CN209870703U - 一种水下可调整全方位姿态的潜水机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种能够为潜水员在潜水过程中提供持续下潜和上浮动力且水下可调整全方位姿态的潜水机器人，其包括壳体、水深传感器、姿态传感器、主控电路、气囊组件、气源、电池、推进器、舵机组件、呼吸器以及遥控器；壳体上开设有多个排水孔；主控电路密封安装在壳体内部，水深传感器、显示屏、姿态传感器均安装在壳体上，并与主控电路电连接；气囊组件包括四个气囊以及两个控制阀组件；电池设置在壳体内，并与主控电路连接；控制阀组件与主控电路电连接；气源通过两个控制阀组件分别向四个气囊供气，同时向呼吸器提供空气；遥控器与主控电路电连接；推进器和舵机组件均为两个，均分别安装在壳体的左后方以及右后方。

Description

一种水下可调整全方位姿态的潜水机器人

技术领域

本实用新型属于游泳潜水的辅助器具，主要涉及一种水下可调整全方位姿态的潜水机器人。

背景技术

在21世纪，随着科技的发展，海洋发挥着越来越重要的作用。无论是在水下作业、科研、还是娱乐中，人类直接下潜至水中进行作业变得越加频繁，而水下环境复杂，潜水员的水下航行通常受到氧气、灵活度、自身体力等因素的限制。

现有中国专利1，申请号CN201810510955.X公开了一种基于喷水推进的潜水员辅助推进装置，其包括动力背包和驱动装置，该装置安装在潜水员身体上，能提高潜水员水下航行速度、续航时间。但是该装置只能提供潜水员在水下航行的动力，无法提供潜水员下潜或者上浮的动力，同时水下姿态也无法通过设备进行调整。

现有中国专利2，申请号为：CN201711133123.2提供了一种智能潜水辅助器，包括集成头盔、集成背负式动力组和控制手柄；其中，集成背负式动力组包括主机外壳体，在主机外壳体内设置有电池模块、中央控制模块、气瓶压力传感器、陀螺仪、定位模块、无线通讯模块以及储备浮力水箱；该辅助器不仅能够提供潜水员在水下航行的动力，同时还能依靠上浮拉条实现紧急状态的上浮。但是，该辅助器还是无法持续的提供潜水员下潜或者上浮的动力，同时该专利中潜水人员呼吸系统使用的气源和紧急上浮过程中使用的气源使分别独立的，使得设备结构复杂，制造成本增加。

实用新型内容

为了解决背景技术中的问题，本实用新型提供了一种能够为潜水员在潜水过程中提供持续下潜和上浮动力，且水下可调整全方位姿态的潜水机器人。

本实用新型的具体技术方案是：

本实用新型提供了一种水下可调整全方位姿态的潜水机器人，其包括壳体、水深传感器、姿态传感器、主控电路、气囊组件、气源、电池、推进器、舵机组件、呼吸器以及遥控器；

壳体上开设有多个排水孔；主控电路密封安装在壳体内部，

水深传感器、显示屏、姿态传感器均安装在壳体上，并与主控电路电连接；

气囊组件包括四个气囊以及两个控制阀组件；

两个气囊为一组，其中一组中的两个气囊分别设置在壳体内的前、后两侧，另一组中的两个气囊分别设置在壳体的左右两侧；

电池设置在壳体内，并与所述主控电路连接；

控制阀组件与主控电路电连接；

气源通过两个控制阀组件分别向两组气囊供气，同时通过减压阀向呼吸器提供空气，人通过呼吸器呼吸换气；

遥控器与主控电路电连接；

推进器为两个，分别安装在壳体的左后方以及右后方；

舵机组件为两组，分别安装在壳体的左后方以及右后方，且位于推进器的后方。

进一步地，上述气源采用高压气瓶，高压气瓶填充空气，所述减压阀上安装气压计，用于为主控电路提供高压气瓶气压的数据。

进一步地，上述控制阀组件包括腔室、总进气口、两个二位三通电磁换向阀以及两个单向阀；

腔室上安装总进气口；两个二位三通电磁换向阀、两个单向阀均位于腔室内部；

腔室上开设总进气口；两个二位三通电磁换向阀、两个单向阀均位于腔室内部；总进气口分别与两个二位三通电磁换向阀的进气口连通；每个二位三通电磁换向阀的一个出气口与气囊的充放气口连通，另外一个出气口通过单向阀与外部连通。

进一步地，上述气囊上均设有泄压阀。

进一步地，上述电池为两个，且分别安装在壳体内的左、右两侧。

进一步地，上述呼吸器为两个。

进一步地，上述遥控器包括遥控器壳体以及设置在遥控器壳体上的上浮按钮、下潜按钮以及中性浮力按钮。

需要解释的是：设备出现姿态不稳定(比如前高后低、或者前低后高)都是按下中性浮力按钮进行控制调节的。

进一步地，上述舵机组件包括舵板和电机，舵板通过连接轴与舵机连接。

本实用新型的优点在于：

1、本实用新型的潜水机器人在壳体内安装了气源、气囊组件以及控制阀组件，可为潜水人员在水下提供持续的上浮和下潜的动力，并且气囊组件采用前、后、左、右的布局能够实现潜水人员水下姿态的全方位控制，首先使得潜水人员安全更能有所保证，其次潜水人员更加充分感受水下乐趣以及欣赏更多的美景。

2、本实用新型的潜水机器人采用气源通过减压阀以及呼吸器向潜水人员提供呼吸空气，同时也向气囊供气，这样的设计不仅结构简单，减少气源的数量，节省了设备的成本。

3、本实用新型的潜水机器人采用具有两个呼吸器，一台设备可供两人同时使用。

附图说明

图1为潜水机器人的结构示意图；

图2为遥控器的结构示意图；

图3为控制阀组件的结构示意图。

附图标记如下：

1-壳体、2-减压阀、3-高压气瓶、4-前后控制阀组件、5-右电池组、6-右推进器、7-右舵板、8-右电机、9-前气囊、10-后气囊、11-右气囊、12-左气囊、 13-左电机、14-左舵板、15-左推进器、16.左电池组、17-左右控制阀组件、18- 主控电路、19-遥控器、20-水深传感器、21-姿态传感器、22-气压计、23-显示屏、24-上浮按钮、25-中性浮力按钮、26-下潜按钮、27-遥控器壳体、28-腔室、 29-总进气口、30-前气囊电磁换向阀、31-前气囊单向阀、32-前气囊进气口、33- 后气囊电磁换向阀、34-后气囊单向阀、35-后气囊进气口、36-左呼吸器、37-右呼吸器。

具体实施方式

下面通过实施例及相关附图对本实用新型的潜水机器人作出更详尽的介绍。

实施例

该实施例提供的潜水机器人包括壳体1、减压阀2、高压气瓶3、前后控制阀组件4、右电池组5、右推进器6、右舵板7、右电机8、前气囊9、后气囊10、右气囊11、左气囊12、左电机13、左舵板14、左推进器15、左电池组16、左右控制阀组件17、主控电路18、遥控器19、水深传感器20、姿态传感器21、气压计22、显示屏23、左呼吸器36以及右呼吸器37；

壳体1上开设有多个排水孔(壳体上可设置单人工位或双人工位)；主控电路18密封安装在壳体1内部；水深传感器20、显示屏23、姿态传感器21均安装在壳体1上，并与主控电路18电连接；显示屏23上能够显示水深信息、姿态信息等等。

高压气瓶3通过减压阀2分别与呼吸器连接(若是两个一起进行潜水，控制器为两个，如图1中所示的左呼吸器36、右呼吸器37)，给潜水人员提供空气，高压气瓶3通过前后控制阀组件4控制前气囊9、后气囊10充放气，通过左右控制阀组件17控制右气囊11、左气囊12充放气，

电池与主控电路连接，向其供电，为了确保设备的整体平衡和电量充足，电池为两个且分别设置在壳体内的左、右两侧(如图1中的右电池组5和左电池组 16)；前后控制阀组件4、左右控制阀组件17均与主控电路18电连接；遥控器 19与主控电路17电连接；推进器为两个，分别安装在壳体的左后方以及右后方 (如图1中所示的右推进器6和左推进器15)，为设备提供水下前进或者后退的动力；舵机组件为两组，分别安装在壳体的左后方以及右后方，且位于推进器的后方，舵机组件包括舵机以及安装在舵机输出轴上的舵板(如图1中的右舵板7、右电机8、左电机13以及左舵板14)，使用舵机组件可调整设备在前进或者后退过程中左右的方向。

如图2所示，遥控器19包括遥控器壳体27以及设置在遥控器壳体27上的上浮按钮24、下潜按钮26以及中性浮力按钮25。

上浮下潜是利用给前气囊8、后气囊9、右气囊11以及左气囊12充气使得前气囊8、后气囊9、右气囊11以及左气囊12膨胀将壳体里面的水排出从而获得更大的浮力。当前气囊8、后气囊9、右气囊11以及左气囊12体积增大使得所产生的浮力大于潜水设备加人员自重时便可上浮。当前气囊8、后气囊9、右气囊11以及左气囊12体积减小，壳体1内进水使得所产生的浮力小于潜水设备加人员自重时便可下潜。

利用水深传感器20传递信号给主控电路18、通过显示屏23显示出目前潜水深度，潜水人员可通过控制遥控器19控制前气囊8、后气囊9、右气囊11以及左气囊12使其上浮或者下潜或者处于中性浮力。

利用姿态传感器21传递信号给主控电路18，通过显示屏23显示出目前潜水状态处于前后或者左右不平衡的状态时，潜水人员可通过控制遥控器19控制前气囊8和后气囊9或者右气囊11以及左气囊12，使设备重新获得平衡。

当设备前高后低时，可通过前后控制阀组件4给后气囊10充气使得后气囊10体积增大，浮力增大使得前后达到平衡。

当设备前低后高时，可通过前后控制阀组件4给前气囊9充气使得前气囊9 体积增大，浮力增大使得前后达到平衡。

当设备左高右低时，可通过左右控制阀组件17给右气囊11充气使得右气囊 11体积增大，浮力增大使得左右达到平衡。

当设备左低右高时，可通过左右控制阀组件17给左气囊12充气使得左气囊 12体积增大，浮力增大使得左右达到平衡。

左右控制阀组件17和前后控制阀组件4的结构和工作原理完全一致，现以前后控制阀组件4为例，对该结构和工作原理进行描述：如图3所示，前后控制阀组件4包括腔室28、总进气口29、前气囊电磁换向阀30、前气囊单向阀31、前气囊进气口32、后气囊电磁换向阀33、后气囊单向阀34以及后气囊进气口35；腔室28上安装总进气口29；前气囊电磁换向阀30、后气囊电磁换向阀33、前气囊单向阀31、后气囊单向阀34均位于腔室28内部；总进气口29分别与前气囊电磁换向阀30、后气囊电磁换向阀33的进气口连通；前气囊电磁换向阀30的两个出气口分别与前气囊单向阀31、前气囊进气口32连通，后气囊电磁换向阀33 的两个出气口分别与后气囊单向阀34、后气囊进气口35连通；

其工作原理是：打开减压阀2，气体经过总进气口29，启动后气囊电磁换向阀33和后气囊单向阀34时，后气囊10放气；启动后气囊电磁换向阀33和后气囊进气口35时，后气囊10充气。同理启动前气囊电磁换向阀30和前气囊单向阀31时，前气囊9放气；启动前气囊电磁换向阀30和前气囊进气口32时，前气囊9充气。

具体使用时：

下潜：主控电路18采集来自水深传感器20的位置，潜水人员按下遥控器上下潜按钮26，主控电路18发出指令给前后控制阀组件4和左右控制阀组件17，控制前气囊9、后气囊10、右气囊11、左气囊12放气，前气囊9、后气囊10、右气囊11、左气囊12体积减小，壳体1里面进水，浮力减小，当浮力小于设备及人员本身自重，便可下潜，下潜的速度由按键时间长短决定。

上浮：主控电路18采集来自水深传感器20的位置，潜水人员按下遥控器上上浮按钮24，主控电路18发出指令给前后控制阀组件4和左右控制阀组件17，控制前气囊8、后气囊9、右气囊11以及左气囊12充气，前气囊8、后气囊9、右气囊11以及左气囊12体积增大，壳体1里面排水，浮力增大，当浮力大于设备及人员本身自重时，便可上浮，上浮的速度由按键时间长短决定。

中性浮力：主控电路18采集来自姿态传感器19的姿态信息，潜水人员按下遥控器上中性浮力按钮25，控制前后控制阀组件4和左右控制阀组件17，从而控制前气囊8和后气囊9进行充气和放气之间的来回切换，或者控制右气囊11 以及左气囊12进行充气和放气之间的来回切换，使得前气囊8和后气囊9的体积或者右气囊11以及左气囊12的体积增大或减小，壳体开始排水或进水，直至姿态传感器7在数据在预定的姿态下，使水下航行器处于稳定中性浮力状态。

在上浮和下潜过程中压力对气囊的影响:当下潜深度增大时，水压增大，前气囊8、后气囊9、右气囊11以及左气囊12体积变小，主控电路18会控制前后控制阀组件4和左右控制阀组件17自动对前气囊8、后气囊9、右气囊11以及左气囊12充气补压；反之，当上浮深度减小时，水压减小，前气囊8、后气囊9、右气囊11以及左气囊12体积增大，主控电路17会控制前后控制阀组件4和左右控制阀组件1自动对前气囊8、后气囊9、右气囊11以及左气囊12排气减压。

需要说明的是：前气囊电磁换向阀30和后气囊电磁换向阀33均为二位三通电磁阀，同时也可根据实际要求将电磁阀改为手动阀或气动阀。

上述实施方式是本实用新型的一种实例，并非对本实用新型的技术范围做任何限制，凡依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何细微修改、等效变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种水下可调整全方位姿态的潜水机器人，其特征在于：

包括壳体、水深传感器、姿态传感器、主控电路、气囊组件、气源、电池、推进器、舵机组件、呼吸器以及遥控器；

壳体上开设有多个排水孔；主控电路密封安装在壳体内部，

水深传感器、显示屏、姿态传感器均安装在壳体上，并与主控电路电连接；

气囊组件包括四个气囊以及两个控制阀组件；

两个气囊为一组，其中一组中的两个气囊分别设置在壳体内的前、后两侧，另一组中的两个气囊分别设置在壳体的左右两侧；

电池设置在壳体内，并与所述主控电路连接；

控制阀组件与主控电路电连接；

气源通过两个控制阀组件分别向两组气囊供气，同时通过减压阀向呼吸器提供空气；

遥控器与主控电路电连接；

推进器为两个，分别安装在壳体的左后方以及右后方；

舵机组件为两组，分别安装在壳体的左后方以及右后方，且位于推进器的后方。

2.根据权利要求1所述的水下可调整全方位姿态的潜水机器人，其特征在于：所述控制阀组件包括腔室、总进气口、两个二位三通电磁换向阀以及两个单向阀；

腔室上开设总进气口；两个二位三通电磁换向阀、两个单向阀均位于腔室内部；总进气口分别与两个二位三通电磁换向阀的进气口连通；每个二位三通电磁换向阀的一个出气口与气囊的充放气口连通，另外一个出气口通过单向阀与外部连通。

3.根据权利要求2所述的水下可调整全方位姿态的潜水机器人，其特征在于：所述气囊上均设有泄压阀。

4.根据权利要求3所述的水下可调整全方位姿态的潜水机器人，其特征在于：所述电池为两个，且分别安装在壳体内的左、右两侧。

5.根据权利要求4所述的水下可调整全方位姿态的潜水机器人，其特征在于：所述呼吸器为两个。

6.根据权利要求5所述的水下可调整全方位姿态的潜水机器人，其特征在于：所述气源采用高压气瓶。

7.根据权利要求6所述的水下可调整全方位姿态的潜水机器人，其特征在于：所述减压阀上安装气压计。

8.根据权利要求7所述的水下可调整全方位姿态的潜水机器人，其特征在于：所述遥控器包括遥控器壳体以及设置在遥控器壳体上的上浮按钮、下潜按钮以及中性浮力按钮。

9.根据权利要求8所述的水下可调整全方位姿态的潜水机器人，其特征在于：所述舵机组件包括舵板和电机，舵板通过连接轴与舵机连接。