CN210882561U - 一种壳体及柔性水下机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水下机器人技术领域，公开了一种壳体及柔性水下机器人，包括依次连接形成腔体的头部和主体，所述主体包括依次密封连接的前壳体、柔性连接部和后壳体，所述前壳体与后壳体通过紧固件固定连接；所述柔性连接部包括可伸缩的罩设于所述紧固件外部的柔性防水罩，所述柔性防水罩的两端分别固定设有第一连接端和第二连接端，所述柔性防水罩过盈压装于所述前壳体和后壳体上以使所述第一连接端与前壳体挤压密封、所述第二连接部与后壳体挤压密封。本实用新型的壳体包括有柔性连接部，使壳体具有收缩以实现左右灵活转弯功能；本实用新型的水下机器人转弯占用空间小，灵活性高。

Description

一种壳体及柔性水下机器人

技术领域

本实用新型涉及水下机器人技术领域，特别是涉及一种壳体及柔性水下机器人。

背景技术

目前，随着国家海洋战略推进，水下机器人在海洋生物研究、海底资源探测以及海洋军事任务等军民两用领域得到了广泛的应用。水下机器人可分为有缆水下机器人和无缆水下机器人两类，有缆水下机器人采用电缆与机器人进行通信，其工作范围受到电缆的限制，无法脱离水面基站的控制实现自主航行；另一种是无缆水下机器人，其具有体积小，运动灵活，机动性能好等优点，能够适应水下复杂多变的环境，因此无缆机器人可用于执行海底管道铺设、水下设备维护、海底扫雷、海洋军事侦察等复杂的民用和军事水下任务。

常见水下机器人系统结构一般是刚性材料，采用刚性材料能够保证其强度，但是刚性材料具有以下的缺点：整体刚性材料生产的水下机器人的灵活性不强，由于水下环境多变，在机器人移动至较小空间或者水下杂物较多的维持时，水下机器人由于其刚性体的结构，其转弯需要整体的翻转，需要的转弯空间大，水下机器人转弯的时候容易撞击周围物品引起机器人壳体的裂纹甚至损坏。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种壳体。

本实用新型的另外一个目的是提供一种柔性水下机器人。

本实用新型要解决的技术问题是：水下机器人转弯需要空间大，转弯不灵活，容易撞击杂物而损坏。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种壳体，包括依次连接形成腔体的头部和主体，所述主体包括依次密封连接的前壳体、柔性连接部和后壳体，所述前壳体与后壳体通过紧固件固定连接；

所述柔性连接部包括可伸缩的罩设于所述紧固件外部的柔性防水罩，所述柔性防水罩的两端分别固定设有第一连接端和第二连接端，所述柔性防水罩过盈压装于所述前壳体和后壳体上以使所述第一连接端与前壳体挤压密封、所述第二连接部与后壳体挤压密封。

作为优选方案，所述第一连接端和第二连接端结构相同；所述前壳体的端部设有柱状的第一凸台，所述第一连接端套设于所述第一凸台上，所述第一连接端挡止于所述凸台的位于壳体纵向的侧面上；所述后壳体的端部设有柱状的第二凸台，所述第二连接端套设于所述第二凸台上，所述第二连接端挡止于所述第二凸台的位于壳体纵向的侧面上。

作为优选方案，所述第一凸台与第一连接端之间、所述第二凸台与第二连接端之间均设有主要一个第一密封圈。

作为优选方案，所述头部包括依次连接的透明罩和导流罩，所述腔体内设有两端分别固定连接所述前壳体与导流罩的平台板，所述前壳体的远离所述柔性连接部的端部固定有连接环，所述导流罩过盈压装于所述连接环与前壳体上，所述连接环与导流罩之间还设有第一密封组件。

作为优选方案，所述连接环包括一体成型的第一连接环和第二连接环，所述第一连接环沿所述壳体的径向延伸，所述第二连接环沿所述壳体的轴向延伸，且所述第一连接环的直径大于第二连接环的直径；

所述导流罩的一端设有与所述连接环匹配的凸沿，所述第一密封组件包括设于所述第一连接环与所述凸沿之间的第二密封圈以及在所述第二连接环与所述凸沿之间依次设置的第三密封圈和第四密封圈。

作为优选方案，所述第二密封圈、第三密封圈和第四密封圈结构相同，所述第二密封圈设有两个用于增加密封性能的波纹面，两个所述波纹面相对设置且分别与所述连接环和导流罩匹配。

作为优选方案，所述导流罩与透明罩之间设有第二密封组件。

作为优选方案，所述透明罩包括锥形的罩体和设置在罩体的一端且沿罩体的径向远离中心线延伸的挡沿，所述导流罩的另外一端罩设于所述罩体上且与所述挡沿匹配，所述第一密封组件包括所述导流罩与罩体之间设置的至少一个第五密封圈。

本实用新型还提供了一种应用上述壳体的柔性水下机器人，包括壳体，所述壳体包括依次连接形成腔体的头部和主体，所述腔体内部设有舵机、电池和控制模块，所述壳体上设有多个平衡推进模块和多个运动推进模块，所述腔体内位于头部附近设有照明摄像模块，所述平衡推进模块、运动推进模块、照明摄像模块、舵机和电池均与控制模块电性连接；所述平衡推进模块用于调整水下机器人的位姿；所述运动推进模块和舵机用于提供推进的动力。

作为优选方案，所述平衡推进模块包括四个均匀设置在壳体上的推进器；所述运动推进模块包括四个均匀设置在壳体上的主推进器；所述照明摄像模块为摄像机。

本实用新型一种壳体与现有技术相比，其有益效果在于：

本实用新型的壳体包括前壳体、后壳体、前壳体与后壳体之间的柔性连接部，柔性连接部的第一连接端与前壳体密封连接，第二连接端与后壳体密封连接，这样在壳体使用的时候，柔性连接部能够在壳体转弯的时候进行一定的收缩，使壳体能够适用于压缩或者转弯等具体工况的使用需求。

本实用新型的水下机器人采用柔性连接部与前壳体和后壳体连接，在水下机器人直线移动或者转弯的时候，利用运动推进模块和平衡推进模块推进水下机器人的移动，利用控制器控制相对应的运动推进模块可以带动前壳体转弯，在壳体转弯时，柔性连接部相对应的一侧拉伸和而另外一侧压缩，这样实现了柔性连接部的柔性转弯，提高水下机器人的灵活性，且减小水下机器人转弯时占用的空间，在机器人移动至较小空间或者水下杂物较多时，避免水下机器人转弯的时候撞击周围杂物引起机器人壳体的裂纹甚至损坏。

附图说明

图1是本实用新型实施例柔性水下机器人的结构示意图；

图2是图1的剖面视图；

图3为图2的局部结构示意图。

图中，1、壳体；11、前壳体；12、后壳体；13、柔性连接部；131、柔型防水罩；132、第一连接端；133、第二连接端；3、舵机；4、电池；5、控制模块；6、运动推进模块；7、平衡推进模块；14、照明摄像模块；15、紧固件；16、导流罩；17、透明罩；18、平台板；20、连接环；201、第一连接环；202、第二连接环；21、第一密封组件； 22、第二密封组件；100、第一密封圈；200、第二密封圈；300、第三密封圈；400、第四密封圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。应当理解的是，本实用新型中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

如图1－3所示，本实用新型实施例优选实施例的一种水下机器人，包括壳体1，壳体1包括依次连接形成腔体的头部和主体，腔体内部设有舵机3、电池4和控制模块5，壳体1的外部安装有四个运动推进模块6，一个运动推进模块由4个推进器组成，壳体1的侧壁上还安装有四个平衡推进模块7，运动推进模块6、平衡推进模块7、舵机3、电池4均与控制模块5电性连接，控制模块5能够控制运动推进模块6、平衡推进模块7和舵机3的开启和关闭；控制模块5为控制器；平衡推进模块7用于调整水下机器人的位姿，运动推进模块6和舵机3用于提供推进的动力；具体的，头部2位于主体的前端，头部2与主体密封连接，主体包括前壳体11、后壳体12以及连接前壳体11和后壳体12的柔性连接部13，柔性连接部13由弹性材料制成，例如可以为橡塑材料，柔性连接部13具有伸缩性能；四个运动推进模块6均匀且相对的分布在壳体4的外表面，且在壳体的相对的两侧相对布置。在水下机器人直线移动的时候，四个运动推进模块6可以同时启动，用于推动水下机器人的移动，在水下机器人需要转弯的时候，位于水下机器人一侧的运动推进模块6启动，与其相对侧的两个运动推进模块关闭，这样水下机器人受到壳体一侧的推进力，配合舵机运动，使水下机器人转弯，同时使柔性连接部13相对应的收缩和伸长，这样便于水下机器人的转弯，提高水下机器人的转弯的灵活性。

其中，腔体内位于头部2附近还设有照明摄像模块14，用于在水下机器人移动过程中提供照明以及及时的图像传输给工作人员。

具体的，平衡推进模块7包括四个均匀设置在壳体上的推进器；运动推进模块6包括四个均匀设置在壳体上的主推进器；照明摄像模块14为摄像机。

本实施例中，前壳体11与后壳体12的内部通过紧固件15固定连接，以增强壳体的强度，避免前壳体11与后壳体12的分离，具体的，后壳体12的一端焊接固定有连接板，前壳体11的相对的一端固定有支耳，支耳与连接板通过螺栓固定连接。柔性连接部13包括可伸缩的罩设于紧固件15外部的柔性防水罩131，柔性防水罩131的直径与前壳体11和后壳体12的直径匹配，柔性防水罩131的两端过盈套装在其相应的前壳体11和后壳体12上，具体的，柔性防水罩的两端分别固定设有第一连接端132和第二连接端133，前壳体11的端部设有柱状的第一凸台，第一连接端132套设于所述第一凸台上且与前壳体11 密封连接，第一连接端132挡止于第一凸台的位于壳体1纵向的侧面上；后壳体12的端部设有柱状的第二凸台，第二连接端133套设于所述第二凸台上且与后壳体12密封连接，第二连接端133挡止于所述第二凸台的位于壳体纵向的侧面上。

进一步的，参考图2所示，第一凸台与第一连接端132之间、第二凸台与第二连接端133之间均设有至少一个第一密封圈100，具体的，第一密封圈100包括有两个，相对应的前壳体11和后壳体12的凸台上预留有凹槽，第一密封圈100安装在凹槽内，两个第一密封圈100 分别安装在凸台的位于壳体1轴向的一侧面上和位于壳体1的纵向一侧面上，这样在前壳体11的凸台上与第一连接端之间、以及后壳体12 的凸台与第二连接端之间的均形成两层密封，且由于凸台的两个侧面成夹角设置，一般为直角，这样两层密封能够使海水穿过第一层密封之后经过直角才能进入到第二层密封，这样两个第一密封圈100以及凸台的直角能够增加壳体1与柔性连接部13的密封性能。

本申请中，头部包括依次连接的透明罩17和导流罩16，导流罩 16与前壳体11密封连接，其中，腔体的前端内设有两端分别固定连接所述前壳体11与导流罩16的平台板18，平台板18的两端分别与前壳体11和透明罩17固定连接，具体为焊接或者螺栓连接；前壳体11与导流罩16之间具有连接环20，透明罩17为与壳体1匹配的圆柱状的壳体，透明罩17的两端过盈压装于连接环20与前壳体11上，由于导流罩16在水下机器人移动的过程中具有导流作用，对其密封性能要求较高，故在连接环20与导流罩16之间还设有第一密封组件21。第一密封组件21用于密封前壳体11与导流罩16。

参考图3所示，连接环20包括一体成型的第一连接环201和第二连接环202，第一连接环201沿壳体1的径向延伸，第二连接环202 沿壳体1的轴向延伸，且第一连接环201的直径大于第二连接环202 的直径；第一连接环201与第二连接环202垂直设置，相对应的，导流罩16的一端设有与连接环20匹配的凸沿，第一密封组件21包括设于所述第一连接环201与凸沿之间的第二密封圈200以及在第二连接环202与凸沿之间依次设置的第三密封圈300和第四密封圈400，第二密封圈200、第三密封圈300和第四密封圈400结构均相同。这样第二密封圈200、第三密封300圈和第四密封圈400形成密封前壳体11和导流罩的三层密封。若与海水接触密封圈出现泄漏，海水经过第二密封圈200之后经过90°转弯到达第三密封圈300位置，有效的降低其摩擦阻力，且海水作用到第三个密封圈300的压力就会减小，此时密封结构形成了二级密封，密封性能提高。少部分海水能侵透第三个密封圈300而到达第四密封圈400，而侵透第四个密封圈400的海水在密封结构正常条件下是可以忽略不计。

由于密封圈在长期受高压强下容易出现变形，为尽可能减少密封圈的变形以降低泄漏，密封圈受压向低压力侧移动经分析得到的原因是密封圈与两压紧面接触面为平面，摩擦力小，导致受压发生移动。将两压紧面改进，第二密封圈200、第三密封圈300和第四密封圈400 均设有两个用于增加密封性能的波纹面，两个波纹面相对设置且分别与连接环20和导流罩16匹配，密封结构压紧密封时，密封圈的上、下部分嵌入到波浪形凹处，此时可把海水作用在密封圈上部的压力进行分解，缓解压力集中，增加摩擦力以及密封圈的抗变形能力和使用寿命。

为进一步加强壳体的密封，导流罩16与透明罩17之间设有第二密封组件22。透明罩17包括锥形的罩体和设置在罩体的一端且沿罩体的径向远离中心线延伸的挡沿，所述导流罩16的另外一端罩设于所述罩体上且与所述挡沿匹配，第二密封组件22包括所述导流罩16与罩体之间设置的至少一个第五密封圈。

现有的水下机器人壳体一般选择铝合金较多，但铝合金硬度与强度不足，一旦发生碰撞，容易出现结构的变形甚至损坏，表面容易被海水腐蚀损坏，因此本申请的壳体在铝合金材质的表面进行强化研磨处理，把铝合金表面硬度由原来的5HRC左右提升至最高18HRC左右，增加其硬度与耐腐蚀性。

本申请的水下机器人当需要转弯或调头时，舵机执行命令并配合前壳体11的主推进器的差速推进，前舱实现自身转弯(左右旋转角度最大为30°)；转弯角度满足工作要求后，舵机反方向转动，调整后壳体12位置直至主体在同一方向下运动，舵机进入自锁状态。

本实用新型的水下机器人采用柔性连接部13与前壳体11和后壳体 12连接，在水下机器人直线移动或者转弯的时候，利用运动推进模块和平衡推进模块推进水下机器人的移动，利用控制器控制相对应的运动推进模块可以带动前壳体11转弯，在壳体1转弯时，柔性连接部13相对应的一侧拉伸和而另外一侧压缩，这样实现了柔性连接部13的柔性转弯，提高水下机器人的灵活性，且减小水下机器人转弯时占用的空间，在机器人移动至较小空间或者水下杂物较多时，避免水下机器人转弯的时候撞击周围杂物引起水下机器人壳体1的裂纹甚至损坏。其本实用新型的壳体包括前壳体11、后壳体12和前壳体11与后壳体12之间的柔性连接部13，柔性连接部13的第一连接端与前壳体11密封连接，第二连接端与后壳体12密封连接，这样在壳体使用的时候，柔性连接部13能够在壳体转弯的时候进行一定的收缩，使壳体能够适用于压缩或者转弯能具体工况的使用需求。

本实用新型的壳体的实施例，壳体的实施例与上述水下机器人中的壳体的结构相同，在次不在赘述。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通计数人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种壳体，其特征在于，包括依次连接形成腔体的头部和主体，所述主体包括依次密封连接的前壳体、柔性连接部和后壳体，所述前壳体与后壳体通过紧固件固定连接，所述柔性连接部的伸缩以使所述前壳体与后壳体柔性转弯；

所述柔性连接部包括可伸缩的罩设于所述紧固件外部的柔性防水罩，所述柔性防水罩的两端分别固定设有第一连接端和第二连接端，所述柔性防水罩过盈压装于所述前壳体和后壳体上以使所述第一连接端与前壳体挤压密封、所述第二连接端与后壳体挤压密封。

2.根据权利要求1所述的壳体，其特征在于：所述第一连接端和第二连接端结构相同；所述前壳体的端部设有柱状的第一凸台，所述第一连接端套设于所述第一凸台上，所述第一连接端挡止于所述凸台的位于壳体纵向的侧面上；所述后壳体的端部设有柱状的第二凸台，所述第二连接端套设于所述第二凸台上，所述第二连接端挡止于所述第二凸台的位于壳体纵向的侧面上。

3.根据权利要求2所述的壳体，其特征在于：所述第一凸台与第一连接端之间、所述第二凸台与第二连接端之间均设有至少一个第一密封圈。

4.根据权利要求1所述的壳体，其特征在于：所述头部包括依次连接的透明罩和导流罩，所述腔体内设有两端分别固定连接所述前壳体与导流罩的平台板，所述前壳体的远离所述柔性连接部的端部固定有连接环，所述导流罩过盈压装于所述连接环与前壳体上，所述连接环与导流罩之间还设有第一密封组件。

5.根据权利要求4所述的壳体，其特征在于：所述连接环包括一体成型的第一连接环和第二连接环，所述第一连接环沿所述壳体的径向延伸，所述第二连接环沿所述壳体的轴向延伸，且所述第一连接环的直径大于第二连接环的直径；

所述导流罩的一端设有与所述连接环匹配的凸沿，所述第一密封组件包括设于所述第一连接环与所述凸沿之间的第二密封圈以及在所述第二连接环与所述凸沿之间依次设置的第三密封圈和第四密封圈。

6.根据权利要求5所述的壳体，其特征在于：所述第二密封圈、第三密封圈和第四密封圈结构相同，所述第二密封圈设有两个用于增加密封性能的波纹面，两个所述波纹面相对设置且分别与所述连接环和导流罩匹配。

7.根据权利要求6所述的壳体，其特征在于：所述导流罩与透明罩之间设有第二密封组件。

8.根据权利要求7所述的壳体，其特征在于：所述透明罩包括锥形的罩体和设置在罩体的一端且沿罩体的径向远离中心线延伸的挡沿，所述导流罩的另外一端罩设于所述罩体上且与所述挡沿匹配，所述第二密封组件包括所述导流罩与罩体之间设置的至少一个第五密封圈。

9.一种应用权利要求1－7任一项所述的壳体的柔性水下机器人，其特征在于：包括壳体，所述壳体包括依次连接形成腔体的头部和主体，所述腔体内部设有舵机、电池和控制模块，所述壳体上设有多个平衡推进模块和多个运动推进模块，所述腔体内位于头部附近设有照明摄像模块，所述平衡推进模块、运动推进模块、照明摄像模块、舵机和电池均与控制模块电性连接；所述平衡推进模块用于调整水下机器人的位姿；所述运动推进模块和舵机用于提供推进的动力。

10.根据权利要求9所述的柔性水下机器人，其特征在于：所述平衡推进模块包括四个均匀设置在壳体上的推进器；所述运动推进模块包括四个均匀设置在壳体上的主推进器；所述照明摄像模块为摄像机。

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