CN118018823A - 一种水下拍摄装置、处理系统及推进方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水下拍摄装置、处理系统及推进方法，涉及水下作业设备技术领域。本发明的水下拍摄装置包括装置本体、浮潜组件和尾鳍组件。本发明的水下拍摄装置、处理系统及推进方法，通过设置尾鳍组件，让装置本体可以像鱼类一样进行摆尾，实现水下的快速移动，并且可以多方位进行位移，无需通过大量的推进器就可以实现装置在水下的稳定快速位移；当尾鳍呈横向铺设并摆动时，配合驱动桨的运行，有助于装置本体在水下的快速上浮或者下潜，提升装置位移灵活性；当尾鳍呈纵向垂直设置并摆动时，配合驱动桨的运行，让装置快速在水中位移；通过浮潜组件改变装置自身的密度实现装置在水中的上浮和下潜，避免了采用气囊造成的装置体积变化。

Description

一种水下拍摄装置、处理系统及推进方法

技术领域

本发明涉及水下作业设备技术领域，具体地说是涉及一种水下拍摄装置、处理系统及推进方法。

背景技术

水下拍摄装置是专门用于在水下环境中进行拍摄的设备，通常用于水下摄影、水下探险、科学研究、海洋保护、水产养殖等领域。水下拍摄装置的设计和功能会根据不同的应用需求而有所差异。一些常见的水下拍摄装置包括水下相机、水下摄像机等，这些装置通常具有防水外壳，以保护设备免受水的侵入。

公开号为CN116750170A的中国专利文献公开了一种水下摄影测量装置，该装置设置有密封舱、引导板、端部配重板和侧配重板，因密封舱为菱形结构设计、引导板处于V形板状态、端部配重板为弧形板和侧配重板的两侧端面为与端部配重板的弧面对应的弧面设计，使得装置主体在下潜时的阻力降低，从而使得装置主体下潜时的耗能减少。同时，因该装置加装了端部配重板和侧配重板，致使本装置整体的重量增加，增加了本装置在下潜时重量给予推进器的帮助，使得下潜时推进器的耗能进一步的降低。并且，设置有气囊，可以通过充气组件对气囊进行充气，致使气囊开始膨胀，膨胀的气囊会增加装置主体在海底时的浮力，对端部配重板和侧配重板加给装置主体的重力进行抵消，降低装置主体在海底运动时端部配重板和侧配重板的设置所增加的能耗。

针对上述现有相关技术，发明人认为存在以下缺陷：现有的水下摄影装置通常是加装大量的推进桨实现装置在水下的位移，导致装置成本过高，并且装置位移控制十分繁琐；此外，装置的上浮通过气囊组件进行，通过对气囊充气实现装置的上浮，这样会导致装置体积变化使装置位移不够灵活。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水下拍摄装置、处理系统及推进方法，以解决“现有技术中水下摄影装置加装大量推进桨实现装置在水下的位移，导致装置成本过高，并且装置位移控制十分繁琐”的技术问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术解决方案如下：

一种水下拍摄装置，包括装置本体、浮潜组件和尾鳍组件；

所述装置本体前端内部设置有摄像头，所述装置本体对应摄像头的部位由透明材料制成；

所述浮潜组件设置于装置本体内部，且浮潜组件控制装置本体在水中的下潜或者上浮；

所述尾鳍组件包括旋转盘、连接座、尾鳍、驱动桨、连接架、传动轴、第一驱动组件和第二驱动组件；

旋转盘转动连接于装置本体的后端，旋转盘的后端设置所述连接座，尾鳍的内腔设置若干驱动桨，尾鳍的前端设置所述连接架，所述连接架上设置所述传动轴，所述传动轴转动连接所述连接座；

所述第一驱动组件用于带动旋转盘转动，所述第二驱动组件用于带动传动轴转动；

旋转盘绕第一轴线转动，第一轴线沿着装置本体的前、后方向布置，传动轴绕第二轴线转动，第二轴线与第一轴线垂直。

优选的，所述第一驱动组件包括第二电机、第二主动齿和第二从动齿，所述装置本体内设置第二电机，所述第二电机输出端连接第二主动齿，所述旋转盘侧壁处设置第二从动齿，所述第二主动齿啮合所述第二从动齿。

优选的，所述第二驱动组件包括步进电机、第三主动齿和第三从动齿，连接座内壁开设驱动槽，步进电机设置于驱动槽内，步进电机输出端连接所述第三主动齿，第三从动齿连接传动轴且位于驱动槽内部，所述第三主动齿啮合所述第三从动齿。

优选的，所述浮潜组件包括气缸、连接管、活塞、推杆和伸缩机构，所述气缸设置于装置本体内部，所述连接管连接气缸内腔和装置本体外，所述活塞设置气缸内腔，活塞周侧安装有密封圈，活塞一侧设置推杆，伸缩机构推动活塞在气缸内腔内移动。

优选的，所述伸缩机构包括第一电机、蜗杆、齿条、第一连接轴、第二连接轴、蜗轮、第一主动齿、第一驱动齿和第二驱动齿，所述第一电机设置于装置本体内部，第一电机输出端连接蜗杆，推杆两侧表面设置齿条，装置本体上于推杆两侧分别转动连接第一连接轴和第二连接轴，第一连接轴上设置蜗轮、第一主动齿和第二驱动齿，第二连接轴上设置第一从动齿和第一驱动齿，蜗杆啮合蜗轮，第一主动齿啮合第一从动齿，第一驱动齿、第二驱动齿分别与同侧的齿条啮合。

优选的，所述尾鳍末端设置有两组导流部。

优选的，所述装置本体内部还设置有主板、电源、补光灯、电压调节器、电机控制器、无线遥控组件、压力感应器、深度传感器、压缩气罐和激光测距仪。

一种水下拍摄装置处理系统，与上述的任意一种水下拍摄装置配合使用，所述处理系统包括摄像组件、数据存储模块、无线通讯模块、电源模块、控制模块、无线遥控组件和显示模块；所述无线遥控组件包括无线遥控器、设置于装置本体内的接收器和天线。

优选的，摄像组件通过摄像头拍摄水下图像或者视频；所述数据存储模块用于存储拍摄的图像或者视频数据；所述控制模块通过无线遥控组件控制装置在水中位移和拍摄；所述显示模块通过无线通讯模块在终端显示屏处显示拍摄的图像或者视频。

一种水下拍摄装置推进方法，应用上述的水下拍摄装置，所述方法可选择地运行如下工况：

工况一、正常推进

由第一驱动组件带动旋转盘转动设定角度，使第二轴线处于竖直并保持；

由第二驱动组件带动传动轴转动，以带动尾鳍左、右摆动，同时，驱动桨运行；

工况二、快速下潜上浮

由第一驱动组件带动旋转盘转动设定角度，使第二轴线处于水平并保持；

由第二驱动组件带动传动轴转动，以带动尾鳍上、下摆动，同时，浮潜组件控制装置本体在水中下潜或者上浮，驱动桨运行。

本发明的有益技术效果是：

1、本发明通过设置尾鳍组件，使装置本体可以像鱼类一样进行摆尾，实现水下的快速移动，并且可以多方位进行位移，无需通过大量的推进器就可以实现装置在水下的稳定快速位移；当尾鳍呈横向铺设并摆动时，此时，第二轴线处于水平，配合驱动桨的运行，有助于装置本体在水下的快速上浮或者下潜，提升装置位移灵活性；当尾鳍呈纵向垂直设置并摆动时，此时，第二轴线处于竖直，配合驱动桨的运行，让装置快速在水中位移；此外，装置本体形状为类圆柱形结构，极大地减少了装置的阻力，让装置在水下可以更快地移动。

2、本发明通过设置浮潜组件和伸缩机构，伸缩机构可以改变气缸内的水量，实现装置本体密度的改变，通过改变装置自身的密度实现装置在水中的上浮或者下潜，无需借助气囊进行浮潜操作，从而避免了采用气囊造成的装置体积变化，有效减少水阻；并且伸缩机构是由两个齿轮组配合齿条推动推杆，极大地保证了推杆的伸缩稳定性，并且使推杆具有良好的自锁功能来保证装置本体的密度。

附图说明

图1为本发明的等轴侧立体结构示意图；

图2为本发明的上视结构示意图；

图3为图2中A-A剖面结构示意图；

图4为图3中B部分局部放大图；

图5为本发明的右侧立体结构示意图；

图6为本发明的浮潜组件立体结构示意图；

附图标记：

1、装置本体；2、主板；3、电源；4、摄像头；5、气缸；6、活塞；7、密封圈；8、连接管；9、推杆；10、第一电机；11、蜗杆；12、第一连接轴；13、第二连接轴；14、蜗轮；15、第一主动齿；16、第一从动齿；17、驱动齿；18、齿条；19、旋转盘；20、第二电机；21、第二主动齿；22、第二从动齿；23、连接座；24、尾鳍；25、连接架；26、传动轴；27、驱动槽；28、步进电机；29、第三主动齿；30、第三从动齿；31、驱动桨；32、导流部；33、第二驱动齿。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。本发明某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本发明的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本发明满足适用的法律要求。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例

在本发明实施例中，提供一种水下拍摄装置，请参考附图1至附图6所示。

一种水下拍摄装置，包括装置本体1、浮潜组件和尾鳍组件。

装置本体1内部安装有主板2、电源3和摄像头4，摄像头4位于装置本体1前端内部，装置本体1的前端对应摄像头4的部位为摄像部位，摄像部位由透明材料制成，摄像头4为多角度调节式摄像头，摄像头4透过摄像部位可以在水下稳定的进行摄像。

浮潜组件安装于装置本体1内部，且浮潜组件控制装置本体1在水中的下潜或者上浮。

装置本体1末端安装有尾鳍组件，通过控制尾鳍组件让装置本体1可以像鱼类一样进行摆尾，实现水下的快速移动，并且可以多方位进行位移，无需通过大量的推进器就可以实现装置在水下的稳定快速位移；通过在尾鳍24侧壁处加装与装置本体1垂直设置的推进桨，实现装置本体1在水下的快速旋转掉头；

尾鳍组件包括尾鳍24、转动安装于装置本体1后端的旋转盘19、固定于旋转盘19后端的连接座23、固定于尾鳍24前端头处的连接架25、固定连接于连接架25上且转动连接连接座23的传动轴26、带动旋转盘19转动的第一驱动组件、带动传动轴26转动的第二驱动组件、安装于尾鳍24内腔的若干驱动桨31，尾鳍24末端设置有两组导流部32。

旋转盘19绕第一轴线转动，第一轴线沿着装置本体1的前、后方向布置，传动轴26绕第二轴线转动，第二轴线与第一轴线垂直。

第一驱动组件包括第二电机20、第二主动齿21和第二从动齿22，装置本体1内表面安装第二电机20，第二电机20输出端安装第二主动齿21，且旋转盘19侧壁处安装第二从动齿22，第二主动齿21与第二从动齿22啮合。

第二驱动组件包括步进电机28、第三主动齿29和第三从动齿30，连接座23内壁开设驱动槽27，步进电机28安装于驱动槽27内，步进电机28输出端安装第三主动齿29，第三从动齿30安装于传动轴26周侧且位于驱动槽27内部，第三主动齿29啮合第三从动齿30。

装置本体1内部还安装有补光灯、电压调节器、电机控制器、无线遥控组件、压力感应器、深度传感器、压缩气罐和激光测距仪；通过补光灯让摄像头4在黑暗的环境下进行拍摄；通过压力感应器监测装置内部在水下的压力，并通过压缩气罐释放气体保证装置内部压力处于稳定状态；通过激光测距仪监测装置与水下物体之间的距离，实现水下测距等功能；通过深度传感器监测装置所处的水深。

由上可知，通过遥控器可以控制尾鳍组件位移，实现装置本体1的前进或转向；通过控制第二电机20，第二电机20带动第二主动齿21旋转，第二主动齿21配合第二从动齿22，带动旋转盘19转动，旋转盘19带动尾鳍24旋转，实现尾鳍24的角度调节；通过控制步进电机28，步进电机28带动第三主动齿29，第三主动齿29配合第三从动齿30旋转，第三从动齿30带动传动轴26转动，通过控制步进电机28，实现传动轴26往复旋转，实现尾鳍24的稳定摆动；通过控制驱动桨31工作，让尾鳍24处具备稳定的推进功能；当尾鳍24呈横向铺（第二轴线处于水平）设并摆动时，配合驱动桨31的运行，有助于装置本体1在水下的快速上浮或下潜，提升装置位移灵活性；当尾鳍24呈纵向垂直设置（第二轴线处于竖直）并摆动时，配合驱动桨31的运行，让装置快速在水中位移，并且装置本体1形状为类圆柱形结构，极大地减少了装置的阻力，让装置在水下可以更快的进行移动。

实施例

如附图1至附图6所示：本实施例与实施例一的区别在于，浮潜组件包括气缸5、连接管8、活塞6、推杆9和伸缩机构，气缸5设置于装置本体1内部，连接管8连接气缸5内腔和装置本体1外，活塞6设置气缸5内腔，活塞6周侧安装有密封圈7，活塞6一侧设置推杆9，伸缩机构推动活塞6在气缸5内腔内移动。

伸缩机构包括第一电机10、蜗杆11、齿条18、第一连接轴12、第二连接轴13、蜗轮14、第一主动齿15、第一驱动齿17和第二驱动齿33。第一电机10设置于装置本体1内部且位于安装于气缸5上方，第一电机10输出端连接蜗杆11，推杆9两侧表面设置齿条18，装置本体1上于推杆9两侧分别转动连接第一连接轴12和第二连接轴13，第一连接轴12的周侧设置蜗轮14、第一主动齿15和第二驱动齿33，第二连接轴13周侧设置第一从动齿16和第一驱动齿17，蜗杆11啮合蜗轮14，第一主动齿15啮合第一从动齿16，第一驱动齿17、第二驱动齿33分别与同侧的齿条18啮合。

由上可知，通过伸缩机构控制活塞6的位移，使水经连接管8进、出气缸5内腔，从而改变气缸5内的水量，实现装置本体1密度的改变，通过改变装置自身的密度实现装置在水中的上浮和下潜，无需借助气囊进行浮潜操作，从而避免了装置的体积变化，有效减少水阻。当活塞6收缩时，活塞6通过连接管8将外界的水源吸入气缸5内，从而提升装置本体1整体的密度，让装置可以保持下潜状态；当装置到达下潜所在的位置时，控制活塞6推动，活塞6将气缸5中的水从装置本体1内推出，从而减少装置的密度，让装置可以呈悬停装置或者上浮状态；活塞6推动时，压缩气罐可以在装置本体1内部进行补气操作，避免装置本体1内部压力过小造成装置损坏。

通过第一电机10带动蜗杆11转动，蜗杆11带动蜗轮14旋转，实现第一连接轴12的转动，第一连接轴12同时带动第一主动齿15和第二驱动齿33旋转，第一主动齿15带动第一从动齿16旋转，第一从动齿16带动第二连接轴13旋转，第二连接轴13同时带动自身轴体的第一驱动齿17转动，第二驱动齿33、第一驱动齿17同时旋转，配合两组齿条18，从而使推杆9可以稳定的在气缸5内推动，实现装置的稳定上浮或者下潜；并且伸缩机构是由两个齿轮组配合齿条18推动推杆9，极大地保证了推杆9的伸缩稳定性，并且使推杆9具有良好的自锁功能来保证装置本体1的密度。

实施例

在实施例二的基础上，水下拍摄装置处理系统包括摄像组件、数据存储模块、无线通讯模块、电源模块、控制模块、无线遥控组件和显示模块；无线遥控组件包括无线遥控器、安装于装置本体1内的接收器和天线：摄像组件通过摄像头4拍摄水下图像或者视频；数据存储模块用于存储拍摄的图像或者视频数据；控制模块通过无线遥控组件控制装置在水中位移和拍摄；显示模块通过无线通讯模块在终端显示屏处显示拍摄的图像或者视频。

实施例

一种水下拍摄装置推进方法，应用上述实施例涉及的水下拍摄装置，该方法可选择地运行如下工况：

工况一、正常推进

水下拍摄装置在正常推进过程中，由第一驱动组件带动旋转盘19转动设定角度，使第二轴线处于竖直并保持；由第二驱动组件带动传动轴26转动，以带动尾鳍24左、右摆动，同时，驱动桨31运行。如此，以使装置本体1快速在水中位移。

工况二、快速下潜上浮

水下拍摄装置快速下潜上浮时，由第一驱动组件带动旋转盘19转动设定角度，使第二轴线处于水平并保持；由第二驱动组件带动传动轴26转动，以带动尾鳍24上、下摆动，同时，浮潜组件控制装置本体1在水中下潜或者上浮，驱动桨31运行。如此，有助于装置本体1在水下的快速上浮或者下潜，提升装置位移灵活性。

至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明水下拍摄装置、处理系统及推进方法有了清楚的认识。本发明通过设置尾鳍组件，使装置本体1可以像鱼类一样进行摆尾，实现水下的快速移动，并且可以多方位进行位移，无需通过大量的推进器就可以实现装置在水下的稳定快速位移；当尾鳍24呈横向铺设并摆动时，此时，第二轴线处于水平，配合驱动桨31的运行，有助于装置本体1在水下的快速上浮或者下潜，提升装置位移灵活性；当尾鳍24呈纵向垂直设置并摆动时，此时，第二轴线处于竖直，配合驱动桨31的运行，让装置快速在水中位移；此外，装置本体1形状为类圆柱形结构，极大地减少了装置的阻力，让装置在水下可以更快地移动。本发明通过设置浮潜组件和伸缩机构，伸缩机构可以改变气缸5内的水量，实现装置本体1密度的改变，通过改变装置自身的密度实现装置在水中的上浮或者下潜，无需借助气囊进行浮潜操作，从而避免了采用气囊造成的装置体积变化，有效减少水阻；并且伸缩机构是由两个齿轮组配合齿条18推动推杆9，极大地保证了推杆9的伸缩稳定性，并且使推杆9具有良好的自锁功能来保证装置本体1的密度。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水下拍摄装置，其特征在于：包括装置本体（1）、浮潜组件和尾鳍组件；

所述装置本体（1）前端内部设置有摄像头（4），所述装置本体（1）对应摄像头（4）的部位由透明材料制成；

所述浮潜组件设置于装置本体（1）内部，且浮潜组件控制装置本体（1）在水中的下潜或者上浮；

所述尾鳍组件包括旋转盘（19）、连接座（23）、尾鳍（24）、驱动桨（31）、连接架（25）、传动轴（26）、第一驱动组件和第二驱动组件；

旋转盘（19）转动连接于装置本体（1）的后端，旋转盘（19）的后端设置所述连接座（23），尾鳍（24）的内腔设置若干驱动桨（31），尾鳍（24）的前端设置所述连接架（25），所述连接架（25）上设置所述传动轴（26），所述传动轴（26）转动连接所述连接座（23）；

所述第一驱动组件用于带动旋转盘（19）转动，所述第二驱动组件用于带动传动轴（26）转动；

旋转盘（19）绕第一轴线转动，第一轴线沿着装置本体（1）的前、后方向布置，传动轴（26）绕第二轴线转动，第二轴线与第一轴线垂直。

2.根据权利要求1所述的一种水下拍摄装置，其特征在于：所述第一驱动组件包括第二电机（20）、第二主动齿（21）和第二从动齿（22），所述装置本体（1）内设置第二电机（20），所述第二电机（20）输出端连接第二主动齿（21），所述旋转盘（19）侧壁处设置第二从动齿（22），所述第二主动齿（21）啮合所述第二从动齿（22）。

3.根据权利要求2所述的一种水下拍摄装置，其特征在于：所述第二驱动组件包括步进电机（28）、第三主动齿（29）和第三从动齿（30），连接座（23）内壁开设驱动槽（27），步进电机（28）设置于驱动槽（27）内，步进电机（28）输出端连接所述第三主动齿（29），第三从动齿（30）连接传动轴（26）且位于驱动槽（27）内部，所述第三主动齿（29）啮合所述第三从动齿（30）。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种水下拍摄装置，其特征在于：所述浮潜组件包括气缸（5）、连接管（8）、活塞（6）、推杆（9）和伸缩机构，所述气缸（5）设置于装置本体（1）内部，所述连接管（8）连接气缸（5）内腔和装置本体（1）外，所述活塞（6）设置气缸（5）内腔，活塞（6）周侧安装有密封圈（7），活塞（6）一侧设置推杆（9），伸缩机构推动活塞（6）在气缸（5）内腔内移动。

5.根据权利要求4所述的一种水下拍摄装置，其特征在于：所述伸缩机构包括第一电机（10）、蜗杆（11）、齿条（18）、第一连接轴（12）、第二连接轴（13）、蜗轮（14）、第一主动齿（15）、第一驱动齿（17）和第二驱动齿（33），所述第一电机（10）设置于装置本体（1）内部，第一电机（10）输出端连接蜗杆（11），推杆（9）两侧表面设置齿条（18），装置本体（1）上于推杆（9）两侧分别转动连接第一连接轴（12）和第二连接轴（13），第一连接轴（12）上设置蜗轮（14）、第一主动齿（15）和第二驱动齿（33），第二连接轴（13）上设置第一从动齿（16）和第一驱动齿（17），蜗杆（11）啮合蜗轮（14），第一主动齿（15）啮合第一从动齿（16），第一驱动齿（17）、第二驱动齿（33）分别与同侧的齿条（18）啮合。

6.根据权利要求1所述的一种水下拍摄装置，其特征在于：所述尾鳍（24）末端设置有两组导流部（32）。

7.根据权利要求1所述的一种水下拍摄装置，其特征在于：所述装置本体（1）内部还设置有主板（2）、电源（3）、补光灯、电压调节器、电机控制器、无线遥控组件、压力感应器、深度传感器、压缩气罐和激光测距仪。

8.一种水下拍摄装置处理系统，与权利要求1-7任一项所述的水下拍摄装置配合使用，其特征在于：所述处理系统包括摄像组件、数据存储模块、无线通讯模块、电源模块、控制模块、无线遥控组件和显示模块；所述无线遥控组件包括无线遥控器、设置于装置本体（1）内的接收器和天线。

9.根据权利要求8所述一种水下拍摄装置处理系统，其特征在于：摄像组件通过摄像头（4）拍摄水下图像或者视频；所述数据存储模块用于存储拍摄的图像或者视频数据；所述控制模块通过无线遥控组件控制装置在水中位移和拍摄；所述显示模块通过无线通讯模块在终端显示屏处显示拍摄的图像或者视频。

10.一种水下拍摄装置推进方法，应用权利要求1至7任一项所述的水下拍摄装置，其特征在于，所述方法可选择地运行如下工况：

工况一、正常推进

由第一驱动组件带动旋转盘（19）转动设定角度，使第二轴线处于竖直并保持；

由第二驱动组件带动传动轴（26）转动，以带动尾鳍（24）左、右摆动，同时，驱动桨（31）运行；

工况二、快速下潜上浮

由第一驱动组件带动旋转盘（19）转动设定角度，使第二轴线处于水平并保持；

由第二驱动组件带动传动轴（26）转动，以带动尾鳍（24）上、下摆动，同时，浮潜组件控制装置本体（1）在水中下潜或者上浮，驱动桨（31）运行。