接有若干凸条14，螺旋桨8内表面开设与凸条14对应契合的若干凹槽，通过将凸条14与凹槽卡合，实现螺旋将与传动轴11的快速定位安装，操作方便，维护更换便捷。

具体的，防水壳10外表面固定连接有安装架15，安装架15通过螺钉与设备舱1固定连接。

工作原理：通过第一电机20驱动蜗杆21转动，通过蜗杆21与蜗轮22啮合，带动转杆转动，进一步的，带动转杆两端的第一锥齿轮23同步转动，通过第一锥齿轮23与第二锥齿轮24啮合，带动螺杆25转动，进而带动内螺纹套26上下移动，再进一步的，通过第一连接杆27带动活动板17上下移动，达到调节储水舱16内气压的目的，气压降低，液体通过进水口流入储水舱16内，气压增大，储水舱16内液体通过出水口压出，且在第一单向电磁阀18和第二单向电磁阀19的作用，实现液体的单向流动，随着储水舱16能水量的改变，该装置整体的质量同步变化，从而达到调节重心的目的，配合推进器6使用，使该装置能更快速的进行下沉、上浮和悬停操作。

同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种水下自治机器人，包括推进器(6)、设备舱(1)和电源舱(5)，所述设备舱(1)顶端可拆卸连接有密封盖(2)，所述设备舱(1)底端通过卡接件与电源舱(5)顶端密封连接，所述设备舱(1)外表面底部固定连接有四个均匀布置的推进器(6)，其特征在于：还包括重心调节组件，所述重心调节组件包括储水舱(16)、活动板(17)、第一单向电磁阀(18)和第二单向电磁阀(19)，所述储水舱(16)固定连接于电源舱(5)外表面底部，所述储水舱(16)内腔设有活动板(17)，所述活动板(17)外表面与储水舱(16)内壁贴合且与储水舱(16)滑动连接，且所述活动板(17)与升降组件连接，所述储水舱(16)底面开设有贯穿至储水舱(16)内腔的进水口和出水口，所述进水口内固定安装有第一单向电磁阀(18)，所述出水口内固定安装有第二单向电磁阀(19)；

所述升降组件包括第一电机(20)、蜗杆(21)、蜗轮(22)、第一锥齿轮(23)、第二锥齿轮(24)、螺杆(25)、内螺纹套(26)、转杆和第一连接杆(27)，所述电源舱(5)内腔固定连接有第一电机(20)，所述第一电机(20)的输出端与蜗杆(21)的一端固定连接，所述蜗杆(21)的另一端与通过轴承座与电源舱(5)内壁转动连接，所述蜗杆(21)与蜗轮(22)啮合，所述蜗轮(22)固定套设于转杆的中部外表面，所述转杆的两端均依次贯穿电源舱(5)外壳和储水舱(16)外壳且延伸至储水舱(16)内腔固定连接有第一锥齿轮(23)，所述第一锥齿轮(23)与第二锥齿轮(24)啮合，所述第二锥齿轮(24)固定套设于螺杆(25)的非螺纹段外表面，所述螺杆(25)的顶端通过轴承座与储水舱(16)内腔顶面转动连接，所述螺杆(25)螺的螺纹段外表面纹连接有内螺纹套(26)，所述内螺纹套(26)外表面与第一连接杆(27)顶端固定连接，所述第一连接杆(27)底端与活动板(17)顶面固定连接，所述储水舱(16)有两个且对称布置于电源舱(5)两侧。

2.根据权利要求1所述的一种水下自治机器人，其特征在于：所述设备舱(1)内腔可拆卸安装有声学检测传感器、磁场检测传感器、温度传感器、盐度检测传感器和GPS定位模块。

3.根据权利要求2所述的一种水下自治机器人，其特征在于：所述电源舱(5)内腔可拆卸安装有供电控制组件，所述供电控制组件与声学检测传感器、磁场检测传感器、温度传感器、盐度检测传感器、GPS定位模块以及第一电机(20)电性连接。

4.根据权利要求2所述的一种水下自治机器人，其特征在于：所述密封盖(2)顶面固定连接有提手(3)，所述提手(3)与密封盖(2)为一体成型机构，所述密封盖(2)顶面固定安装有GPS天线(4)，且所述GPS天线(4)与GPS定位模块电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种水下自治机器人，其特征在于：所述推进器(6)包括子弹头(7)、螺旋桨(8)、第二电机(9)、防水壳(10)、传动轴(11)和导流器(12)，所述第二电机(9)固定安装于防水壳(10)内，所述第二电机(9)的输出端与传动轴(11)的一端固定连接，所述传动轴(11)的另一端贯穿防水壳(10)顶板且延伸至防水壳(10)外套设有螺旋桨(8)，所述传动轴(11)远离第二电机(9)的一端螺纹连接有子弹头(7)，所述螺旋桨(8)外部套设有导流器(12)，且所述导流器(12)通过第二连接杆(13)与防水壳(10)固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种水下自治机器人，其特征在于：所述传动轴(11)通过轴承与防水壳(10)顶板转动连接，所述传动轴(11)通过轴用旋转格莱圈与防水壳(10)顶板密封连接。

7.根据权利要求5所述的一种水下自治机器人，其特征在于：所述传动轴(11)外表面均匀固定连接有若干凸条(14)，所述螺旋桨(8)内表面开设与凸条(14)对应契合的若干凹槽。

8.根据权利要求5所述的一种水下自治机器人，其特征在于：所述防水壳(10)外表面固定连接有安装架(15)，所述安装架(15)通过螺钉与设备舱(1)固定连接。

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