CN208291452U - 一种智能水下机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能水下机器人，包括壳体、用于驱动壳体移动的驱动机构和内置于壳体中的摄像模块；驱动机构包括驱动方向相对于壳体固定的定向桨叶驱动机构和驱动方向相对于壳体可调的调向桨叶驱动机构；当壳体在无外力作用下的自由状态时，定向螺旋桨产生的动力方向是铅垂线方向，桨叶驱动器所有可能产生的动力方向均在同一水平面内。本实用新型能够实现较为复杂的移动动作，尤其是在驱动壳体自传，实现特殊功能的方式上具有优势。

Description

一种智能水下机器人

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种智能水下机器人。

背景技术

水下机器人多具有摄像机或摄像头，一般用于水文研究、水下监控、水下探查、水下救援、水下打捞、核电站水域监察以及水下石油作业平台清理等领域。

现有的水下机器人，多是在水下摄像机的基础上，增加移动模块，从而完成自主移动或受控移动，但是其驱动机构的驱动方向有限，不能在水下随意改变方向，需要较长的换向距离才能完成换向工作。

申请人此前申请过一种万向水下机器人，该种水下机器人具有复杂的驱动机构，能够实现以任意方向驱动，但是其也存在一定不足之处，当需要驱动壳体转动时，则较难以控制。故申请人在其基础上继续改进，提供了一种易于驱动壳体转动的水下机器人，使其能够适应于特殊工作需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种在驱动壳体自转方向具有显著优势的智能水下机器人。

实现本实用新型目的的技术方案是：一种智能水下机器人，包括壳体、用于驱动壳体移动的驱动机构和内置于壳体中的摄像模块；驱动机构包括驱动方向相对于壳体固定的定向桨叶驱动机构和驱动方向相对于壳体可调的调向桨叶驱动机构；壳体的整体形状为球形，壳体的下部设有透明的半球形观察窗；摄像模块包括内置于壳体中的摄像头和照明灯；摄像头固定设置在云台机构的底部，摄像头正对半球形观察窗的透明壁体；当壳体在无外力作用下的自由状态时，定向螺旋桨产生的动力方向是铅垂线方向，桨叶驱动器所有可能产生的动力方向均在同一水平面内。

上述技术方案中，进一步的优选方案是：定向桨叶驱动机构包括设置在壳体顶壁上的向上突出的半球体、转动设置在半球体顶端的定向螺旋桨、设置在壳体中的用于驱动定向螺旋桨的定向驱动马达以及固定设置在半球体上的用于防护定向螺旋桨的防护罩。

上述技术方案中，进一步的优选方案是：调向桨叶驱动机构包括转动设置在壳体两侧外壁上的两个桨叶驱动器和用于带动该两个桨叶驱动器相对壳体同步转动的一个调向机构；各桨叶驱动器包括密封室、设置在密封室中的电源、转动设置在密封室上的桨叶、设置在密封室外壁上的用于保护桨叶的保护罩和设置在密封室中的桨叶驱动马达；密封室设有密封腔和安装部，电源和桨叶驱动马达固定设置在密封腔中；安装部设有第一转动部和第二转动部；第一转动部包括具有连接孔的第一转轴，第一转轴转动设置在第一转动部上；第二转动部包括设有限位滑孔的滑道部、滑动设置在限位滑孔中的第二转轴安装件、设置在第二转轴安装件上的第二转轴和设置在限位滑孔中且位于第二转轴安装件两侧的两个弹簧；各弹簧的一端抵接在第二转轴安装件上，各弹簧的另一端抵接在限位滑孔的一侧端上也即滑道部上，从而为第二转轴安装件提供复位弹力；第一转轴的转动中心线和第二转轴的转动中心线平行。

上述技术方案中，进一步的优选方案是：滑道部设有一个具有开口的滑槽和一个用于封堵该滑槽开口的螺帽，当螺帽拧接固定在滑槽开口处后，剩余的滑槽形成所述限位滑孔；所述第二转轴安装件包括和限位滑孔适配的滑块本体部、设置在滑块本体部两侧的用于防止从限位滑孔中滑脱的两个防脱凸板部、设置在滑块本体上的用于定位弹簧的两个定位凸台部以及用于设置第二转轴的轴孔部；各弹簧抵接在第二转轴安装件上的一端套设在相应一个定位凸台部上；壳体外壁上设有定位支架，第二转轴转动设置在该定位支架上。

上述技术方案中，进一步的优选方案是：调向机构包括设置在壳体中的调向驱动马达、固定设置在调向驱动马达输出轴上的主动齿轮、设置在主动齿轮两侧的两个从动齿轮、固定设置在各从动齿轮上的外螺纹杆以及具有和外螺纹杆适配的内螺孔的伸缩滑杆；壳体上设有密封滑孔，各伸缩滑杆位于相应一个密封滑孔中，且伸缩滑杆的外端伸出壳体并和相应一个第一转动部转动相连；各伸缩滑杆的外端插入相应一个第一转轴的连接孔中；当调向驱动马达转动时，通过主动齿轮带动两个从动齿轮同步转动，进而带动两个外螺纹杆同步转动；各外螺纹杆带动伸缩滑杆一边转动，一边沿密封滑孔往复滑动；伸缩滑杆沿密封滑孔滑动时，带动与其相连的桨叶驱动器绕第二转轴转动。

上述技术方案中，进一步的优选方案是：密封室的外形为管状，密封室的中心线和限位滑孔的中心线夹合形成的锐角是45度。

上述技术方案中，进一步的优选方案是：伸缩滑杆的中心线和桨叶驱动器中桨叶的转动中心线共面，定向螺旋桨的转动中心线垂直于该面，也即定向螺旋桨产生的动力方向始终垂直于桨叶驱动器中桨叶产生的动力方向。

本实用新型具有积极的效果：定向桨叶驱动机构中的定向螺旋桨提供的动力方向相对于壳体固定不变，调向桨叶驱动机构中的桨叶提供的动力方向相对于壳体可以在360度的平面内变化，从而实现较为复杂的移动动作，尤其是在驱动壳体自传，实现特殊功能的方式上具有优势。

附图说明

图1为本实用新型的一种立体结构示意图；

图2为图1所示机器人移除顶盖后的一种立体结构示意图；

图3为图2所示机器人的一种半剖视图；

图4为图3所示机器人中桨叶驱动器的一种立体结构示意图；

图5为图4所示桨叶驱动器的一种爆炸图；

图6为图1所示机器人处于完全伸展状态时的一种立体结构示意图；

图7为图6所示机器人移除顶盖后的一种半剖视图。

附图标记为：壳体1，半球形观察窗11，定位支架12，密封滑孔13，定向桨叶驱动机构2，半球体21，定向螺旋桨22，防护罩23，调向桨叶驱动机构3，桨叶驱动器4，密封室41，电源42，桨叶43，保护罩44，桨叶驱动马达45，密封腔46，安装部47，第一转动部48，第一转轴481，连接孔482，第二转动部49，滑道部491，滑槽4911，螺帽4912，限位滑孔492，第二转轴安装件493，滑块本体部4931，防脱凸板部4932，定位凸台部4933，轴孔部4934，第二转轴494，弹簧495，调向机构5，调向驱动马达51，主动齿轮52，从动齿轮53，外螺纹杆54，伸缩滑杆55，内螺孔551，清扫机构6，半环形支持板61，清扫刷62，清扫驱动马达63，摄像模块7，摄像头71。

具体实施方式

（实施例1）

本实施例是一种智能水下机器人，见图1至图7所示，包括壳体1、内置于壳体中的摄像模块7和用于驱动壳体移动的驱动机构。

壳体的整体形状为球形，壳体的下部设有透明的半球形观察窗11；摄像模块包括内置于壳体中的摄像头71和照明灯。摄像头固定设置在云台机构的底部，摄像头正对半球形观察窗的透明壁体。

驱动机构包括驱动方向相对于壳体固定的定向桨叶驱动机构2和驱动方向相对于壳体可调的调向桨叶驱动机构3；

定向桨叶驱动机构2包括设置在壳体顶壁上的向上突出的半球体21、转动设置在半球体顶端的定向螺旋桨22、设置在壳体中的用于驱动定向螺旋桨的定向驱动马达以及固定设置在半球体上的用于防护定向螺旋桨的防护罩23；当壳体在无外力作用下的自由状态时，定向螺旋桨产生的动力方向是铅垂线方向。

调向桨叶驱动机构3包括转动设置在壳体外壁上的桨叶驱动器4和用于带动桨叶驱动器相对壳体转动的调向机构5；当壳体在无外力作用下的自由状态时，桨叶驱动器所有可能产生的动力方向均在同一水平面内。

本实施例中，桨叶驱动器的数量是两个，且设置在壳体两侧；各桨叶驱动器4包括密封室41、设置在密封室中的电源42、转动设置在密封室上的桨叶43、设置在密封室外壁上的用于保护桨叶的保护罩44和设置在密封室中的桨叶驱动马达45；密封室设有密封腔46和安装部47，电源和桨叶驱动马达固定设置在密封腔中；

安装部设有第一转动部48和第二转动部49；第一转动部48包括具有连接孔482的第一转轴481，第一转轴转动设置在第一转动部上；第二转动部49包括设有限位滑孔492的滑道部491、滑动设置在限位滑孔中的第二转轴安装件493、设置在第二转轴安装件上的第二转轴494和设置在限位滑孔中且位于第二转轴安装件两侧的两个弹簧495；各弹簧的一端抵接在第二转轴安装件上，各弹簧的另一端抵接在限位滑孔的一侧端上也即滑道部上，从而为第二转轴安装件提供复位弹力；第一转轴的转动中心线和第二转轴的转动中心线平行。本实施例中，密封室的外形为管状，密封室的中心线和限位滑孔的中心线夹合形成的锐角是45度。这种角度能够使得桨叶驱动器4在处于初始状态时能够产生带动壳体上升的驱动力，以及在处于完全伸展状态时产生带动壳体侧移的驱动力。

本实施例中，滑道部491设有一个具有开口的滑槽4911和一个用于封堵该滑槽开口的螺帽4912，当螺帽拧接固定在滑槽开口处后，剩余的滑槽形成所述限位滑孔492；所述第二转轴安装件493包括和限位滑孔适配的滑块本体部4931、设置在滑块本体部两侧的用于防止从限位滑孔中滑脱的两个防脱凸板部4932、设置在滑块本体上的用于定位弹簧的两个定位凸台部4933以及用于设置第二转轴的轴孔部4934；各弹簧抵接在第二转轴安装件上的一端套设在相应一个定位凸台部上。这种结构使得第二转轴安装件及第二转轴被两个弹簧抵接并定位在中间，并可在外力作用下压缩某个弹簧从而向着该弹簧所在方向滑动。

本实施例中，壳体外壁上设有定位支架12，第二转轴转动设置在该定位支架上。

调向机构5包括设置在壳体中的调向驱动马达51、固定设置在调向驱动马达输出轴上的主动齿轮52、设置在主动齿轮两侧的两个从动齿轮53、固定设置在各从动齿轮上的外螺纹杆54以及具有和外螺纹杆适配的内螺孔551的伸缩滑杆55；壳体上设有密封滑孔13，各伸缩滑杆位于相应一个密封滑孔中，且伸缩滑杆的外端伸出壳体并和相应一个第一转动部转动相连；本实施例中，各伸缩滑杆的外端插入相应一个第一转轴的连接孔中；当调向驱动马达转动时，通过主动齿轮带动两个从动齿轮同步转动，进而带动两个外螺纹杆同步转动；各外螺纹杆带动伸缩滑杆一边转动，一边沿密封滑孔往复滑动。伸缩滑杆沿密封滑孔滑动时，带动与其相连的桨叶驱动器绕第二转轴转动。

在具体实践中，也可采用两个调向驱动马达，也即采用各调向驱动马达单独带动一个外螺纹杆转动，从而实现两个桨叶驱动器绕各自的第二转轴单独转动。

本实施例中，伸缩滑杆的中心线和桨叶驱动器中桨叶的转动中心线共面，定向螺旋桨的转动中心线垂直于该面，也即定向螺旋桨产生的动力方向始终垂直于桨叶驱动器中桨叶产生的动力方向。

本实施例还具有用于清扫半球形观察窗外壁的清扫机构6，清扫机构包括半环形支持板61、设置在壳体中的用于驱动半环形支持板往复摆动的清扫驱动马达63、固定设置在半环形支持板内壁上行的清扫刷62；清扫驱动马达的输出轴伸出壳体固定设置在半环形支持板的一端，半环形支持板的另一端通过销轴转动设置在壳体上；清扫刷优选采用弹性胶皮或毛刷制成；清扫驱动马达通过输出轴带动半环形支持板往复摆动，进而带动清扫刷刷除半球形观察窗外壁上的脏物。

本实施例工作中，定向桨叶驱动机构中的定向螺旋桨提供的动力方向相对于壳体固定不变，调向桨叶驱动机构中的桨叶提供的动力方向相对于壳体可以在360度的平面内变化，从而实现较为复杂的移动动作。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种智能水下机器人，包括壳体、用于驱动壳体移动的驱动机构和内置于壳体中的摄像模块；驱动机构包括驱动方向相对于壳体固定的定向桨叶驱动机构和驱动方向相对于壳体可调的调向桨叶驱动机构；壳体的整体形状为球形，壳体的下部设有透明的半球形观察窗；摄像模块包括内置于壳体中的摄像头和照明灯；摄像头固定设置在云台机构的底部，摄像头正对半球形观察窗的透明壁体；其特征在于：当壳体在无外力作用下的自由状态时，定向螺旋桨产生的动力方向是铅垂线方向，桨叶驱动器所有可能产生的动力方向均在同一水平面内。

2.根据权利要求1所述的智能水下机器人，其特征在于：定向桨叶驱动机构包括设置在壳体顶壁上的向上突出的半球体、转动设置在半球体顶端的定向螺旋桨、设置在壳体中的用于驱动定向螺旋桨的定向驱动马达以及固定设置在半球体上的用于防护定向螺旋桨的防护罩。

3.根据权利要求1所述的智能水下机器人，其特征在于：调向桨叶驱动机构包括转动设置在壳体两侧外壁上的两个桨叶驱动器和用于带动该两个桨叶驱动器相对壳体同步转动的一个调向机构；

各桨叶驱动器包括密封室、设置在密封室中的电源、转动设置在密封室上的桨叶、设置在密封室外壁上的用于保护桨叶的保护罩和设置在密封室中的桨叶驱动马达；密封室设有密封腔和安装部，电源和桨叶驱动马达固定设置在密封腔中；

安装部设有第一转动部和第二转动部；第一转动部包括具有连接孔的第一转轴，第一转轴转动设置在第一转动部上；第二转动部包括设有限位滑孔的滑道部、滑动设置在限位滑孔中的第二转轴安装件、设置在第二转轴安装件上的第二转轴和设置在限位滑孔中且位于第二转轴安装件两侧的两个弹簧；各弹簧的一端抵接在第二转轴安装件上，各弹簧的另一端抵接在限位滑孔的一侧端上也即滑道部上，从而为第二转轴安装件提供复位弹力；第一转轴的转动中心线和第二转轴的转动中心线平行。

4.根据权利要求3所述的智能水下机器人，其特征在于：滑道部设有一个具有开口的滑槽和一个用于封堵该滑槽开口的螺帽，当螺帽拧接固定在滑槽开口处后，剩余的滑槽形成所述限位滑孔；所述第二转轴安装件包括和限位滑孔适配的滑块本体部、设置在滑块本体部两侧的用于防止从限位滑孔中滑脱的两个防脱凸板部、设置在滑块本体上的用于定位弹簧的两个定位凸台部以及用于设置第二转轴的轴孔部；各弹簧抵接在第二转轴安装件上的一端套设在相应一个定位凸台部上；壳体外壁上设有定位支架，第二转轴转动设置在该定位支架上。

5.根据权利要求4所述的智能水下机器人，其特征在于：调向机构包括设置在壳体中的调向驱动马达、固定设置在调向驱动马达输出轴上的主动齿轮、设置在主动齿轮两侧的两个从动齿轮、固定设置在各从动齿轮上的外螺纹杆以及具有和外螺纹杆适配的内螺孔的伸缩滑杆；壳体上设有密封滑孔，各伸缩滑杆位于相应一个密封滑孔中，且伸缩滑杆的外端伸出壳体并和相应一个第一转动部转动相连；各伸缩滑杆的外端插入相应一个第一转轴的连接孔中；当调向驱动马达转动时，通过主动齿轮带动两个从动齿轮同步转动，进而带动两个外螺纹杆同步转动；各外螺纹杆带动伸缩滑杆一边转动，一边沿密封滑孔往复滑动；伸缩滑杆沿密封滑孔滑动时，带动与其相连的桨叶驱动器绕第二转轴转动。

6.根据权利要求5所述的智能水下机器人，其特征在于：密封室的外形为管状，密封室的中心线和限位滑孔的中心线夹合形成的锐角是45度。

7.根据权利要求6所述的智能水下机器人，其特征在于：伸缩滑杆的中心线和桨叶驱动器中桨叶的转动中心线共面，定向螺旋桨的转动中心线垂直于该面，也即定向螺旋桨产生的动力方向始终垂直于桨叶驱动器中桨叶产生的动力方向。