CN217260616U - 一种水下构筑物探测rov - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及潜水器技术领域，公开了一种水下构筑物探测ROV，包括框架、设置于所述框架顶部的浮体甲板、设置于框架前端的吸附器以及设置于框架后端的推进器，所述吸附器用于为ROV提供在构筑物的壁面上驻留所需的吸附力；所述浮体甲板用于为ROV提供浮力；所述吸附器为水下涡流吸附器。本实用新型的有益效果为可在水下构筑物表面稳定停留且操作简单。

Description

一种水下构筑物探测ROV

技术领域

本实用新型属于潜水器技术领域，涉及一种水下构筑物探测ROV，具体涉及一种水下隐蔽构筑物探测ROV。

背景技术

水下机器人（ROV）作为人类探索海洋环境的主要工具，一直以来受到各国的重视，近年在海洋资源开发、深海探测等方面发挥了重要作用。ROV是目前最成熟、使用最多的无人潜水器，由人员直接操控和母船提供动力能源，突出优点在于作业精度高和作业时间长。随着人类对于水下世界的探索愈发深入，对水下作业产生了更高的要求，特别是港口，码头，桥墩，大坝等水工建筑物及船舶的相关水下作业，需要作业机械或作业人员具有在作业表面驻留的能力，这便要求ROV可以在上述水下构筑物的表面可做稳定驻留。

目前水下悬停定位ROV主要有定位机械臂夹持、动力定位、电磁吸附、推力吸附等几种类型。然而上述水下定点悬停ROV都存在一定缺陷或者使用环境限制，发明专利申请CN113681575A提供了一种面向水下桩基础的有缆检修机器人，可以通过电磁吸附原理实现对水下桩基础的环抱，进而完成水下停留，但其缺点在于受力点存在应力集中，需要寻找强力夹持点防止停驻失败。发明专利申请CN111645831A提出了一种具有爬壁功能的ROV，可以实现在ROV在壁面上的停留与移动，但其对壁面正压力靠推进器产生，表面停留不仅受到推进器功率限制，还要其舵板配合，吸附功能实现复杂，也不够稳定。发明专利CN108313241B提供了一种基于ROV平台的电磁吸附机械臂机器人，其仅适用于结构表面为铁磁性的构筑物，而目前海洋结构物大量使用混凝土结构、轻金属材料、复合材料，大大限制了磁吸附机器人的应用。

因此，研制一种可在壁面稳定吸附的水下隐蔽构筑物探测ROV有重要意义。

实用新型内容

针对现有ROV无法在水下构筑物表面稳定驻留或可实现驻留但操作复杂的缺陷，本实用新型提供了一种水下构筑物探测ROV，可在水下构筑物表面稳定停留且操作简单。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种水下构筑物探测ROV，包括框架、设置于所述框架顶部的浮体甲板、设置于框架前端的吸附器以及设置于框架后端的推进器，所述吸附器用于为ROV提供在构筑物的壁面上驻留所需的吸附力；所述浮体甲板用于为ROV提供浮力；所述吸附器为水下涡流吸附器。

进一步地，所述吸附器设置有4台，分别设置于框架前端的四个角处。

进一步地，所述吸附器包括涡流罩、电机仓、旋转叶片、减速机以及电机；所述旋转叶片、减速机和电机依次抗扭相连接，所述涡流罩固定于所述电机仓的前端，并将所述旋转叶片收容于其内；所述减速机和电机密封收容于电机仓内。

进一步地，所述涡流罩的前端开口处设置有软质胶套，在吸附时，软质胶套可以切合不同形状、不同材料的被吸附表面，保证装置能够自由吸附在任意物体上。

进一步地，所述框架的中部的上部还设置至少1个推进器，所述推进器作穿过浮体甲板设置，并且其叶片为朝上设置；设置于框架中部的推进器用于实现ROV的上浮、下沉以及转向；设置于框架后端的推进器用于实现ROV的前进、后退以及转向。

进一步地，还包括设置于框架上部的电子舱，所述电子舱与吸附器、推进器连接，用于放置ROV整机控制模块单元、配电单元、电机控制单元。

进一步地，还包括姿态传感器、深度计、水下灯、水下摄像头、水下激光扫描仪、测距声呐，所述姿态传感器和深度计用于测量ROV的水下位置信息；所述水下灯用于ROV照明；水下摄像头用于辅助ROV进行水下观测与定位；所述水下激光扫描仪用于对构筑物表面进行探测从而生成构筑物表面的三维点云图像；所述测距声呐用于辅助ROV水下定位和避碰。

进一步地，所述水下激光扫描仪和测距声呐设置于框架的上部，且皆作穿过浮体甲板并伸出浮体甲板设置。

进一步地，所述电子舱有3个，分别为第一电子舱、第二电子舱以及第三电子舱，所述第一电子舱为电机控制单元，分别与吸附器、推进器、第二电子舱以及第三电子舱电性连接，第一电子舱用于控制所有吸附器和所有推进器的启停与转速控制；所述第二电子舱为ROV配电单元，与第三电子舱光电连接，与水下灯电性连接，用于通信和供电；所述第三电子舱为ROV整机控制单元，用于向电机控制单元发送指令、控制姿态传感器、深度计、水下灯、水下激光扫描仪、测距声呐运行。

进一步地，所述浮体甲板上设置有用于脐带缆通过的孔，所述脐带缆一端与第一电子舱连接，另一端与母船连接。

进一步地，所述推进器、深度计、水下灯、水下摄像头、水下激光扫描仪分别通过连接件固定设置在框架上。

进一步地，所述连接件为抱箍，所述抱箍上设置有孔，所述孔用于减轻抱箍的质量。

进一步地，所述吸附器通过抱箍固定在ROV前端的四个角处；ROV中部设置的两台推进器，两台推进器通过抱箍与框架连接；同样，设置于ROV后端的四台推进器也是通过抱箍与框架连接；水下激光扫描仪穿过浮体甲板的上部通过抱箍固定在框架上。

进一步地，为适应推进器与框架的固定位置，所述抱箍设置为Y形抱箍，两推进器尾部用Y字形的抱箍连接后固定在框架上，Y字形的抱箍上设置有横向减轻孔和纵向减轻孔。

进一步地，所述框架上部还设置有吊架，所述吊架用于方便泊放和吊起ROV，吊架作露出浮体甲板设置。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种水下构筑物探测ROV，具备以下有益效果：

（1）本实用新型的ROV，采用搭载水下涡流吸附器作为ROV在水下构筑物表面驻留的解决方案，可在水下构筑物表面稳定停留且操作简单，可显著提高ROV的水下驻留及行动能力、探测能力以及水下作业效率。

（2）本实用新型的ROV解决了传统ROV只可在水下构筑物附近巡游观察，无法贴到构筑物表面进行精细探测的问题，满足一般ROV的水下巡游功能，还可稳定吸附在水下构筑物表面，完成对构筑物表面的精细探测。

（3）本实用新型的ROV采用水下吸附器为ROV提供吸附力，搭载在ROV上的四台吸附器固定在ROV前部，可以为ROV提供足够的吸附力，且四台吸附器在四个角上分布，即使构筑物表面有起伏，只有三个吸附器可与构筑物表面接触，进而将ROV固定在构筑物表面，保证ROV可完成探测工作，且不受构筑物的材料限制，扩大ROV水下作业应用范围。

附图说明

图1为本实用新型ROV的俯视结构示意图；

图2为本实用新型ROV的右视结构示意图；

图3为本实用新型ROV的左视结构示意图；

图4为本实用新型中吸附器1的立体结构示意图；

图5为本实用新型中推进器Y形抱箍的立体结构示意图；

图6为本实用新型ROV码头作业吸附的示意图（图中ROV的视图为主视图）。

图中附图标记的含义为：1-吸附器；11-涡流罩；12-旋转叶片；13-电机仓；14-电性连接端；2-浮体甲板；21-孔；3-第二电子舱；4-推进器；5-吊架；6-第一电子舱；7-测距声呐；8-第三电子舱；9-水下激光扫描仪；10-框架；11-抱箍；111-纵向减轻孔；112-横向减轻孔；12-水下摄像头；13-姿态传感器；14-水下灯；15-深度计；16-码头；161-壁面。

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。

图1至图3所示，本实用新型的探测ROV，包括框架10、设置于框架10顶部的浮体甲板2、设置于框架10前端的吸附器1以及设置于框架10后端的推进器4，吸附器1用于为ROV提供在构筑物的壁面161上驻留所需的吸附力；浮体甲板2用于为ROV提供浮力；吸附器1为水下涡流吸附器。

在本实施例的一种具体实施方式中，吸附器1设置有4台，分别设置于框架10前端的四个角处。4台吸附器1在四个角上分布，即使构筑物表面有起伏，只有3个吸附器1可与构筑物表面接触，进而将ROV固定在构筑物表面，保证ROV可完成探测工作。

如图4所示，在本实施例的一种具体实施方式中，吸附器1包括涡流罩11、电机仓13、旋转叶片12、减速机以及电机；旋转叶片12、减速机和电机依次抗扭相连接，涡流罩11固定于电机仓13的前端，并将旋转叶片12收容于其内；减速机和电机密封收容于电机仓13内；电机舱的尾端设置为电性连接端14，电性连接端14的另一端与第一电子舱电性连接。

在本实施例的一种具体实施方式中，涡流罩11的前端开口处设置有软质胶套，在吸附时，软质胶套可以切合不同形状、不同材料的被吸附表面，保证装置能够自由吸附在任意物体上。

在本实施例的一种具体实施方式中，框架10的中部的上部还设置至少1个推进器4，推进器4作穿过浮体甲板2设置，并且其叶片为朝上设置；设置于框架10中部的推进器4用于实现ROV的上浮、下沉以及转向；设置于框架10后端的推进器4用于实现ROV的前进、后退以及转向。

在本实施例的一种具体实施方式中，还包括设置于框架10上部的电子舱，电子舱与吸附器1、推进器4连接，用于放置ROV整机控制模块单元、配电单元、电机控制单元。

在本实施例的一种具体实施方式中，还包括姿态传感器13、深度计15、水下灯14、水下摄像头12、水下激光扫描仪9、测距声呐7，姿态传感器13和深度计15用于测量ROV的水下位置信息；水下灯14用于ROV照明；水下摄像头12用于辅助ROV进行水下观测与定位；水下激光扫描仪9用于对构筑物表面进行探测从而生成构筑物表面的三维点云图像；测距声呐7用于辅助ROV水下定位和避碰。

在本实施例的一种具体实施方式中，水下激光扫描仪9和测距声呐7设置于框架10的上部，且皆作穿过浮体甲板2并伸出浮体甲板2设置。

在本实施例的一种具体实施方式中，电子舱有3个，分别为第一电子舱6、第二电子舱3以及第三电子舱8，第一电子舱6为电机控制单元，分别与吸附器1、推进器4、第二电子舱3以及第三电子舱8电性连接，第一电子舱6用于控制所有吸附器1和所有推进器4的启停与转速控制；第二电子舱3为ROV配电单元，与第三电子舱8光电连接，与水下灯14电性连接，用于通信和供电；第三电子舱8为ROV整机控制单元，用于向电机控制单元发送指令、控制姿态传感器13、深度计15、水下灯14、水下激光扫描仪9、测距声呐7运行。

需要说明的是，电机控制单元、ROV配电单元以及ROV整机控制单元的控制原理和过程不是本实用新型的改进点；本实用新型所披露的技术方案仅涉及结构的优化，即通过结构的改进实现本实用新型的目的，故控制部分不做赘述。同样地，本实用新型中其它装置的控制过程也不做赘述。

在本实施例的一种具体实施方式中，浮体甲板2上设置有用于脐带缆通过的孔21，脐带缆一端与第一电子舱6连接，另一端与母船连接。

在本实施例的一种具体实施方式中，推进器4、深度计15、水下灯14、水下摄像头12、水下激光扫描仪9分别通过连接件固定设置在框架10上。

在本实施例的一种具体实施方式中，连接件为抱箍11，抱箍11上设置有通孔，通孔用于减轻抱箍11的质量。

在本实施例的一种具体实施方式中，吸附器1通过抱箍11固定在ROV前端的四个角处；ROV中部设置的两台推进器4，两台推进器4通过抱箍11与框架10连接；同样，设置于ROV后端的四台推进器4也是通过抱箍11与框架10连接；水下激光扫描仪9穿过浮体甲板2的上部通过抱箍11固定在框架10上。

在本实施例的一种具体实施方式中，如图5所示，为适应推进器4与框架10的固定位置，抱箍11设置为Y形抱箍11，两推进器4尾部用Y字形的抱箍11连接后固定在框架10上，Y字形的抱箍11上设置有横向减轻孔112和纵向减轻孔111。

在本实施例的一种具体实施方式中，如图1所示，框架10上部还设置有吊架5，吊架5用于方便泊放和吊起ROV，吊架5作露出浮体甲板2设置。

如图6所示，本实用新型的ROV前端的4个吸附器1吸附在码头16的壁面161上，这样ROV可以在壁面161上驻留，以对水下码头16的壁面161进行精细探测。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种水下构筑物探测ROV，其特征在于：包括框架、设置于所述框架顶部的浮体甲板、设置于框架前端的吸附器以及设置于框架后端的推进器，所述吸附器用于为ROV提供在构筑物的壁面上驻留所需的吸附力；所述浮体甲板用于为ROV提供浮力；所述吸附器为水下涡流吸附器。

2.根据权利要求1所述的一种水下构筑物探测ROV，其特征在于：所述吸附器设置有4台，分别设置于框架前端的四个角处。

3.根据权利要求1所述的一种水下构筑物探测ROV，其特征在于：所述吸附器包括涡流罩、电机仓、旋转叶片、减速机以及电机；所述旋转叶片、减速机和电机依次抗扭相连接，所述涡流罩固定于所述电机仓的前端，并将所述旋转叶片收容于其内；所述减速机和电机密封收容于电机仓内。

4.根据权利要求3所述的一种水下构筑物探测ROV，其特征在于：所述涡流罩的前端开口处设置有软质胶套。

5.根据权利要求1所述的一种水下构筑物探测ROV，其特征在于：所述框架的中部的上部还设置至少1个推进器，所述推进器作穿过浮体甲板设置，并且其叶片为朝上设置；设置于框架中部的推进器用于实现ROV的上浮、下沉以及转向；设置于框架后端的推进器用于实现ROV的前进、后退以及转向。

6.根据权利要求1所述的一种水下构筑物探测ROV，其特征在于：还包括设置于框架上部的电子舱，所述电子舱与吸附器、推进器连接，用于放置ROV整机控制模块单元、配电单元、电机控制单元。

7.根据权利要求6所述的一种水下构筑物探测ROV，其特征在于：还包括姿态传感器、深度计、水下灯、水下摄像头、水下激光扫描仪、测距声呐，所述姿态传感器和深度计用于测量ROV的水下位置信息；所述水下灯用于ROV照明；水下摄像头用于辅助ROV进行水下观测与定位；所述水下激光扫描仪用于对构筑物表面进行探测从而生成构筑物表面的三维点云图像；所述测距声呐用于辅助ROV水下定位和避碰。

8.根据权利要求7所述的一种水下构筑物探测ROV，其特征在于：所述水下激光扫描仪和测距声呐设置于框架的上部，且皆作穿过浮体甲板并伸出浮体甲板设置。

9.根据权利要求7所述的一种水下构筑物探测ROV，其特征在于：所述电子舱有3个，分别为第一电子舱、第二电子舱以及第三电子舱，所述第一电子舱为电机控制单元，分别与吸附器、推进器、第二电子舱以及第三电子舱电性连接，第一电子舱用于控制所有吸附器和所有推进器的启停与转速控制；所述第二电子舱为ROV配电单元，与第三电子舱光电连接，与水下灯电性连接，用于通信和供电；所述第三电子舱为ROV整机控制单元，用于向电机控制单元发送指令、控制姿态传感器、深度计、水下灯、水下激光扫描仪、测距声呐运行。

10.根据权利要求9所述的一种水下构筑物探测ROV，其特征在于：所述浮体甲板上设置有用于脐带缆通过的孔，所述脐带缆一端与第一电子舱连接，另一端与母船连接。

Images