CN214729569U - 一种自稳式水下机器人 - Google Patents

Abstract

一种自稳式水下机器人，包括：主体，吸附机构，所述吸附机构包括与所述主体可拆卸连接的固定架、实现伸缩功能的伸缩机构及吸盘装置，所述伸缩机构通过万向球头与所述吸盘装置连接，连接后所述吸盘装置与所述伸缩机构可达到任意角度的连接，作业机构，包括若干个机械臂，所述作业机构运转进行水下施工作业，摄像机构，所述摄像机构观察所述吸附机构及所述作业机构，并将位置反馈给电气仓，使得电气仓内的控制系统对水下机器人的工作状态进行调整。本申请所述的自稳式水下机器人，通过吸附机构实现水下机器人在水下作业时，设备在任意曲面上难以牢靠固定的问题，吸附机构可以任意调整吸附距离，可操作性和实用性强。

Description

一种自稳式水下机器人

技术领域

本实用新型涉及水下作业机器人领域，具体的涉及一种自稳式水下机器人。

背景技术

目前，水下吸附技术是开展水下勘测与作业的关键技术之一，被广泛应用于海洋地质勘测、资源勘探及矿产评估、深海打捞等诸多领域，完成诸如水下取样、水下打捞、水下吸附等多种作业。传统的水下抓取技术多采用机械抓取装置，存在设计复杂以及操作不便等问题，难以适应诸多不规则形状的物体，且有可能对抓取物造成损伤。

随着特种机器人技术的发展，水下爬壁机器人作为一种新的需求应运而生，设计用于在危险、恶劣环境下代替人工进行水下检查与作业的机器人，被广泛应用于核燃料池检测行业、船舶清洗行业以及水利大坝维护行业等，有效可靠的水下吸附技术是水下爬壁机器人得以广泛应用的先决条件。

但是在清淤等工作时，将机器人固定在一个平面更为重要，目前常见的水下爬壁机器人最常见的吸附技术为铁磁吸附技术，利用磁铁或电磁铁间的相互作用产生吸附力，仅适用于铁磁性壁面，较多应用于船舶工业。

综上所述，现有吸附技术结构复杂，不能适应多种结构形态的物件，任有不足之处，不能很好地满足水下机器人的作业需求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的问题是如何弥补上述现有技术的缺陷，

实用新型的技术问题可以通过以下技术方案解决：

一种自稳式水下机器人，包括：

主体，所述主体为水下机器人工作机构；

吸附机构，所述吸附机构包括与所述主体可拆卸连接的固定架、实现伸缩功能的伸缩机构及吸盘装置，所述伸缩机构通过万向球头与所述吸盘装置连接，连接后所述吸盘装置与所述伸缩机构可达到任意角度的连接，

作业机构，包括若干个机械臂，所述作业机构运转进行水下施工作业，

摄像机构，所述摄像机构观察所述吸附机构及所述作业机构，并将位置反馈给电气仓，使得电气仓内的控制系统对水下机器人的工作状态进行调整；

所述吸附机构通过吸盘装置吸附至水下物体上，将主体固定实现位置固定，连接时，通过所述摄像机构对壁面的判断，电气仓对若干个所述吸附机构进行调配，若干个所述伸缩机构根据需要分别调整成各自相应的长度，并通过所述万向球头调整成相应的角度，实现对任意斜度壁面的吸附。

进一步，所述伸缩机构包括位移传感器，所述位移传感器与所述电气仓电连接，将所述伸缩机构的位置反馈给所述电气仓。

进一步，所述吸附机构包括外壳，所述外壳内部包括与所述万向球头连接的连接部，所述连接部与所述万向球头适配，使得所述吸附机构可以与所述万向球头可旋转连接。

进一步，所述吸附机构包括驱动单元及螺旋桨，所述驱动单元与所述螺旋桨电连接

进一步，所述吸附机构包括与壁面接触的吸附罩，所述吸附罩边缘呈喇叭状，增加与壁面的接触面积。

进一步，所述吸附机构包括位于吸附罩及螺旋桨之间的栅格网，和位于所述螺旋桨背部的背部格栅，所述栅格网及所述背部格栅均可任由水流通过；所述驱动单元工作带动所述螺旋桨旋转，水在所述螺旋桨高速旋转下，水流从所述外壳的栅格网进入自所述背部格栅流出，在所述吸附罩处形成负压，实现水下吸附。

进一步，所述摄像机构包括若干台摄像装置和成像声呐，所述摄像装置及所述成像声呐可安装于同一平台，便于快速搜索目标。

进一步，所述吸附罩为硬性橡胶。

进一步，所述吸附机构与所述主体可拆卸连接，所述主体拆卸所述吸附机构后，所述主体可用于其他作业。

进一步，所述吸附机构的数量为若干个，且所述每个吸附机构之间的均可独立工作，所述吸附机构可以安装在主体任意面上。

与现有技术相比，本专利达到的有益效果是：

本申请所述的自稳式水下机器人，通过吸附机构实现水下机器人在水下作业时，设备在任意曲面上难以牢靠固定的问题，吸附机构可以任意调整吸附距离，可操作性和实用性强，且本申请的吸附机构可拆卸，当不需要吸附机构时，还可将吸附机构拆卸，水下机器人的使用效率更高。

附图说明

图1为本申请所述一种自稳式水下机器人的整体外观示意图；

图2为本申请所述一种自稳式水下机器人的侧面外观示意图；

图3为本申请所述一种自稳式水下机器人的另一角度侧面外观示意图；

图4为本申请所述一种自稳式水下机器人的吸盘装置外观示意图；

图5为本申请所述一种自稳式水下机器人的吸盘装置侧面外观示意图；

图6为本申请所述一种自稳式水下机器人的吸盘装置剖视图；

图7为本申请所述一种自稳式水下机器人的吸盘装置；

图8为本申请所述一种自稳式水下机器人的另一状态的吸盘结构。

图中标号

主体1、吸附机构2、固定架21、吸盘装置22、外壳221、连接部2211、螺旋桨222、驱动单元223、栅格网224、背部格栅225、吸附罩226、面板227、伸缩机构23、位移传感器231、万向球头232、作业机构3、摄像机构4。

具体实施方式

以下，基于优选的实施方式并参照附图对本实用新型进行进一步说明。

此外，为了方便理解，放大(厚)或者缩小(薄)了图纸上的各种构件，但这种做法不是为了限制本实用新型的保护范围。

单数形式的词汇也包括复数含义,反之亦然

在本实用新型实施例中的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，本实用新型的描述中，为了区分不同的单元，本说明书上用了第一、第二等词汇，但这些不会受到制造的顺序限制，也不能理解为指示或暗示相对重要性，其在实用新型的详细说明与权利要求书上，其名称可能会不同。

本说明书上的词汇是为了说明本实用新型的实施例而使用的，但不是试图要限制本实用新型。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“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，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的技术人员而言，可以具体理解上述属于在本实用新型中的具体含义。

图1为本申请所述一种自稳式水下机器人的整体外观示意图；图2为本申请所述一种自稳式水下机器人的侧面外观示意图；图3为本申请所述一种自稳式水下机器人的另一角度侧面外观示意图。如图1～图3所示，一种水下机器人，主要用于水下清洁或水下施工作业，其包括主体1，主体1为水下机器人的主要工作机构，主体1上包括作业机构3，包括若干个机械臂，作业机构3是水下施工作业的主要机构。

具体的，本申请所述的作业机构3，包括若干个机械臂，具体的，所述机械臂可以为七轴作业机械臂，实现机械臂水下多角度全方位作业，减少水下作业死角。

所述机械臂的数量可以为2台或多台，其数量根据实际作业需求进行调整。当机械臂的数量为2 台时，所述机械臂均位于主体1正面，工作时两台机械臂共同作业。

本申请所述的一种自稳式水下机器人，其核心作用为使水下机器人可以在任意曲面上停滞，方便水下机器人的作业机构3实施水下施工作业。请参考图1，所述水下机器人还包括吸附机构2和摄像机构4，所述吸附机构2实现了水下机器人与水下工作时曲面吸附连接的功能，而摄像机构4则将水下环境可视化实现，使得作业人员可能根据水下实施环境操作吸附机构2及作业机构3。

图4为本申请所述一种自稳式水下机器人的吸盘装置外观示意图；请参考图4，所述吸附机构2 包括与所述主体1可拆卸连接的固定架21、实现伸缩功能的伸缩机构23及吸盘装置22，伸缩机构23 两端分别连接固定架21和吸盘装置22，所述吸附机构2通过吸盘装置22吸附至水下物体上，将主体1 固定实现位置固定，所述伸缩机构23通过万向球头232与所述吸盘装置22连接，连接后所述吸盘装置 22与所述伸缩机构23可达到任意角度的连接。

所述吸附机构2可以为若干个，每个吸附机构2可以连接在主体1的任意面上，便于实现水下不同方位的作业，具体的，所述吸附机构2可以位于作业机构3的两侧，便于作业机构3工作时实现固定功能，根据具体的情况不同，吸附机构2也可以位于主体1的顶面和底面，实现与于工作时的多个面接触，达到更稳固的工作效果。

所述固定架21和主体1可拆卸连接。

具体的，固定架21上设有孔位，主体1需要安装吸附机构2的位置设有连接孔位，固定架21可以通过螺钉与吸附机构2连接。

当然，可以想象的是，固定架21和主体1之间也可以采用机械领域常见的其他连接方式，其连接方式主要为本领域人员常见的或容易想的保护方式也在本申请的保护范围内，在此不再赘述。

图5为本申请所述一种自稳式水下机器人的吸盘装置侧面外观示意图；图6为本申请所述一种自稳式水下机器人的吸盘装置剖视图；图7为本申请所述一种自稳式水下机器人的吸附机构2。请参考图4～图7，伸缩机构23连接固定架21和吸盘装置22，伸缩机构23实现伸缩功能。

具体的，所述伸缩机构23为液压伸缩臂，所述伸缩机构23和主体1的电气仓电连接，可以通过主体1的控制，伸缩机构3伸长或缩短，实现伸缩功能，可以根据水下作业的不同情况，实际且实时的调整伸缩机构3的位置。

所述伸缩机构23包括位移传感器231，位移传感器231位于伸缩机构23的伸缩臂内部侧壁，与所述伸缩臂固定连接。所述位移传感器231与主体1的电气仓电连接，所述位移传感器231主要用于感知伸缩机构23的位置，并将伸缩机构23的位置反馈给上述主体的电气仓。

所述伸缩机构23还包括和与所述吸盘装置22连接的万向球头232。所述万向球头232与所述伸缩机构23固定连接，连接后，伸缩机构23和万向球头232的位置、距离固定。

请参考图5～图7，所述吸盘装置22位于吸附机构2的最外端，所述吸盘装置22和壁面或者不平整表面接触，实现将水下机器人与前述壁面或不平整表面吸附连接。所述吸盘装置22包括最外侧的外壳221，以及和壁面接触的吸附罩226。

外壳221内部设有螺旋桨222及驱动螺旋桨222的驱动单元223，所述驱动单元223与所述螺旋桨 222机械传动连接。

具体的，所述驱动单元223可以为电机等驱动部件，所述驱动单元223与主体1的电气仓电连接，主体1的电气仓控制驱动单元223，使得驱动单元223带动所述驱动螺旋桨222旋转，所述驱动螺旋桨 222旋转后带动吸盘装置22的外壳内外的压强不同，实现吸附效果。

外壳221的外侧设有栅格网224，外壳221的背面、栅格网224的对立面设有背部格栅225。所述栅格网224位于吸附罩226及螺旋桨222之间，所述栅格网224及所述背部格栅225均可任由水流通过。

具体的，所述螺旋桨222旋转，带动外壳221内部、栅格网224处的水流向背部格栅225处流通，将栅格网224处的水流抽走，由此使得外壳1内外的压强不同。

所述吸盘装置22还包括与壁面接触的吸附罩226，所述吸附罩226位于外壳221边缘、环绕于栅格网224周围。

具体的，所述吸附罩226边缘呈喇叭状，由外壳221处向外扩，由此可以增加与壁面的接触面积，使得吸附更为紧密。

本实施例可选中，优选的，所述吸附罩226为硬性橡胶，硬性橡胶有一定硬度，可以防止吸附罩226在水下随意变形影响吸附效果，同时硬性橡胶也能最大程度地实现与曲面连接时的密封效果，增强吸附功能。

所述外壳221内部还包括与所述万向球头232连接的连接部2211，所述连接部2211与所述万向球头232适配，使得所述吸盘装置22可以与所述万向球头232可旋转连接。

具体的，所述连接部2211伸出与所述外壳221尾部，所述连接部2211内侧包括呈凹陷状，其凹陷弧度与万向球头232的弧度相匹配，两者呈间隙配合，连接部2211的凹陷的深度大于万向球头232 的半径，使凹陷的开口处呈圆形且直径小于万向球头232的直径，使得万向球头232在连接部2211内可以任意旋转且不会脱出，万向球头232可在连接部2211内旋转至理想位置并保持，实现吸附机构2 对壁面的吸附功能。

图8为本申请所述一种自稳式水下机器人的另一状态的吸盘结构，请参图8，本实施例中，本申请所述的吸附机构2上可以设置一个或多个吸盘装置22，其吸盘装置22的数量可以根据实际需求配套更换。

具体的，当所述吸盘装置22为多个时，若干个吸盘装置22与面板227固定连接，面板227的另一侧上设有和万向球头232连接的连接部2211，所述连接部2211的结构与单个吸盘装置22的结构相同，且连接方式也相同，多个吸盘装置22可以增强吸盘机构2的吸附能力，实现更好的吸附效果。

请参考图1～图3，所述摄像机构4位于主体1的多个位置，所述摄像机构4观察所述吸附机构2及所述作业机构3，并将位置反馈给电气仓，使得电气仓内的控制系统对水下机器人的工作状态进行调整。

具体的，所述摄像机构4包括若干台摄像装置和成像声呐，所述摄像装置及所述成像声呐可安装于同一平台，便于快速搜索目标。

具体的，所述摄像装置包括若干台摄像机，摄像机可以安装于作业机构3一侧，也可以安装在主体1作业时的后侧及侧面，摄像装置可以实现水下机器人水下作业可视化。

具体的，所述成像声呐可以包括若干台二维成像声呐和3D成像声呐，成像声呐可以任选前述成像声呐中的一种或两种搭配共同使用，成像声呐可以安装于作业机构3一侧，也可以安装在主体1 作业时的后侧及侧面，摄像装置可以实现水下机器人水下作业全方位感应，便于作业人员的控制，提高吸附功能及作业功能。

所述摄像装置和成像声呐呈模块化安装，将所述摄像装置及所述成像声呐安装于同一平台，装配时将平台与主体1连接，提前安装及使用效率。

本申请的所述水下机器人，所述吸附机构2通过吸盘装置22吸附至水下物体上，将主体1固定实现位置固定，连接时，通过所述摄像机构4对壁面的判断，电气仓对若干个所述吸附机构2进行调配，若干个所述伸缩机构23根据需要分别调整成各自相应的长度，并通过所述万向球头232调整成相应的角度，实现对任意斜度壁面的吸附。

本申请所述的水下机器人，所述吸附机构2与主体1可拆卸连接，当水下工作不需要吸附机构2 时，可将吸附机构2拆卸，其主体1仍然可以进行其他作业，实现机器的兼容性。

以上对本实用新型的具体实施方式作了详细介绍，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也属于本实用新型权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种自稳式水下机器人，其特征在于，包括：

主体(1)，所述主体(1)为水下机器人工作机构；

吸附机构(2)，所述吸附机构(2)包括与所述主体(1)可拆卸连接的固定架(21)、实现伸缩功能的伸缩机构(23)及吸盘装置(22)，所述伸缩机构(23)通过万向球头(232)与所述吸盘装置(22)连接，连接后所述吸盘装置(22)与所述伸缩机构(23)可达到任意角度的连接，

作业机构(3)，包括若干个机械臂，所述作业机构(3)运转进行水下施工作业，

摄像机构(4)，所述摄像机构(4)观察所述吸附机构(2)及所述作业机构(3)，并将位置反馈给电气仓，使得电气仓内的控制系统对水下机器人的工作状态进行调整；

所述吸附机构(2)通过吸盘装置(22)吸附至水下物体上，将主体(1)固定实现位置固定，连接时，通过所述摄像机构(4)对壁面的判断，电气仓对若干个所述吸附机构(2)进行调配，若干个所述伸缩机构(23)根据需要分别调整成各自相应的长度，并通过所述万向球头(232)调整成相应的角度，实现对任意斜度壁面的吸附。

2.根据权利要求1所述的一种自稳式水下机器人，其特征在于，

所述伸缩机构(23)包括位移传感器(231)，所述位移传感器(231)与所述电气仓电连接，将所述伸缩机构(23)的位置反馈给所述电气仓。

3.根据权利要求1所述的一种自稳式水下机器人，其特征在于，

所述吸盘装置(22)包括外壳，所述外壳(221)内部包括与所述万向球头(232)连接的连接部(2211)，所述连接部(2211)与所述万向球头(232)适配，使得所述吸盘装置(22)可以与所述万向球头(232)可旋转连接。

4.根据权利要求3所述的一种自稳式水下机器人，其特征在于，

所述吸盘装置(22)包括驱动单元(223)及螺旋桨(222)，所述驱动单元(223)与所述螺旋桨(222)机械连接传动。

5.根据权利要求4所述的一种自稳式水下机器人，其特征在于，

所述吸盘装置(22)包括与壁面接触的吸附罩(226)，所述吸附罩(226)边缘呈喇叭状，增加与壁面的接触面积。

6.根据权利要求5所述的一种自稳式水下机器人，其特征在于，

所述吸盘装置(22)包括位于吸附罩(226)及螺旋桨(222)之间的栅格网(224)，和位于所述螺旋桨(222)背部的背部格栅(225)，所述栅格网(224)及所述背部格栅(225)均可任由水流通过；所述驱动单元(223)工作带动所述螺旋桨(222)旋转，水在所述螺旋桨(222)高速旋转下，水流从所述外壳(221)的栅格网(224)进入自所述背部格栅(225)流出，在所述吸附罩(226)处形成负压，实现水下吸附。

7.根据权利要求1所述的一种自稳式水下机器人，其特征在于，

所述吸盘装置(22)为多个，多个吸盘装置(22)固定连接于面板，面板的另一侧包括与伸缩机构(23)连接的连接部(2211)。

8.根据权利要求5所述的一种自稳式水下机器人，其特征在于，

所述吸附罩(226)为硬性橡胶。

9.根据权利要求1所述的一种自稳式水下机器人，其特征在于，

所述吸附机构(2)与所述主体(1)可拆卸连接。

10.根据权利要求1所述的一种自稳式水下机器人，其特征在于，

所述吸附机构(2)的数量为若干个，且所述每个吸附机构(2)之间的均可独立工作，所述吸附机构(2)可以安装在主体(1)任意面上。

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