CN214608006U

CN214608006U - 一种基于机械视觉的高通过性水下机器人

Info

Publication number: CN214608006U
Application number: CN202022566597.XU
Authority: CN
Inventors: 林海燕; 王皓
Original assignee: Tianjin Maritime College
Current assignee: Tianjin Maritime College
Priority date: 2020-11-09
Filing date: 2020-11-09
Publication date: 2021-11-05
Anticipated expiration: 2030-11-09

Abstract

本发明创造提供了一种基于机械视觉的高通过性水下机器人，包括本体，在本体顶端设有横向的顶槽，在本体底部设有底槽；所述顶槽内对称安装有左推进机构和右推进机构，在左推进机构前端安装有左探头，在右推进机构前端安装有右探头；所述本体底部两端对称安装有前清理装置和后清理装置，所述本体前端内嵌安装有前置探头，后端内嵌安装有后置探头。本发明创造结构设计合理，投入水下后，所设置的前、后、左、右四个探头可同时发挥视频图像采集功能，将水下影像实时展现给工作人员，为操控进行清理作业或水下探测作业提供直观可靠的信息反馈，可以利用前、后切割刀进行清障，保证机器人行进路线畅通。

Description

一种基于机械视觉的高通过性水下机器人

技术领域

本发明创造属于机械视觉技术领域，尤其是涉及一种基于机械视觉的高通过性水下机器人。

背景技术

水下机器人是一种工作于水下的极限作业机器人，由于水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为一种重要的工具，无论是进行水下探测、或是对船舶表面进行清理，都需要应用到水下机器人。常见的无人遥控潜水器主要有：有缆遥控潜水器和无缆遥控潜水器两种，其中有缆遥控潜水器又分为水中自航式、拖航式和能在海底结构物上爬行式三种。虽然机器人自身功能已经较为强大，能够实现水下探测或船舶清理等特定的功能，但是，有水下环境复杂，现有的水下机器人机械视觉能力参差不齐，无法给水面上的控制人员提供足够的信息反馈，尤其是在水下作业过程中，机器人通过性较差，容易被障碍物体阻挡，甚至是被海藻等缠绕住，影响机器人安全使用，容易造成损失，因此，亟需进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种基于机械视觉的高通过性水下机器人。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种基于机械视觉的高通过性水下机器人，包括本体，在本体顶端设有横向的顶槽，在本体底部设有底槽；

所述顶槽内对称安装有左推进机构和右推进机构，在左推进机构前端安装有左探头，在右推进机构前端安装有右探头；

所述本体底部两端对称安装有前清理装置和后清理装置，在底槽内安装有用于驱动前清理装置伸出的前推进机构、以及用于驱动后清理装置伸出的后推进机构；

所述本体前端内嵌安装有前置探头，后端内嵌安装有后置探头。

进一步，所述前清理装置包括滑动安装在本体上的前滑杆，在前滑杆外伸出本体的一端设有前割刀。

进一步，前割刀包括前刀架，在前刀架上安装有弧状的前刀体。

进一步，所述后清理装置包括滑动安装在本体上的后滑杆，在后滑杆外伸出本体的一端设有后割刀。

进一步，后割刀包括后刀架，在后刀架上安装有弧状的后刀体。

进一步，所述本体外围设有防护圈，该防护圈与本体间通过支撑结构连接，支撑体结构包括本体左前侧的左前支撑体、右前侧的右前支撑体、左后侧的左后支撑体、以及右后侧的右后支撑体。

进一步，所述防护圈采用橡胶或碳纤维材料制作。

相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：

本发明创造结构设计合理，投入水下后，所设置的前、后、左、右四个探头可同时发挥视频图像采集功能，将水下影像实时展现给工作人员，为操控进行清理作业或水下探测作业提供直观可靠的信息反馈，当遇到障碍物体时，可缩回左右两侧的探头，尽可能使左、右探头贴近本体，提高通过性，同时，还可以利用前、后切割刀进行清障，保证机器人行进路线畅通。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造的结构示意图；

图2为图1中前、后、左、右推进机构收缩状态下的示意图；

图3为本发明创造实施例中设有防护圈时的示意图；

图4为图3中前、后、左、右推进机构收缩状态下的示意图；

图5为本发明创造实施例中前清理装置部分的示意图。

附图标记说明：

1-本体；2-顶槽；3-底槽；4-左推进机构；5-右推进机构；6- 左探头；7-右探头；8-前清理装置；9-左前支撑体；10-前推进机构； 11-右后支撑体；12-前置探头；13-前滑杆；14-前割刀；15-前刀架； 16-前刀体；17-防护圈；18-右前支撑体。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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创造和简化描述，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创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

一种基于机械视觉的高通过性水下机器人，如图1至5所示，包括本体1，在本体顶端设有横向的顶槽2，在本体底部设有底槽3；所述顶槽内对称安装有左推进机构4和右推进机构5，在左推进机构前端安装有左探头6，在右推进机构前端安装有右探头7；

所述本体底部两端对称安装有前清理装置8和后清理装置9，在底槽内安装有用于驱动前清理装置伸出的前推进机构10、以及用于驱动后清理装置伸出的后推进机构11。前推进机构可向本体前侧推动前清理装置动作，对前侧障碍物体进行切割、清障，前推进机构主要用于前行时的清障，提高通过性。后推进机构可向本体后侧推动后清理装置动作，对后侧障碍物进行切割、清障，后推进机构主要用于后退时的清障，提高通过性。

需要说明的是，各附图中的各探头、各清理装置以及推进机构均为示意性表达，其尺寸大小并不作具体限定，本领域技术人员根据实际需要，为满足相应的使用需求，进行尺寸的结构设计即可。

左探头和右探头优选采用现有技术中的360°全景视频采集摄像头，本机器人设置有前、后探头，再加上左、右探头，视频图像采集功能强大，无死角。需要说明的是，在遇到障碍物体时，可以缩回左推进机构/右推进机构，使左探头、右探头收回，减小机器人横向宽度，有效提高了通过性。之所以设置前、后探头，不仅仅是为了左、右探头缩回时对机器人行进进行指引，同时，还可以在左、右探头使用过程中，避免左、右探头可能存在的盲区。

为了保证机器人作业时可视可控，通常，在本体前端内嵌安装有前置探头12，在本体后端内嵌安装有后置探头，当机器人投入水下后，水上的工作人员可实施根据前置探头及后置探头的视频图像来进行操控和调整，可方便避开障碍物，遇到海藻或是缠绕物时，还可以通过控制相应侧的割刀进行清理。需要说明的是，由于前置探头和后置探头均采用内嵌式设计，能够有效保护探头，避免磕碰损坏。

在一个可选的实施例中，上述前清理装置包括滑动安装在本体上的前滑杆13，在前滑杆外伸出本体的一端设有前割刀14。通常，前割刀包括前刀架15，在前刀架上安装有弧状的前刀体16。

与前割刀结构相同，上述后清理装置包括滑动安装在本体上的后滑杆，在后滑杆外伸出本体的一端设有后割刀。后割刀包括后刀架，在后刀架上安装有弧状的后刀体。至于滑杆为一根还是对称设置的多个，本领域技术人员根据需要进行设计即可，在此不作具体限定。本体上可以设计出供前/后滑轨滑动的滑槽(或其它滑动配合结构)，保证滑杆能稳定的与本体滑动配合，不易晃动即可。

前、后刀体的弧形结构向前侧凸出，且刀刃设计在弧形刀体的前侧，即，前割刀在前推进机构的推动下向本体前端伸出，刀刃会隔端本体前端海藻、缠绕物等障碍物，如果障碍物较多，则可以通过本体上下移动，在不同高度位置处多次伸出前割刀，实现清障操作。

上述本体外围设有防护圈17，该防护圈与本体间通过支撑结构连接，支撑体结构包括本体左前侧的左前支撑体9、右前侧的右前支撑体18、左后侧的左后支撑体、以及右后侧的右后支撑体10。防护圈通常在前、后、左、右推进机构收缩状态下能全面的对机器人进行防护，避免磕碰损伤部件。

作为举例，防护圈采用橡胶材料制作，在机器人碰触到礁石或船体等物体上时，会形成较好的缓冲，作为另一种可选的实施方式，防撞器可以采用碳纤维复合材料(比如，赛车上的碳纤维复合材料)制作，强度高，不易损坏。

在一个可选的实施例中，各个支撑体可以采用橡胶材料或其它具有一定形变能力的材料制作(如弹簧钢、尼龙等)，在机器人产生碰撞力的时候，允许支撑体产生一定的形变，也允许防护圈本身产生一定的形变或位移(在有限范围内)，使防护圈能够发挥出更佳的防护性能，最大限度保障机器人的安全，避免损坏。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims

1.一种基于机械视觉的高通过性水下机器人，其特征在于：包括本体，在本体顶端设有横向的顶槽，在本体底部设有底槽；

2.根据权利要求1所述的一种基于机械视觉的高通过性水下机器人，其特征在于：所述前清理装置包括滑动安装在本体上的前滑杆，在前滑杆外伸出本体的一端设有前割刀。

3.根据权利要求2所述的一种基于机械视觉的高通过性水下机器人，其特征在于：所述前割刀包括前刀架，在前刀架上安装有弧状的前刀体。

4.根据权利要求1所述的一种基于机械视觉的高通过性水下机器人，其特征在于：所述后清理装置包括滑动安装在本体上的后滑杆，在后滑杆外伸出本体的一端设有后割刀。

5.根据权利要求4所述的一种基于机械视觉的高通过性水下机器人，其特征在于：所述后割刀包括后刀架，在后刀架上安装有弧状的后刀体。

6.根据权利要求1所述的一种基于机械视觉的高通过性水下机器人，其特征在于：所述本体外围设有防护圈，该防护圈与本体间通过支撑结构连接，支撑体结构包括本体左前侧的左前支撑体、右前侧的右前支撑体、左后侧的左后支撑体、以及右后侧的右后支撑体。

7.根据权利要求6所述的一种基于机械视觉的高通过性水下机器人，其特征在于：所述防护圈采用橡胶或碳纤维材料制作。