CN211892750U - 一种履带划水式水下探测机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种履带划水式水下探测机器人，包括机器人本体，所述机器人本体的内部固定安装有耐压舱，且机器人本体的前端设置有探照灯，并且机器人本体的顶部安装有推进器，所述机器人本体的边缘处活动安装有履带划水机构，且履带划水机构和机器人本体之间铰接安装有液压杆，并且履带划水机构设置有4个，所述机器人本体内耐压舱的下方设置有动力系统，且动力系统与履带划水机构相互连接。该履带划水式水下探测机器人，解决目前水下机器人无法适应复杂的海底地形的现状，实现机器人在水下浮游，在海底复杂地形上行进，一方面增强了机器人在水下的适应能力，一方面提高了本水下机器人的可操纵性。

Description

一种履带划水式水下探测机器人

技术领域

本实用新型涉及水下作业技术领域，具体为一种履带划水式水下探测机器人。

背景技术

当今，开发海洋蓝色国土，拓展生存和发展空间，已上升为世界沿海各国的国家战略。海洋侦测工程与装备是进行海洋开发、控制、综合管理的基础，集中体现着国家海洋竞争力，同时海洋工程装备技术水平在一定程度上标志着国家综合国力和科技水平。而水下机器人作为人类探索各种水域的一个重要途径也不断得到重视和发展。但是海洋面积广阔，海底环境复杂多变，使人类在研究水下机器人的功能和适用性时，面临着巨大的挑战。

在海洋探测活动中，我们发现传统水下机器人无法适应复杂的海底地形，控制其保持浮游状态不仅消耗能源而且增加了操作的难度。搭载了两种推进系统的水下机器人造价昂贵，增加机器人的复杂程度。基于此现状，我们设计了一款可适应海底地形且简化控制算法、降低操控难度的履带划水式水下机器人，旨在弥补现有水下机器人的不足，为海底探测提供新思路和新方法，作为海底探测方式的补充也可用于海洋工程设备的其他方面。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种履带划水式水下探测机器人，以解决上述背景技术提出传统水下机器人无法适应复杂的海底地形，控制其保持浮游状态不仅消耗能源而且增加了操作的难度，搭载了两种推进系统的水下机器人造价昂贵，增加机器人的复杂程度的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种履带划水式水下探测机器人，包括机器人本体，所述机器人本体的内部固定安装有耐压舱，且机器人本体的前端设置有探照灯，并且机器人本体的顶部安装有推进器，所述机器人本体的边缘处活动安装有履带划水机构，且履带划水机构和机器人本体之间铰接安装有液压杆，并且履带划水机构设置有4个，所述机器人本体内耐压舱的下方设置有动力系统，且动力系统与履带划水机构相互连接，并且机器人本体上设置有机械手和储物盒及声呐传感器。

优选的，所述机器人本体包括把手、浮体和机器人框架，且把手固定安装于机器人框架的顶部中心处，并且浮体设置于机器人框架的顶部。

优选的，所述探照灯和推进器分别安装于浮体的前部活动板和浮体的上部中心位置，且探照灯包括两台LED灯以及两台散光灯组成照明系统，并且推进器包括两个螺旋桨式推进器，并排设置。

优选的，所述履带划水机构包括履带板、主履带、桨片载体、桨片约束滑柱、上桨片、下桨片、履带轮和扭转弹簧，且桨片约束滑柱安装于履带板的滑道上，并且桨片载体固定安装于主履带上，而且上桨片与桨片载体和桨片约束滑柱均为铰接设置，所述下桨片和上桨片尾部铰接，且下桨片和上桨片的铰接位置处安装有自由角度为120°的扭转弹簧，并且下桨片的尾部设置有滚柱。

优选的，所述液压杆与履带划水机构一一对应设置，且液压杆的两端分别与机器人框架和履带板的外壁之间铰接设置。

优选的，所述动力系统包括电池舱、制动器、发动机和传动轴，且传动轴的尾部与履带轮通过键连接。

优选的，所述机械手和储物盒均设置于机器人框架的下部前端，且机械手和储物盒并排设置。

优选的，所述声呐传感器设置于浮体的前端。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该履带划水式水下探测机器人，解决目前水下机器人无法适应复杂的海底地形的现状，工作人员可远程操控上述与机器人框架铰接的液压杆，调整履带姿态，实现机器人在水下浮游，在海底复杂地形上行进，四履带设计一方面增强了机器人在水下的适应能力，一方面提高了本水下机器人的可操纵性。

附图说明

图1为本实用新型立体结构示意图；

图2为本实用新型前视结构示意图；

图3为本实用新型俯视结构示意图；

图4为本实用新型侧面结构示意图；

图5为本实用新型动力系统结构示意图；

图6为本实用新型履带划水机构总装配结构示意图；

图7为本实用新型履带划水机构水中浮游局部结构示意图；

图8为本实用新型扭转弹簧结构示意图；

图9为本实用新型履带划水机构海底行进局部结构示意图；

图10为本实用新型履带划水机构装配局部结构示意图。

图中：1、机器人本体；11、把手；12、浮体；13、机器人框架；2、耐压舱；3、探照灯；4、推进器；5、履带划水机构；51、履带板；52、主履带；53、桨片载体；54、桨片约束滑柱；55、上桨片；56、下桨片；57、履带轮；58、扭转弹簧；6、液压杆；7、动力系统；71、电池舱；72、制动器；73、发动机；74、传动轴；8、机械手；9、储物盒；10、声呐传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-10，本实用新型提供一种技术方案：一种履带划水式水下探测机器人，包括机器人本体1、把手11、浮体12、机器人框架13、耐压舱2、探照灯3、推进器4、履带划水机构5、履带板51、主履带52、桨片载体53、桨片约束滑柱54、上桨片55、下桨片56、履带轮57、扭转弹簧58、液压杆6、动力系统7、电池舱71、制动器72、发动机73、传动轴74、机械手8、储物盒9和声呐传感器10，机器人本体1的内部固定安装有耐压舱2，且机器人本体1的前端设置有探照灯3，并且机器人本体1的顶部安装有推进器4，机器人本体1的边缘处活动安装有履带划水机构5，且履带划水机构5和机器人本体1之间铰接安装有液压杆6，并且履带划水机构5设置有4个，机器人本体1内耐压舱2的下方设置有动力系统7，且动力系统7与履带划水机构5相互连接，并且机器人本体1上设置有机械手8和储物盒9及声呐传感器10。

机器人本体1包括把手11、浮体12和机器人框架13，且把手11固定安装于机器人框架13的顶部中心处，并且浮体12设置于机器人框架13的顶部，方便携带该水下机器人，同时浮体12改善机器人的浮心，便于在水下调整机器人的姿态。

探照灯3和推进器4分别安装于浮体12的前部活动板和浮体12的上部中心位置，且探照灯3包括两台LED灯以及两台散光灯组成照明系统，并且推进器4包括两个螺旋桨式推进器，并排设置，可调节照射角度，安装的散光灯可一定程度上降低光在水中的散射效果，以增强图像质量，当机器人上浮或下潜时可使机器人快速运动，同时，在机器人陷入海底泥沼或沟堑中时可帮助机器人应急脱险，此外，当海底泥土稀软时，可反向推动增强抓地力。

履带划水机构5包括履带板51、主履带52、桨片载体53、桨片约束滑柱54、上桨片55、下桨片56、履带轮57和扭转弹簧58，且桨片约束滑柱54安装于履带板51的滑道上，并且桨片载体53固定安装于主履带52上，而且上桨片55与桨片载体53和桨片约束滑柱54均为铰接设置，下桨片56和上桨片55尾部铰接，且下桨片56和上桨片55的铰接位置处安装有自由角度为120°的扭转弹簧58，并且下桨片56的尾部设置有滚柱，当其接触地面时，可与地面产生相对滚动。

液压杆6与履带划水机构5一一对应设置，且液压杆6的两端分别与机器人框架13和履带板51的外壁之间铰接设置，可控制液压杆6的伸缩来调整履带划水机构5的姿态，实现通过履带划水机构5完成浮游动作，同时可以进一步适应海底的复杂地形。

动力系统7包括电池舱71、制动器72、发动机73和传动轴74，且传动轴74的尾部与履带轮57通过键连接，为机器人的工作提供动力。

机械手8和储物盒9均设置于机器人框架13的下部前端，且机械手8和储物盒9并排设置，拥有采样，协助机器人动作等功能，储物盒9的盖子可控制启闭，防止样品掉落。

声呐传感器10设置于浮体12的前端，可用于探测海底地貌，与耐压舱2中的摄像机配合使用增强机器人的探测能力，耐压舱2头部为透明亚克力半球导流罩，内部设置双目视觉云台摄像机，且在耐压舱2内应布置有光视觉计算机、规划控制计算机，电路板等电子元件，应具备图像预处理功能，包括图像去噪、图像降采样、图像增强等，提高图像质量的同时降低数据的传输量；同时，头部与主体部分用法兰螺栓连接，确保其水密性。

工作原理：在使用该履带划水式水下探测机器人时，首先根据图1-10，将该水下机器人投放至工作海域，在布置在浮体12上部的推进器4的推动下，机器人可实现自由下潜，工作人员可远程操控履带划水机构5和液压杆6控制机器人浮游，改变机器人姿态，耐压舱2头部为透明亚克力导流罩，内置双目视觉摄像机，在探照灯3和内置光视觉计算机的辅助下，可完成较高质量的图像传输工作，便于直观地对海底进行探测，安装在浮体12前部两翼的声呐传感器10也可为海底探测工作提供帮助，安装在机器人框架13内的机械手8可实现对海底样品的采集工作，与机械手8并排设置的储物盒9可暂时保存采集到的样品，而且储物盒9设置可控制启闭的盖子，以方便保存；

本水下机器人在水中浮游时，上桨片55与下桨片56运行至下部自动张开做划水动作，并且可操控液压杆6的伸缩来完成对履带划水机构5调整，实现机器人向各个方向的浮游动作，当履带接触海底时，由于扭转弹簧58的作用上桨片55与下桨片56间的夹角为120°，即下桨片56与地面的夹角为锐角，履带继续前进，在下桨片56末端的滚柱与地面发生相对滚动使扭转弹簧58压紧，此时，上下两个桨片的夹角为60°，下桨片56与地面完全平行接触，实现普通履带的功能，同时，液压杆6仍可协助控制履带划水机构5的姿态，增强本水下机器人在海底复杂地形的越障能力，当海底土质较为松软时，布置在顶端的推进器4可向下推动，增强履带划水机构5的抓地能力。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种履带划水式水下探测机器人，包括机器人本体（1），其特征在于：所述机器人本体（1）的内部固定安装有耐压舱（2），且机器人本体（1）的前端设置有探照灯（3），并且机器人本体（1）的顶部安装有推进器（4），所述机器人本体（1）的边缘处活动安装有履带划水机构（5），且履带划水机构（5）和机器人本体（1）之间铰接安装有液压杆（6），并且履带划水机构（5）设置有4个，所述机器人本体（1）内耐压舱（2）的下方设置有动力系统（7），且动力系统（7）与履带划水机构（5）相互连接，并且机器人本体（1）上设置有机械手（8）和储物盒（9）及声呐传感器（10）。

2.根据权利要求1所述的一种履带划水式水下探测机器人，其特征在于：所述机器人本体（1）包括把手（11）、浮体（12）和机器人框架（13），且把手（11）固定安装于机器人框架（13）的顶部中心处，并且浮体（12）设置于机器人框架（13）的顶部。

3.根据权利要求1所述的一种履带划水式水下探测机器人，其特征在于：所述探照灯（3）和推进器（4）分别安装于浮体（12）的前部活动板和浮体（12）的上部中心位置，且探照灯（3）包括两台LED灯以及两台散光灯组成照明系统，并且推进器（4）包括两个螺旋桨式推进器，并排设置。

4.根据权利要求1所述的一种履带划水式水下探测机器人，其特征在于：所述履带划水机构（5）包括履带板（51）、主履带（52）、桨片载体（53）、桨片约束滑柱（54）、上桨片（55）、下桨片（56）、履带轮（57）和扭转弹簧（58），且桨片约束滑柱（54）安装于履带板（51）的滑道上，并且桨片载体（53）固定安装于主履带（52）上，而且上桨片（55）与桨片载体（53）和桨片约束滑柱（54）均为铰接设置，所述下桨片（56）和上桨片（55）尾部铰接，且下桨片（56）和上桨片（55）的铰接位置处安装有自由角度为120°的扭转弹簧（58），并且下桨片（56）的尾部设置有滚柱。

5.根据权利要求1所述的一种履带划水式水下探测机器人，其特征在于：所述液压杆（6）与履带划水机构（5）一一对应设置，且液压杆（6）的两端分别与机器人框架（13）和履带板（51）的外壁之间铰接设置。

6.根据权利要求1所述的一种履带划水式水下探测机器人，其特征在于：所述动力系统（7）包括电池舱（71）、制动器（72）、发动机（73）和传动轴（74），且传动轴（74）的尾部与履带轮（57）通过键连接。

7.根据权利要求1所述的一种履带划水式水下探测机器人，其特征在于：所述机械手（8）和储物盒（9）均设置于机器人框架（13）的下部前端，且机械手（8）和储物盒（9）并排设置。

8.根据权利要求1所述的一种履带划水式水下探测机器人，其特征在于：所述声呐传感器（10）设置于浮体（12）的前端。

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