CN217436031U - 水下机器人及水下环保系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水下机器人及水下环保系统。其中，水下机器人包括固定架、驱动组件、回收框、机械手和主控仓，驱动组件安装于固定架，驱动组件用于驱使水下机器人在水下移动；回收框包括框体，框体固定于固定架，框体设置有容置槽；机械手安装于固定架，机械手用于抓取杂物并放入容置槽内；主控仓固定于固定架，主控仓分别与驱动组件、机械手电连接，主控仓用于控制驱动组件和机械手的工作状态。操作人员通过主控仓，可以控制水下机器人的移动状态、拾取状态和待机状态，在发现杂物时，驱动组件驱使水下机器人靠近水下杂物，再通过机械手对杂物进行抓取并收入回收框内，完成对杂物的拾取与回收操作。水下环保系统包括上述水下机器人和母船。

Description

水下机器人及水下环保系统

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种水下机器人及水下环保系统。

背景技术

随着社会的快速发展，河流与海洋环境的污染日益严重，但目前的水上环卫水平较为落后，大多依赖于单体人工来清理水面及水下垃圾，效率低下且危险性高，具有较大的局限性，因此，有必要研究一种水下机器人对水下垃圾进行清理。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种水下机器人，能够拾取并回收水下垃圾。

本实用新型还提出一种具有上述水下机器人的水下环保系统。

根据本实用新型的第一方面实施例的水下机器人，包括：

固定架；

驱动组件，所述驱动组件安装于所述固定架，所述驱动组件用于驱使所述水下机器人在水下移动；

回收框，所述回收框包括框体，所述框体固定于所述固定架，所述框体设置有容置槽；

机械手，所述机械手安装于所述固定架，所述机械手用于抓取杂物并放入所述容置槽内；

主控仓，所述主控仓固定于所述固定架，所述主控仓分别与所述驱动组件、所述机械手电连接，所述主控仓用于控制所述驱动组件和所述机械手的工作状态。

根据本实用新型实施例的水下机器人，至少具有如下有益效果：操作人员通过主控仓，可以控制水下机器人的移动状态、拾取状态和待机状态，在发现杂物时，驱动组件驱使水下机器人靠近水下杂物，再通过机械手对杂物进行抓取并收入回收框内，完成对杂物的拾取与回收操作。

根据本实用新型的一些实施例，所述驱动组件包括：

第一推进器，所述第一推进器设置有至少一个，各所述第一推进器的驱动方向沿重力方向设置；

第二推进器，所述第二推进器设置有至少一个，各所述第二推进器固定于所述固定架，各所述第二推进器用于驱使所述水下机器人沿水平方向移动。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二推进器设置有四个，各所述第二推进器的驱动方向与所述主控仓的长度方向的夹角大于零，两个所述第二推进器设置于所述固定架的前端的两侧，另外两个所述第二推进器设置于所述固定架的后端的两侧。

根据本实用新型的一些实施例，述回收框还包括开合门，所述框体的上端设有与所述容置槽连通的开口，所述开合门用于打开或关闭所述开口。

根据本实用新型的一些实施例，所述主控仓内还设置有相机，所述相机用于提供水下机器人的视野。

根据本实用新型的一些实施例，所述主控仓内还设置有监测传感器，所述监测传感器包括水质传感器、水文传感器、海洋高光谱传感器和压力传感器中的一种或几种。

根据本实用新型的一些实施例，所述水下机器人还包括浮块，所述浮块固定于所述固定架。

根据本实用新型的一些实施例，所述水下机器人还包括探照灯，所述探照灯固定于所述固定架。

根据本实用新型的第二方面实施例的水下环保系统，包括本实用新型的第一方面实施例的水下机器人，还包括母船，所述母船包括通讯组件，所述通讯组件用于与所述水下机器人、控制终端进行信号交流与传递。

根据本实用新型实施例的水下环保系统，至少具有如下有益效果：通过应用本实用新型第一方面实施例的水下机器人，可以在水下完成对杂物的拾取和回收操作，并通过母船作为通讯中介，扩大水下机器人的工作范围，进一步实现人机分离。

根据本实用新型的一些实施例，所述母船包括连接线缆，所述连接线缆的一端与所述主控仓电连接，所述连接线缆的另一端与所述通讯组件电连接。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：

图1为本实用新型的第一方面实施例的水下机器人的示意图；

图2为图1中的水下机器人的俯视图。

附图标记：

水下机器人100、回收框110、框体111、容置槽112、过流孔113、开合门114、探照灯120、机械手130、主控仓140、固定架150、浮块160、驱动组件170、第二推进器171、第一推进器172、电池180。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

下面参照说明书附图，描述本实用新型实施例的水下机器人100和水下环保系统，需要说明的是，图2隐藏了回收框110和一部分的固定架150。

参照图1和图2，根据本实用新型的第一方面实施例的水下机器人100，包括固定架150、驱动组件170、回收框110、机械手130和主控仓140，驱动组件170安装于固定架150，驱动组件170用于驱使水下机器人100在水下移动。回收框110包括框体111，框体111固定于固定架150，框体111设置有容置槽112。机械手130安装于固定架150，机械手130用于抓取杂物并放入容置槽112内。主控仓140固定于固定架150，主控仓140分别与驱动组件170、机械手130电连接，主控仓140用于控制驱动组件170和机械手130的工作状态。

具体的，驱动组件170包括常规的水下推进器，通过固定多个水下推进器于固定架150的不同方位，来控制水下机器人100的运动方向。也可以在固定架150上安装有扭转电机，将水下推进器安装于扭转电机的输出端，通过扭转电机控制水下推进器的推进方向，从而实现水下机器人100的运动方向的改变，主控仓140可以内置或者外设有电池180，为水下机器人100提供电力供应。

主控仓140内设置有与操作人员进行信号交流的通讯设备，方便操作人员对水下机器人100的操控，操作人员通过主控仓140，可以控制驱动组件170的移动状态、悬浮状态和休眠状态，控制机械手130的夹取状态、摆动状态和休眠状态，在发现杂物时，驱动组件170驱使水下机器人100靠近水下杂物，再通过机械手130对杂物进行抓取并收入回收框110内，完成对杂物的拾取与回收操作。

参照图1和图2，根据本实用新型的一些实施例，驱动组件170包括第一推进器172和第二推进器171，第一推进器172设置有至少一个，各第一推进器172的驱动方向沿重力方向设置。第二推进器171设置有至少一个，各第二推进器171固定于固定架150，各第二推进器171用于驱使水下机器人100沿水平方向移动。

具体的，第一推进器172控制水下机器人100沿重力方向上的移动，第二推进器171控制水下机器人100在水平方向上的转向、前进和/或后退。

当第一推进器172设置有一个时，第一推进器172设置在水下机器人100的重心沿重力方向的投影上，以确保水下机器人100在重力方向上运动的平稳性。当第一推进器172设置有多个时，可以如图2所示，两个第一推进器172固定于固定架150的左右两端，两个第一推进器172关于水下机器人100的重心中心对称，保证水下机器人100在竖直方向上运动的平稳性，减小水下机器人100因驱动力作用而出现翻转的可能性。第一推进器172也可以设置有三个、四个或者更多的，只要各第一推进器172驱使水下机器人100出现翻转的力互相抵消即可。

当第二推进器171设置有一个时，需要搭配扭转电机一同使用，以改变第二推进器171的驱动方向，需要前进时，第二推进器171的驱动方向沿前后方向设置，当需要转向时，第二推进器171向对应的方向进行偏转，实现方向转变。当第二推进器171设置有两个时，设置于固定架150两相对设置的侧端，两个第二推进器171沿前后方向设置，当需要前进时，同时驱动两个第二推进器171驱使水下机器人100前进，当需要转向时，调节两个第二推进器171的驱动力大小，水下机器人100朝驱动力较小的一端偏转，实现水下机器人100的转向。第二推进器171的数量也可以是三个、四个或者更多的，只要通过调整驱动力大小，水下机器人100能实现平稳移动即可。

参照图2，根据本实用新型的一些实施例，第二推进器171设置有四个，各第二推进器171的驱动方向与主控仓140的长度方向的夹角大于零，两个第二推进器171设置于固定架150的前端的两侧，另外两个第二推进器171设置于固定架150的后端的两侧。

需要说明的是，参照图2，固定架150的前端为水下机器人100设置有机械手130的一端，固定架150的后端为远离机械手130的一端。

具体的，四个第二推进器171以水下机器人100的重心为对称中心，对称设置于固定架150的四角，各第二推进器171的驱动方向与主控仓140的长度方向的夹角呈45°。左前侧的第二推进器171，驱使水下机器人100朝右前侧方向转动；右前侧的第二推进器171，驱使水下机器人100朝左前侧方向转动；右后侧的第二推进器171，驱使水下机器人100朝左后侧的方向转动；左后侧的第二推进器171，驱使水下机器人100朝右后侧的方向转动。当水下机器人100需要向前移动时，驱动左前侧和右前侧的第二推进器171，由于左右方向的驱动力分力互相抵消，水下机器人100只会向前移动，当需要转向时，例如像左侧转向时，关闭左前侧的第二推进器171或者减少其驱动力，水下机器人100受到向左的偏转力较大，水下机器人100向左转动。水下机器人100的向后移动、向右转向的原理与向前移动和向左转动同理。通过将四个第二推进器171分为两组分别设置在水下机器人100的前后两端，实现水下机器人100的前进和后退的驱动分离，提高水下机器人100的灵活性，不需要将水下机器人100调转180°来实现水下机器人的后退操作。

在第一推进器172和第二推进器171的驱动方向上，尽可能避开水下机器人100的主控仓140等元器件，避免第一推进器172和第二推进器171产生的扰流对各元器件造成影响和损坏，保证第一推进器172和第二推进器171的推进效率。

参照图1，根据本实用新型的一些实施例，回收框110设置有过流孔113，过流孔113与容置槽112连通。具体的，当水下机器人100在水下移动时，需要克服水体对水下机器人100的阻力，通过设置过流孔113，水体可以沿过流孔113流过，回收框110不需要整个框面承受水体的阻力，减小了水下机器人100运动时产生的阻力。

参照图1，根据本实用新型的一些实施例，回收框110还包括开合门114，框体111的上端设有与容置槽112连通的开口，开合门114用于打开或关闭开口。通过在回收框110的顶部设置有开合门114，方便工作人员在水下机器人100浮出水面后，对回收框110内的杂物进行清理，不需要将回收框110整个拆下或者倾倒水下机器人100，提高工作效率。

根据本实用新型的一些实施例，主控仓140内还设置有相机，相机用于提供水下机器人100的视野。具体的，相机为云台相机等本领域常规的摄影相机，通过设置相机，为操作人员直接提供水下机器人100的水下视野，方便操作人员操控水下机器人100，并且，当需要拓展图形识别功能来自动识别杂物时，相机的图像为图形识别提供图像基础。

根据本实用新型的一些实施例，主控仓140内还设置有监测传感器，监测传感器包括水质传感器、水文传感器、海洋高光谱传感器和压力传感器中的一种或几种。具体的，通过应用水质传感器、水文传感器和海洋高光谱传感器中的一种或几种，对水下机器人100所处的水体环境进行检测，提供研究数据。通过压力传感器检测水压，可以确定水下机器人100所处的深度，将水下机器人100控制在预计的活动范围内。

参照图1和图2，根据本实用新型的一些实施例，水下机器人100还包括浮块160，浮块160固定于固定架150。具体的，浮块160为水下机器人100提供浮力，使水下机器人100在水下运动时，更容易处于悬浮状态，降低水下推进器在垂直方向上的驱动要求，延长水下推进器的寿命，水下机器人100的上浮操作也更易完成。

参照图1河图2，根据本实用新型的一些实施例，水下机器人100还包括探照灯120，探照灯120固定于固定架150。具体的，探照灯120为水下机器人100提供照明，在黑夜或者水深较大的环境下，水下机器人100依然可以进行环卫工作，提高水下机器人100的适用性。

根据本实用新型的第二方面实施例的水下环保系统，包括本实用新型的第一方面实施例的水下机器人100，还包括母船，母船包括通讯组件，通讯组件用于与水下机器人100、控制终端进行信号交流与传递。通过应用本实用新型第一方面实施例的水下机器人100，可以在水下完成对杂物的拾取和回收操作，并通过母船作为通讯中介，扩大水下机器人100的工作范围，进一步实现人机分离。

根据本实用新型的一些实施例，母船包括连接线缆，连接线缆的一端与主控仓140电连接，连接线缆的另一端与通讯组件电连接。

具体的，连接线缆为通讯线缆或者通讯线缆和供电线缆复合的线缆。由于海水有阻断电磁波传导的特性，使用无线通讯的效果不佳，当水下机器人100在水深较大的海域进行环卫工作时，容易发生信号间断或者信号中断的现象，通过使用连接线缆连接船体和水下机器人100，通过连接线缆进行信号交流，可以保证信号交流的连续性和稳定性，并且，当连接线缆中复合了供电线缆时，可以有效提高水下机器人100的续航，水下机器人100不需要负载过重的电池180，可以舍弃或者装载小号电池180进行备用即可，减小了水下机器人100的重量。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.水下机器人，其特征在于，包括：

固定架；

驱动组件，所述驱动组件安装于所述固定架，所述驱动组件用于驱使所述水下机器人在水下移动；

回收框，所述回收框包括框体，所述框体固定于所述固定架，所述框体设置有容置槽；

机械手，所述机械手安装于所述固定架，所述机械手用于抓取杂物并放入所述容置槽内；

主控仓，所述主控仓固定于所述固定架，所述主控仓分别与所述驱动组件、所述机械手电连接，所述主控仓用于控制所述驱动组件和所述机械手的工作状态。

2.根据权利要求1所述的水下机器人，其特征在于，所述驱动组件包括：

第一推进器，所述第一推进器设置有至少一个，各所述第一推进器的驱动方向沿重力方向设置；

第二推进器，所述第二推进器设置有至少一个，各所述第二推进器固定于所述固定架，各所述第二推进器用于驱使所述水下机器人沿水平方向移动。

3.根据权利要求2所述的水下机器人，其特征在于，所述第二推进器设置有四个，各所述第二推进器的驱动方向与所述主控仓的长度方向的夹角大于零，两个所述第二推进器设置于所述固定架的前端的两侧，另外两个所述第二推进器设置于所述固定架的后端的两侧。

4.根据权利要求1所述的水下机器人，其特征在于，所述回收框还包括开合门，所述框体的上端设有与所述容置槽连通的开口，所述开合门用于打开或关闭所述开口。

5.根据权利要求1所述的水下机器人，其特征在于，所述主控仓内还设置有相机，所述相机用于提供水下机器人的视野。

6.根据权利要求1所述的水下机器人，其特征在于，所述主控仓内还设置有监测传感器，所述监测传感器包括水质传感器、水文传感器、海洋高光谱传感器和压力传感器中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的水下机器人，其特征在于，还包括浮块，所述浮块固定于所述固定架。

8.根据权利要求1所述的水下机器人，其特征在于，还包括探照灯，所述探照灯固定于所述固定架。

9.水下环保系统，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的水下机器人，还包括母船，所述母船包括通讯组件，所述通讯组件用于与所述水下机器人、控制终端进行信号交流与传递。

10.根据权利要求9所述的水下环保系统，其特征在于，所述母船包括连接线缆，所述连接线缆的一端与所述主控仓电连接，所述连接线缆的另一端与所述通讯组件电连接。

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