CN115123504B - 用于人工岛护岸及防波堤结构变位的水下探测机器人装置 - Google Patents

用于人工岛护岸及防波堤结构变位的水下探测机器人装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于人工岛护岸及防波堤结构变位的水下探测机器人装置，其包括：外机体；轴向螺旋桨，为排布设置的多个，各所述轴向螺旋桨均转动设置在所述外机体上，用于驱动所述外机体水下运动；连接盘座，可相对转动的设置在所述外机体的下方；防水摄像头，安装在所述外机体上，用于实时传输水下环境情况；侧向翅边摆动组件，可相对滑动的设置在所述连接盘座上，所述侧向翅边摆动组件能够辅助所述外机体进行水中定点浮动，以便所述防水摄像头对水下护岸或防波堤进行外部轮廓测量；驱鱼声纳，安装在所述外机体上，用于对水中鱼群进行范围驱赶；以及水位取泥装置，设置在所述连接盘座的下方。

Description

用于人工岛护岸及防波堤结构变位的水下探测机器人装置
技术领域
本发明属于海岸工程技术领域，具体是用于人工岛护岸及防波堤结构变位的水下探测机器人装置。
背景技术
基于我国远海发展战略的需求，人工岛(或岛礁)建设是我国港口与海岸工程未来发展的重要方向；现阶段，我国人工岛(或岛礁)护岸结构已经成为我国岛礁建设发展的重点，但由于其地基承载性能不高以及波浪作用下地基冲刷严重，严重威胁人工岛工程结构的安全，因此需实时对护岸及防波堤结构变位监控；目前，多采用水下机器人进行探测，但现有技术中，水下探测机器人稳定性较差，且极易受到波浪涌动作用，导致其难以达到定点平稳采像监测的效果，
尤其目前对水下护岸结构变位监测手段单一，需反复进行多次探测工作，效率低下。
因此，本领域技术人员提供了用于人工岛护岸及防波堤结构变位的水下探测机器人装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：用于人工岛护岸及防波堤结构变位的水下探测机器人装置，其包括：
外机体；
轴向螺旋桨，为排布设置的多个，各所述轴向螺旋桨均转动设置在所述外机体上，用于驱动所述外机体水下运动；
连接盘座，可相对转动的设置在所述外机体的下方；
防水摄像头，安装在所述外机体上，用于实时传输水下环境情况；
侧向翅边摆动组件，可相对滑动的设置在所述连接盘座上，所述侧向翅边摆动组件能够辅助所述外机体进行水中定点浮动，以便所述防水摄像头对水下护岸或防波堤进行外部轮廓测量；
驱鱼声纳，安装在所述外机体上，用于对水中鱼群进行范围驱赶；以及
水位取泥装置，设置在所述连接盘座的下方，所述水位取泥装置能够对护岸地基中软粘土进行取样收集，以便后期进行蠕变变形检测实验。
进一步，作为优选，还包括：
双向螺纹件，可相对转动的竖直设置在所述外机体的一侧；
滑动套，通过螺纹啮合作用对称滑动设置在所述双向螺纹件上，所述滑动套上均铰接有支杆架；
固定板架，连接在各所述支杆架的另一端，所述固定板架上转动设置有导轮组，所述导轮组能够沿水下护岸或防波堤表面进行位移。
进一步，作为优选，所述外机体上位于固定板架的一侧还安装有测距传感器。
进一步，作为优选，所述侧向翅边摆动组件包括：
内环腔，同轴设置在所述连接盘座中；
固定内件，固定在所述内环腔中，所述内环腔上还设置有限位件，所述限位件与固定内件将内环腔左右分为两个密封腔件；
活塞件，被构造呈弧形结构，所述活塞件分别密封滑动设置在各所述密封腔件内，且所述密封腔件内均设有注气孔；以及
第一裙摆装置、第二裙摆装置，分别对应设置在各所述活塞件上。
进一步，作为优选，所述第一裙摆装置与所述第二裙摆装置所对应的各活塞件的位移长度各不相同，使得所述第一裙摆装置的位移长度大于所述第二裙摆装置的位移长度。
进一步，作为优选，所述连接盘座上设有条形滑口一，所述第二裙摆装置限位滑动在所述条形滑口一内，所述连接盘座上位于条形滑口一上方设有条形滑口二，且所述条形滑口二的一端与所述条形滑口一相连通；
所述第一裙摆装置限位滑动在所述条形滑口一以及条形滑口二内。
进一步，作为优选，所述第一裙摆装置与所述第二裙摆装置的组成结构相同，并共同包括：
外安装件，被构造成弧形结构；
套管体，为排列设置的多个，各所述套管体均垂直设置在所述外安装件上；
内导件，密封滑动设置在所述套管体内，所述套管体的一端连接有气压管，且所述内导件上套接有限位弹簧；以及
裙边带，连设在各所述内导件的一端，所述裙边带采用高弹性硅胶材质。
进一步，作为优选，还包括：驱动轴，可相对转动的设置在所述外安装件上；
旋转盘，与各所述套管体相对应设置，各所述旋转盘同轴固定在所述驱动轴上；
伸缩传杆，可相对转动的设置在所述外安装件上，所述伸缩传杆的一端与所述套管体相固定，且所述伸缩传杆的伸缩端连接在所述旋转盘上。
进一步，作为优选，相邻所述伸缩传杆分别连接在各旋转盘同一径长的不同点位处。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中可采用多方式对人工岛护岸进行变位监测，其中，一方面可由防水摄像头进行外部定点轮廓采像，另一方面，当外机体上的导轮组与护岸结构表面相接触时，此时其可沿水下护岸或防波堤表面进行垂向位移，并在两组或三组实验下即可得出水下护岸表面轮廓；尤其，还可通过水位取泥装置对不同水位中护岸地基中软粘土进行取样收集，以便后期进行蠕变变形检测实验，从而预测水下护岸结构变化趋势；
2、本发明中还设置有侧向翅边摆动组件，侧向翅边摆动组件能够辅助外机体在波浪涌动冲击下保证装置主体稳定性，以便达到定点监测采像效果。
附图说明
图1为本发明的俯视图；
图2为本发明的侧视图；
图3为本发明中导轮组的结构示意图；
图4为本发明中侧向翅边摆动组件的结构示意图；
图5为本发明中条形滑口二的结构示意图；
图6为本发明中第一裙摆装置的结构示意图；
图7为本发明中旋转盘的结构示意图；
图中：1、外机体；11、驱鱼声纳；12、防水摄像头；13、轴向螺旋桨；14、水位取泥装置；15、双向螺纹件；16、支杆架；17、固定板架；18、导轮组；2、连接盘座；21、条形滑口一；22、条形滑口二；3、侧向翅边摆动组件；31、内环腔；32、活塞件；33、限位件；34、固定内件；35、注气孔；4、第一裙摆装置；41、外安装件；42、套管体；43、内导件；44、限位弹簧；45、裙边带；46、旋转盘；47、伸缩传杆；5、第二裙摆装置。
具体实施方式
请参阅图1，本发明实施例中，用于人工岛护岸及防波堤结构变位的水下探测机器人装置，其包括：
外机体1；
轴向螺旋桨13，为排布设置的多个，各所述轴向螺旋桨13均转动设置在所述外机体1上，用于驱动所述外机体1水下运动；其中，装置主体在水中的上下浮动主要由外机体前端的密封排仓通过进、排水作用配合轴向螺旋桨旋转工作实现；
连接盘座2，可相对转动的设置在所述外机体1的下方；
防水摄像头12，安装在所述外机体1上，用于实时传输水下环境情况；防水摄像头能够对水下护岸表面轮廓结构进行定点采像，从而在多组采像后工作人员可基于传输数据进行模拟水下护岸表面轮廓；
侧向翅边摆动组件3，可相对滑动的设置在所述连接盘座2上，所述侧向翅边摆动组件3能够辅助所述外机体1进行水中定点浮动，以便所述防水摄像头12对水下护岸或防波堤进行外部轮廓测量；
驱鱼声纳11，安装在所述外机体1上，用于对水中鱼群进行范围驱赶；以及
水位取泥装置14，设置在所述连接盘座2的下方，所述水位取泥装置14能够对护岸地基中软粘土进行取样收集，以便后期进行蠕变变形检测实验，尤其，以护岸地基中软黏土为研究对象,基于室内三轴蠕变试验,研究软黏土的蠕变变形特点,并采取数值模拟的方式对软黏土蠕变试验中的蠕变变形进行计算,对人工岛护岸地基的沉降变形进行计算,对比实际监测数据,从而预测该人工岛护岸地基未来的沉降。
本实施例中，还包括：
双向螺纹件15，可相对转动的竖直设置在所述外机体1的一侧；
滑动套，通过螺纹啮合作用对称滑动设置在所述双向螺纹件15上，所述滑动套上均铰接有支杆架16；
固定板架17，连接在各所述支杆架16的另一端，所述固定板架17上转动设置有导轮组18，所述导轮组18能够沿水下护岸或防波堤表面进行位移，尤其在使用中，装置主体可位移并通过导轮组接触在水下护岸表面，此时装置主体能够在竖向沉降位移下沿水下护岸或防波堤表面进行位移，后续在水下护岸或防波堤表面以横向间隔10m再次进行多组数据采集，从而实现对水下护岸表面轮廓结构的模型搭建，以便对水下护岸进行变位检测。
作为较佳的实施例，所述外机体1上位于固定板架17的一侧还安装有测距传感器，尤其在水下护岸表面轮廓表面水生植物等障碍较多时，此时可通过测距传感器保持与水下护岸表面同一距离进行竖向沉降，从而实现对水下护岸表面轮廓结构的模型搭建。
本实施例中，所述侧向翅边摆动组件3包括：
内环腔31，同轴设置在所述连接盘座2中；
固定内件34，固定在所述内环腔31中，所述内环腔31上还设置有限位件33，所述限位件33与固定内件34将内环腔31左右分为两个密封腔件；
活塞件32，被构造呈弧形结构，所述活塞件32分别密封滑动设置在各所述密封腔件内，且所述密封腔件内均设有注气孔35；以及
第一裙摆装置4、第二裙摆装置5，分别对应设置在各所述活塞件32上。其中，优先通过连接盘座2的旋转作用对第二裙摆装置5进行变位调节，而后由第二裙摆装置在活塞件32位移滑动下进行自主调节，最后第一裙摆装置4可相对第二裙摆装置5的位置进行具体调节。
本实施例中，所述第一裙摆装置4与所述第二裙摆装置5所对应的各活塞件32的位移长度各不相同，使得所述第一裙摆装置4的位移长度大于所述第二裙摆装置5的位移长度，也就是说，第一裙摆装置能够相对第二裙摆装置进行多角度调节，其中，尤其在波浪涌动作用较大时，此时第一裙摆装置与第二裙摆装置能够中心对称分布在连接盘座两侧，或配合轴向螺旋桨的工作驱动，以提高水下主体稳定性，实现定点位移。
所述连接盘座2上设有条形滑口一21，所述第二裙摆装置5限位滑动在所述条形滑口一21内，所述连接盘座2上位于条形滑口一21上方设有条形滑口二22，且所述条形滑口二22的一端与所述条形滑口一21相连通；
所述第一裙摆装置4限位滑动在所述条形滑口一21以及条形滑口二22内。
本实施例中，所述连接盘座2上设有条形滑口一21，所述第二裙摆装置5限位滑动在所述条形滑口一21内，所述连接盘座2上位于条形滑口一21上方设有条形滑口二22，且所述条形滑口二22的一端与所述条形滑口一21相连通；
所述第一裙摆装置4限位滑动在所述条形滑口一21以及条形滑口二22内；尤其，第一裙摆装置能够沿条形滑口二位移滑动下到达至第二裙摆装置正上方，此时第一裙摆装置与第二裙摆装置处于同一位置，通过第一裙摆装置与第二裙摆装置的共同摆动运动以应对水下高强度波涌冲击，进一步提高装置主体稳定性。
本实施例中，所述第一裙摆装置4与所述第二裙摆装置5的组成结构相同，并共同包括：
外安装件41，被构造成弧形结构；
套管体42，为排列设置的多个，各所述套管体42均垂直设置在所述外安装件41上；
内导件43，密封滑动设置在所述套管体42内，所述套管体42的一端连接有气压管，且所述内导件43上套接有限位弹簧44；以及
裙边带45，连设在各所述内导件43的一端，所述裙边带45采用高弹性硅胶材质。
作为较佳的实施例，还包括：
驱动轴，可相对转动的设置在所述外安装件41上；
旋转盘46，与各所述套管体42相对应设置，各所述旋转盘46同轴固定在所述驱动轴上；
伸缩传杆47，可相对转动的设置在所述外安装件41上，所述伸缩传杆47的一端与所述套管体42相固定，且所述伸缩传杆47的伸缩端连接在所述旋转盘46上。
本实施例中，相邻所述伸缩传杆47分别连接在各旋转盘46同一径长的不同点位处，其中，由驱动轴旋转作用下驱动各旋转盘46同步旋转，此时伸缩传杆47能够随之进行偏转运动，使得裙边带45呈波浪形运动，能够达到仿生鱼效果，从而产生连续波，连续波的波形特别适合于慢速和精确的运动（其可以用于测量水下距离以及水中的深度），连续波沿着整个裙边带45传导。裙边带45的波浪形运动将水推向后方，从而产生向前推力，以实现在水下逆流环境中的装置主体稳定性，以提高装置主体在水中定点稳定监测。
具体地，装置主体一方面可由防水摄像头进行外部定点轮廓采像，另一方面，当外机体上的导轮组与水下护岸结构表面相接触时，此时其可沿水下护岸或防波堤表面进行垂向位移，并在多组实验下即可得出水下护岸表面轮廓；同时，还可通过水位取泥装置对不同水位中护岸地基中软粘土进行取样收集，以便后期进行蠕变变形检测实验，从而采用多方式对人工岛护岸进行变位监测，其中，在定点监测中，侧向翅边摆动组件能够通过第一裙摆装置与第二裙摆装置的多种调节，以共同摆动运动下应对水下高强度波涌冲击，进一步提高装置主体稳定性，以适应在逆流环境下的稳定监测。
上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.用于人工岛护岸及防波堤结构变位的水下探测机器人装置，其特征在于，其包括：
外机体(1)；
轴向螺旋桨(13)，为排布设置的多个，各所述轴向螺旋桨(13)均转动设置在所述外机体(1)上，用于驱动所述外机体(1)水下运动；
连接盘座(2)，可相对转动的设置在所述外机体(1)的下方；
防水摄像头(12)，安装在所述外机体(1)上，用于实时传输水下环境情况；
侧向翅边摆动组件(3)，可相对滑动的设置在所述连接盘座(2)上，所述侧向翅边摆动组件(3)能够辅助所述外机体(1)进行水中定点浮动，以便所述防水摄像头(12)对水下护岸或防波堤进行外部轮廓测量；
驱鱼声纳(11)，安装在所述外机体(1)上，用于对水中鱼群进行范围驱赶；以及
水位取泥装置(14)，设置在所述连接盘座(2)的下方，所述水位取泥装置(14)能够对护岸地基中软粘土进行取样收集，以便后期进行蠕变变形检测实验；
所述侧向翅边摆动组件(3)包括：
内环腔(31)，同轴设置在所述连接盘座(2)中；
固定内件(34)，固定在所述内环腔(31)中，所述内环腔(31)上还设置有限位件(33)，所述限位件(33)与固定内件(34)将内环腔(31)左右分为两个密封腔件；
活塞件(32)，被构造呈弧形结构，所述活塞件(32)分别密封滑动设置在各所述密封腔件内，且所述密封腔件内均设有注气孔(35)；以及
第一裙摆装置(4)、第二裙摆装置(5)，分别对应设置在各所述活塞件(32)上；
所述第一裙摆装置(4)与所述第二裙摆装置(5)所对应的各活塞件(32)的位移长度各不相同，使得所述第一裙摆装置(4)的位移长度大于所述第二裙摆装置(5)的位移长度。
2.根据权利要求1所述的用于人工岛护岸及防波堤结构变位的水下探测机器人装置，其特征在于，还包括：
双向螺纹件(15)，可相对转动的竖直设置在所述外机体(1)的一侧；
滑动套，通过螺纹啮合作用对称滑动设置在所述双向螺纹件(15)上，所述滑动套上均铰接有支杆架(16)；
固定板架(17)，连接在各所述支杆架(16)的另一端，所述固定板架(17)上转动设置有导轮组(18)，所述导轮组(18)能够沿水下护岸或防波堤表面进行位移。
3.根据权利要求2所述的用于人工岛护岸及防波堤结构变位的水下探测机器人装置，其特征在于：所述外机体(1)上位于固定板架(17)的一侧还安装有测距传感器。
4.根据权利要求1所述的用于人工岛护岸及防波堤结构变位的水下探测机器人装置，其特征在于：所述连接盘座(2)上设有条形滑口一(21)，所述第二裙摆装置(5)限位滑动在所述条形滑口一(21)内，所述连接盘座(2)上位于条形滑口一(21)上方设有条形滑口二(22)，且所述条形滑口二(22)的一端与所述条形滑口一(21)相连通；
所述第一裙摆装置(4)限位滑动在所述条形滑口一(21)以及条形滑口二(22)内。
5.根据权利要求1所述的用于人工岛护岸及防波堤结构变位的水下探测机器人装置，其特征在于：所述第一裙摆装置(4)与所述第二裙摆装置(5)的组成结构相同，并共同包括：
外安装件(41)，被构造成弧形结构；
套管体(42)，为排列设置的多个，各所述套管体(42)均垂直设置在所述外安装件(41)上；
内导件(43)，密封滑动设置在所述套管体(42)内，所述套管体(42)的一端连接有气压管，且所述内导件(43)上套接有限位弹簧(44)；以及
裙边带(45)，连设在各所述内导件(43)的一端，所述裙边带(45)采用高弹性硅胶材质。
6.根据权利要求5所述的用于人工岛护岸及防波堤结构变位的水下探测机器人装置，其特征在于，第一裙摆装置(4)还包括：
驱动轴，可相对转动的设置在所述外安装件(41)上；
旋转盘(46)，与各所述套管体(42)相对应设置，各所述旋转盘(46)同轴固定在所述驱动轴上；
伸缩传杆(47)，可相对转动的设置在所述外安装件(41)上，所述伸缩传杆(47)的一端与所述套管体(42)相固定，且所述伸缩传杆(47)的伸缩端连接在所述旋转盘(46)上。
7.根据权利要求6所述的用于人工岛护岸及防波堤结构变位的水下探测机器人装置，其特征在于：相邻所述伸缩传杆(47)分别连接在各旋转盘(46)同一径长的不同点位处。
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