CN117864355A - 一种rov水下机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种ROV水下机器人，包括无人潜水器本体、搅碎机构和收集机构，搅碎机构设置在收集机构的上方，搅碎扇叶转动设置在无人潜水器本体前侧，放置箱设置在无人潜水器本体前侧；两个抓夹均转动设置在放置箱两侧，放置箱内设置有带动两个转动的动力机构。本发明能够对无人潜水器本体前方的杂物进行搅碎，可以有效清除检测目标附近的杂物，帮助无人潜水器本体在执行任务时更好地处理这些障碍物，提高工作效率；并且可以在搅碎水中杂物之后直接将残留的碎片抓取起来，从而提高了清理效率。

Description

一种ROV水下机器人

技术领域

本发明属于ROV装置技术领域，具体涉及一种海上风电用的ROV水下机器人。

背景技术

ROV是远程操作无人潜水器；它是一种可以通过遥控进行操作的水下机器人，通常被用于进行水下勘测、科学研究、工程任务以及海洋资源开发等工作；ROV可以在水下执行各种任务，如检查海底管道、进行水下考古调查。

授权公告号为CN211711037U的中国专利公开了一种ROV主体框架及ROV，ROV主体框架包括支架结构，所述支架结构具有上支架、下支架、连接所述上支架和所述下支架的立架及加强组件；所述上支架由多个交叉连接的上横梁及上纵梁组成；所述下支架由多个交叉连接的下横梁及下纵梁组成；所述上支架上具有用于固定浮力体及推进器的安装位，所述下支架上具有用于固定动力系统及控制系统的安装位；所述加强组件包括两个对称设置的加强架，所述加强架的两端分别与所述上支架及所述下支架连接，所述加强架沿靠近所述下支架的方向向所述下支架的外侧倾斜。该实用新型提供的框架，有效降低了框架的整体重量；有效提高了框架的强度。

但是该装置无法对检测目标附近的杂物进行清理，因此当ROV在水底的检测过程中遇到杂物遮挡问题时，无法及时处理，从而会降低ROV在水底的工作效率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种ROV水下机器人，以解决现有技术中ROV在海上风电的检测作业过程中遇到杂物遮挡问题时，无法及时处理，降低ROV的检测工作效率问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种ROV水下机器人，包括潜水器本体，潜水器本体的两侧分别设置有若干个推进机构，潜水器本体的前端设置有搅碎机构和收集机构；搅碎机构在收集机构的上方，搅碎机构的前端凸出收集机构的前端；

所述搅碎机构包括设置在潜水器本体上的第二电机，第二电机的动力输出端连接有第一连接柱，第一连接柱的外端卡接有第二连接柱的内端，第二连接柱的外端连接有搅碎扇叶；所述第一连接柱的内部设置有传感器组件；

所述收集机构包括相对于潜水器本体纵向中心面对称的第一抓夹和第二抓夹，第一抓夹的内端部和第二抓夹的内端部均有一部分设置在放置箱中，放置箱设置在潜水器本体的前方；第一抓夹和第二抓夹的结构相同，第一抓夹和第二抓夹各自包括上下平行设置的两个抓取臂，两个抓取臂之间通过若干个安装柱连接，部分安装柱穿过放置箱。

放置箱中安装有第一电机，第一电机的动力输出端连接有第一锥齿轮，第一抓夹内端的安装柱上安装有第二锥齿轮，第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合；

第一抓夹内端的安装柱上套装有第一齿轮，第二抓夹内端的安装柱上套装有第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮啮合。

本发明的进一步改进在于：

优选的，每一个抓取臂由若干个连接段的端部依次一体连接组成；

每一个连接段和潜水器本体纵向中心面之间夹角为锐角，越靠外的连接段，所述夹角越小。

优选的，最外端所述连接段的横向截面为三角形。

优选的，所述潜水器本体的前侧设置固定板，放置箱固定设置在固定板的前端；第一抓夹内端的安装柱和第二抓夹内端的安装柱均穿过放置箱；

第一齿轮设置在放置箱的底部和第一抓夹下部的抓取臂之间，第二齿轮设置障碍物放置箱的底部和第二抓夹下部的抓取臂之间。

优选的，所述传感器组件包括阻尼器、连接杆和传感器，所述传感器组件设置第一连接柱开设的腔体中；

传感器设置在腔体的内端，连接杆的外端和第二连接柱的内端固定连接，阻尼器的内端和腔体的内端部连接，阻尼器的外端和第二连接柱的内端部连接；

阻尼器放松状态下，传感器和连接杆的内端之间有间隙。

优选的，阻尼器套装在传感器和连接杆的外部。

优选的，所述推进机构包括固定圆板，固定圆板固定设置在无人潜水器本体上；固定圆板上设置有第三电机，第三电机的动力输出端连接离心板，离心板的另一侧连接有第四电机，第四电机的外端连接有螺旋桨。

优选的，所述固定圆板的外侧设置有防护壳，第三电机设置在防护壳内；离心板的一侧固定设置在防护壳的外端部。

优选的，所述防护壳的两侧分别连接有一个连接架，两个连接架的前端共同转动连接有一个框架结构，框架结构的上端和下端各自设置有一个定位柱，第四电机的侧壁和两个定位柱转动连接。

优选的，所述搅碎机构和所述收集机构之间设置有探测器，探测器的两侧设置分别设置有一个探照灯。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种ROV，包括无人潜水器本体、搅碎机构和收集机构，搅碎机构设置在收集机构的上方，搅碎扇叶转动设置在无人潜水器本体前侧，放置箱设置在无人潜水器本体前侧；两个抓夹均转动设置在放置箱两侧，放置箱内设置有带动两个抓夹转动的动力机构。本发明能够对无人潜水器本体前方的杂物进行搅碎，可以有效清除检测目标附近的杂物，帮助无人潜水器本体在执行任务时更好地处理这些障碍物，提高工作效率；在搅碎水中杂物之后直接将残留的碎片抓取起来，从而提高了清理效率。

进一步的，每一个抓取臂由多个连接段组成，且随着连接段越靠外，连接段越朝内部包拢，使得当抓取臂转动时，能够将更多的杂物汇总。

进一步的，最外端连接段的横向截面为三角形，即最外端连接段的端部为尖的结构，减少阻力和整个抓取臂的配重。

进一步的，潜水器本体的前侧设置放置箱，第一电机设置在其内部，两个齿轮放置在放置箱的底部和抓取臂之间，保证两个齿轮的轴向能够获得足够的支撑力。

进一步的，传感器组件设置在连接柱的内部，使得只有在碰到杂物时，整个搅碎机构才转动，防止空转废能且增加ROV行动过程中的阻力。

进一步的，整个螺旋桨设置在推进机构中，推进机构设置有调整螺旋桨朝向的控制机构和支撑机构，使得螺旋桨的朝向能够需求进行调整。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为动力机构的结构示意图；

图3为转动机构的结构示意图；

图4为传感组件的结构示意图；

图5为控制机构的结构示意图。

附图标记：1、无人潜水器本体；2、推进机构；3、安装板；4、探照灯；5、探测器；6、第一连接柱；7、第二连接柱；8、搅碎扇叶；9、固定圆板；10、固定板；11、放置箱；12、第一电机；13、第一锥齿轮；14、第二锥齿轮；15、安装柱；16、第一抓夹；17、第一齿轮；18、第二齿轮；19、第二抓夹；20、第二电机；21、阻尼器；22、连接杆；23、传感器；24、防护壳；25、第三电机；26、连接架；27、离心板；28、固定块；29、框架结构；30、圆柱；31、第四电机；32、安装块；33、定位柱；34、搅碎机构；35、收集机构、36、抓取臂；37、腔体。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细描述：

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；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。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。

如图1-图5所示，本发明提出的一种ROV水下机器人，包括无人潜水器本体1、推进机构2、搅碎机构34和收集机构35；推进机构2、搅碎机构34和收集机构35均固定设置在无人潜水器本体1上。设定无人潜水器本体1的前进方向为无人潜水器本体1的前方，设定无人潜水器本体1的纵向中心面与整个ROV的前进方向同平面。本发明中设定的内向均是朝向无人潜水器本体1的方向，外向均是朝外的方向。

实施例一

无人潜水器本体1的两侧分别设置有若干个推进机构2，推进机构2用于推动整个ROV向目标方向移动。搅碎机构34和收集机构35均设置在无人潜水器本体1的前侧，搅碎机构34在收集机构35的上方，且搅碎机构34的最前端凸出收集机构35，使得搅碎机构34能够先接触到无人潜水器本体1前方的杂物，防止杂物和无人潜水器本体1的其他位置先接触，影响无人潜水器本体1的前进。

参见图1和图3，搅碎机构34包括安装板3、转动机构、搅碎扇叶8和传感组件，搅碎扇叶8转动设置在无人潜水器本体1前侧。无人潜水器本体1上设置有安装板3，转动机构的一端安装在安装板3内，转动机构的动力输出端和搅碎扇叶8的内端连接，传感组件设置在转动机构中。

参见图3和图4，转动机构包括第一连接柱6、第二连接柱7和第二电机20；第二电机20安装在安装板3的内部，第一连接柱6横向与第二电机20的输出轴连接；第二连接柱7与第一连接柱6另一端卡接配合，搅碎扇叶8设置在第二连接柱7另一端，第一连接柱6和第二连接柱7内设置有驱动第二电机20转动的传感组件；当传感器组件被触发时，第二电机20的动力输出端带动第一连接柱6和第二连接柱7转动，进而带动搅碎扇叶8转动；传感器组件设置在第一连接柱6和第二连接柱7的内部。

收集机构35包括固定板10、放置箱11、第一电机12、动力机构、第一抓夹16和第二抓夹19。固定板10固定设置在无人潜水器本体1的前侧，且在搅碎扇叶8的下方，放置箱11固定设置在固定板10的前侧，用于放置并保护第一电机12。

参见图2，第一抓夹16和第二抓夹19均转动设置在放置箱11的两侧，两个抓夹相对于无人潜水器本体1的纵向中心面对称，每一个抓夹有一部分在放置箱11的内部，有一部分在放置箱11的外部，放置箱11内设置有带动第一抓夹16和第二抓夹19转动的动力机构。

在放置箱11每一个抓夹由两个横向设置且平衡的抓取臂36组成，上侧的抓取臂36在放置箱11的上方，下侧的抓取臂36在放置箱11底部的下方。每一个抓取臂36由若干段连接段361组成，连接段361的端部依次相互一体连接成型。每一个抓取臂36中每一个连接段361的内端和无人潜水器本体1的纵向中心面之间形成夹角α，连接段361越靠外，α越小，最外端的连接段361的夹角α最小，该结构使得两个抓夹相对于纵向中心面为一个收拢的结构，便于杂物的收集。同时，最外端的连接段361水平方向截面为三角形，即最外端的连接段361的最外端为较尖，使得整个抓取臂36向前运动时，受到的阻力更小。连接段361的数量决定整个抓夹的长度，连接段的设置数量根据实际需求进行设定。

进一步的，同一个抓夹中的两个抓取臂36之间通过一组安装柱15连接，靠内的安装柱15穿过放置箱11，上端和下端分别和该抓夹的两个抓取臂36固定连接。在放置箱11外部的安装柱15两端分别直接和同一个抓夹中上下两个抓取臂36连接。第一抓夹16最靠内的安装柱15上设置有第二锥齿轮14，该安装柱15为第二锥齿轮14的齿轮轴，在第二锥齿轮14的带动下能够转动；第一齿轮17设置在该安装柱15底部，且设置在放置箱11底部和下侧的抓取臂36之间。第二抓夹19最靠内的安装柱15的下端连接有第二齿轮18，第二齿轮18设置在放置箱11底部和第二抓夹19下侧的抓取臂36之间。第二齿轮18与第一齿轮17啮合。该结构使得第二锥齿轮15转动时，能够带动为其轴的安装柱及所在的抓夹转动，同时第一齿轮17转动，进而带动第二齿轮18转动，第二齿轮18带动安装柱15和整个第二抓夹19同时向内转动，使得第一抓夹16和第二抓夹19同时向内收拢或向外散开。

动力机构包括第一电机12、第一锥齿轮13、第二锥齿轮14、第一齿轮17和第二齿轮18；第一电机12固定设置在放置箱11内壁上，第一锥齿轮13的转动轴与第一电机12的输出轴连接，轴向为竖直方向的第二锥齿轮14与第一锥齿轮13啮合。

优选的，搅碎机构34和收集机构35之间设置有探测器5，固定板10位于探测器5的下方；探测器5设置在无人潜水器本体1前侧，探照灯4设置在无人潜水器本体1两边缘。

优选的，探测器5设置在无人潜水器本体1的正前侧，探照灯4设置在探测器5的两侧。

工作原理：使用时，当无人潜水器本体1在水中进行工作时，前进时若遇到障碍物或杂物时，首先会触碰到搅碎扇叶8前部的探头，然后会带动第二连接柱7向靠近第一连接柱6的方位挤压移动，当第二连接柱7触碰到传感器组件时，传感器组件会向第二电机20发出信号从而驱动第一连接柱6、第二连接柱7和搅碎扇叶8转动，从而对无人潜水器本体1前方的杂物进行搅碎，搅碎之后开启第一电机12，第一电机12带动第一锥齿轮13转动，从而带动第二锥齿轮14和安装柱15转动，安装柱15转动从而带动第一抓夹16和第一齿轮17转动，从而带动第二齿轮18转动，同时也带动第二抓夹19转动，第一抓夹16和第二抓夹19转动可以在搅碎水中杂物之后直接将残留的碎片抓取起来，抛至设定位置，从而提高了清理效率，这有助于快速清理水域中的杂物，减少对生态环境的影响。

实施例二

如图3-图4所示，本发明提出的一种ROV，相较于实施例一，第一连接柱6的内部开设有腔体37，腔体37内安装有驱动第二电机20转动的传感组件；传感组件包括阻尼器21、连接杆22和传感器23，均设置在腔体37中。连接杆22的外端和第二连接柱7的内端固定连接，传感器23设置在腔体37内端部；阻尼器21的一端与腔体37的内端部连接，阻尼器21的另一端和第二连接柱7的内端部连接，阻尼器21套在连接杆22和传感器23外周壁。

本实施例的工作过程为，通过设置搅碎扇叶8、第一连接柱6、第二连接柱7、第二电机20、阻尼器21、连接杆22和传感器23，当搅碎扇叶8前端的触头触碰到水中的杂物时，会带动第二连接柱7、阻尼器21和连接杆22向第一连接柱6的内壁挤压，从而会使连接杆22触发到传感器23，当连接杆22触碰到传感器23时，传感器23会向第二电机20发出信号从而驱动第一连接柱6、第二连接柱7和搅碎扇叶8转动，从而对无人潜水器本体1前方的杂物进行搅碎，可以有效清除水中的垃圾和杂物，减少对环境的污染；并且可以帮助无人潜水器本体1在执行任务时更好地处理这些障碍物，提高工作效率。

实施例三

如图5所示，本发明提出的一种ROV，相较于实施例一，每一个推进机构2通过固定圆板9设定在无人潜水器本体1上，推进机构2设置有四个，分别设置在整个无人潜水器本体1的两侧。固定圆板9上设置有带动推进机构2转动的控制机构，固定圆板9上设置有支撑控制机构的支撑机构。

支撑机构包括防护壳24、连接架26和框架结构29；防护壳24设置在固定圆板9的外侧，用于保护第三电机25；防护壳24两侧各设置有一个连接架26，每一个连接架26另一端设置有圆柱30；框架结构29与两组圆柱30转动连接且位于两个连接架26之间，框架结构29另两侧设置有定位柱33。

控制机构包括第三电机25、离心板27和第四电机31；第三电机25设置在固定圆板9一侧且位于防护壳24内；离心板27与第三电机25的输出轴连接且位于防护壳24一侧；框架结构29的上端中心和下端中心各安装有一个定位柱33，两个定位柱33共同和第四电机31的侧壁转动连接，第四电机31转动设置在两组定位柱33之间；第四电机31的内端设置有固定块28，固定块28与离心板27一侧连接，第四电机31另一端设置有安装块32，推进机构中的螺旋桨与安装块32连接

优选的，框架结构29为方形框，方便整个结构的设计与安装。

具体的，离心板27包括一体连接的中心部分以及边部，中心部分为环状结构，固定套装在第三电机25的动力输出轴固定连接，边部为板状结构，边部的平面和中心部分轴线之间的夹角为锐角。

本实施例中，通过设置推进机构2、第三电机25、离心板27和第四电机31，通过第三电机25带动离心板27转动，离心板27通过固定块28带动第四电机31转动，转动过程中通过定位柱33围绕定位柱33轴线的转动(左右摆动)，通过圆柱30实现围绕圆柱30的转动，即俯仰移动，能够带动螺旋桨进行各个角度的转动，从而能够根据需求任意改变无人潜水器本体1的行驶方位，从而便于对水底进行大范围的检测等其他工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种ROV水下机器人，其特征在于，包括潜水器本体(1)，潜水器本体(1)的两侧分别设置有若干个推进机构(2)，潜水器本体(1)的前端设置有搅碎机构(34)和收集机构(35)；搅碎机构(34)在收集机构(35)的上方，搅碎机构(34)的前端凸出收集机构(35)的前端；

所述搅碎机构(34)包括设置在潜水器本体(1)上的第二电机(20)，第二电机(20)的动力输出端连接有第一连接柱(6)，第一连接柱(6)的外端卡接有第二连接柱(7)的内端，第二连接柱(7)的外端连接有搅碎扇叶(8)；所述第一连接柱(6)的内部设置有传感器组件；

所述收集机构(35)包括相对于潜水器本体(1)纵向中心面对称的第一抓夹(16)和第二抓夹(19)，第一抓夹(16)的内端部和第二抓夹(19)的内端部均有一部分设置在放置箱(11)中，放置箱(11)设置在潜水器本体(1)的前方；第一抓夹(16)和第二抓夹(19)的结构相同，第一抓夹(16)和第二抓夹(19)各自包括上下平行设置的两个抓取臂(36)，两个抓取臂(36)之间通过若干个安装柱(15)连接，部分安装柱(15)穿过放置箱(11)；

放置箱(11)中安装有第一电机(12)，第一电机(12)的动力输出端连接有第一锥齿轮(13)，第一抓夹(16)中内端的安装柱(15)上安装有第二锥齿轮(14)，第一锥齿轮(13)和第二锥齿轮(14)啮合；

第一抓夹(16)内端的安装柱(15)上套装有第一齿轮(17)，第二抓夹(19)内端的安装柱(15)上套装有第二齿轮(18)，第一齿轮(17)和第二齿轮(18)啮合。

2.根据权利要求1所述的一种ROV水下机器人，其特征在于，每一个抓取臂(36)由若干个连接段(361)的端部依次一体连接组成；

每一个连接段(361)和潜水器本体(1)纵向中心面之间夹角为锐角，越靠外的连接段，所述夹角越小。

3.根据权利要求2所述的一种ROV水下机器人，其特征在于，最外端所述连接段(361)的横向截面为三角形。

4.根据权利要求1所述的一种ROV水下机器人，其特征在于，所述潜水器本体(1)的前侧设置固定板(10)，放置箱(11)固定设置在固定板(10)的前端；第一抓夹(16)内端的安装柱(15)和第二抓夹(19)内端的安装柱(15)均穿过放置箱(10)；

第一齿轮(17)设置在放置箱(10)的底部和第一抓夹(16)下部的抓取臂(36)之间，第二齿轮(19)设置障碍物放置箱(10)的底部和第二抓夹(19)下部的抓取臂(36)之间。

5.根据权利要求1所述的一种ROV水下机器人，其特征在于，所述传感器组件包括阻尼器(21)、连接杆(22)和传感器(23)，所述传感器组件设置第一连接柱(6)开设的腔体(37)中；

传感器(23)设置在腔体(37)的内端，连接杆(22)的外端和第二连接柱(7)的内端固定连接，阻尼器(21)的内端和腔体(37)的内端部连接，阻尼器(21)的外端和第二连接柱(7)的内端部连接；

阻尼器(21)放松状态下，传感器(23)和连接杆(22)的内端之间有间隙。

6.根据权利要求5所述的一种ROV水下机器人，其特征在于，阻尼器(21)套装在传感器(23)和连接杆(22)的外部。

7.根据权利要求1所述的一种ROV水下机器人，其特征在于，所述推进机构(2)包括固定圆板(9)，固定圆板(9)固定设置在无人潜水器本体(1)上；固定圆板(9)上设置有第三电机(25)，第三电机(25)的动力输出端连接离心板(27)，离心板(27)的另一侧连接有第四电机(31)，第四电机(31)的外端连接有螺旋桨。

8.根据权利要求7所述的一种ROV水下机器人，其特征在于，所述固定圆板(9)的外侧设置有防护壳(24)，第三电机(25)设置在防护壳(24)内；离心板(27)的一侧固定设置在防护壳(24)的外端部。

9.根据权利要求7所述的一种ROV水下机器人，其特征在于，所述防护壳(24)的两侧分别连接有一个连接架(26)，两个连接架(26)的前端共同转动连接有一个框架结构(29)，框架结构(29)的上端和下端各自设置有一个定位柱(33)，第四电机(31)的侧壁和两个定位柱(33)转动连接。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的ROV水下机器人，其特征在于，所述搅碎机构(34)和所述收集机构(35)之间设置有探测器(5)，探测器(5)的两侧设置分别设置有一个探照灯(4)。