CN219927949U - 一种水下资源探索装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种水下资源探索装置，包括舱体，该舱体两侧壁外部对称铰接有左鳍板和右鳍板，在舱体的尾部铰接有尾板，舱体的前部设置有探索机构，舱体的底部设置有升降机构，以及在舱体内部设置有动力机构。该水下探索装置设置舱体在水中行进，解决水下环境复杂而对人工在水下中行进存在的较大难度，与水下接触存在水源污染，以及存在水下压强过大的问题，提高资源探索的自控化操作，降低人工操作的难度及伤害。通过摄像头来收集水下资源信息，控制机械结构在水下行进、资源与水质的探索，对于当前区域的地形情况以及水下位置进行记录；超声探测器可定向的探测出一定范围内的水下资源，在人工危险或不便区域进行探索。

Description

一种水下资源探索装置

技术领域

本申请涉及机器人水下资源探索领域，尤其涉及一种水下资源探索装置。

背景技术

随着陆地资源日益枯竭，人们把目光投向了拥有丰富资源和巨大开发价值的海洋，这使得水下作业任务发生了很大变化，提出了许多新的要求。原有的水下检测、作业、运载装置难以满足复杂水下作业任务的需求，加速了水下机器人的研发工作。

目前因海洋中环境复杂，包括洋流环境、水下压力、水下生物等，对人类进行海洋探索存在一定的难度，尤其是深海领域中的研究探索。

发明内容

针对上述存在的问题，本申请旨在提供一种水下资源探索装置，其在水中行进的姿态，能够适应于在狭窄、复杂和动态的水下环境中进行水下作业，代替人工在复杂危险水下环境作业，提高水下探测作业的广泛性。

为了实现上述目的，本申请所采用的技术方案如下：一种水下资源探索装置，其特征在于，包括舱体，该舱体两侧壁外部对称铰接有左鳍板和右鳍板，在舱体的尾部铰接有尾板，舱体的前部设置有探索机构，舱体的底部设置有升降机构，以及在舱体内部设置有动力机构。

优选的，所述动力机构包括与左鳍板和右鳍板内侧壁均水平铰接连接的连杆，该每个连杆端部沿周向滑动连接有偏心轮，所述偏心轮内穿设有驱动杆，每个驱动杆均连接有驱动电机。

优选的，所述动力机构还包括与右鳍板的驱动杆和尾板之间连接的驱动连杆。

优选的，所述升降机构为在所述舱体底部沿其长度方向间距设置的叶轮，以及与每个叶轮连接的驱动电机。

优选的，所述探索机构包括设置在舱体前端的嘴体，其内设置有与行进前方贯通的摄像头，并在舱体底部设置有。

优选的，所述摄像头为圆形结构，在嘴体的前端设置有贴合摄像头表面往复转动的清洁罩。

本申请的有益效果是：该水下探索装置设置的舱体在水中行进，解决水下环境复杂而对人工在水下中行进存在的较大难度，与水下接触存在水源污染，以及存在水下压强过大的问题，提高资源探索的自控化操作，降低人工操作的难度及伤害。

通过摄像头来收集水下资源信息，控制机械结构在水下行进、资源与水质的探索，对于当前区域的地形情况以及水下位置进行记录；通过超声探测器可定向的探测出一定范围内的水下资源，在人工危险或不便区域进行探索。水下作业时减少水质监测时对环境的影响，适应于在狭窄、复杂和动态的水下环境中进行水下作业，提高目前人工作业的广泛性和安全性。

附图说明

图1为本申请水下资源探索装置整体及内部结构图。

图2为本申请动力机构(连杆与偏心轮连接结构)图。

图3为本申请嘴体部分结构放大图。

图中：驱动电机-12；主动齿-13；从动齿-14；斜向摇杆-15；U型板-16；摆动杆-17；转杆-18；嘴板-19；腰型环板-20；驱动柱-61。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图和实施例对本申请的技术方案做进一步的描述。

参照附图1～3所示的一种水下资源探索装置，包括舱体1，该舱体1两侧壁外部对称铰接有左鳍板21和右鳍板(图中未示出)，在舱体1的尾部铰接有尾板3，在舱体1内部设置有动力机构。通过动力机构控制左鳍板21和右鳍板各自与鱼舱1外壁的铰接转动状态(具体为铰接转动速率)，以实现舱体1转向。而通过动力机构控制尾板3的左右偏摆速率，即调节舱体1的行进速度。通过该舱体1的整体结构实现在水下的行进。

具体的，如图1-2所示，所述动力机构包括与左鳍板21和右鳍板内侧壁均水平铰接连接的连杆4，该连杆4优选滑动穿设在舱体1的外侧壁中。每个连杆4端部沿周向滑动连接有偏心轮5，如图2所示，偏心轮5内侧开设有凹槽5a，连杆4端部垂直嵌入在该凹槽5a中，偏心轮5内穿设有驱动杆6，每个驱动杆6均连接有驱动电机12，优选的在驱动电机输出端和驱动杆6上设置有相互啮合的主动齿13和从动齿14。通过驱动电机驱动带动驱动杆6及偏心轮5的偏心转动，连杆4在舱体1侧壁的限位下沿偏心轮5的凹槽5a作相较于舱体1侧壁的水平往复运动，根据每侧与左鳍板21和右鳍板连接的驱动电机以不同的转速驱动，实现左鳍板21和右鳍板的摆动差，即可实现舱体1的转向。而在直线行进时，则保持左鳍板21和右鳍板相同的摆动速率。通过对左鳍板21和右鳍板的单独控制可以保持舱体的平衡。优选的，在舱体1内设置有电子陀螺仪，以检测及反馈舱体的行进姿态。同时还设置有GPS(图中未示出)，以实时获得舱体1的水下位置。

为配合左鳍板21和右鳍板增强舱体1前进的驱动力，如图1所示，所述动力机构还包括与右鳍板的驱动杆6连接的摇杆机构，具体结构包括与右鳍板的驱动杆6连接的斜向摇杆15，斜向摇杆端部转动连接的U型板16，以及与U型板铰接连接的摆动杆17，所述摆动杆竖直转动设置在舱体1内，尾板3与摆动杆连接。通过右鳍板的驱动电机在驱动右鳍板往复摆动的同时驱动尾板3的往复摆动，以辅助左鳍板21和右鳍板增强舱体1前进动力，从而控制舱体1的行进速度。

为实现舱体1的升降，如图1所示，舱体1的底部设置有升降机构，具体结构包括在所述舱体1底部沿其长度方向间距设置的叶轮7，以及与每个叶轮7连接的驱动电机(图中未示出)。通过驱动电机控制每个叶轮7的旋转速度实现舱体1的升降，而单独控制每个驱动电机及叶轮7的旋转并形成转速差，即可实现舱体1的俯仰姿态。

在上述舱体1整体实现水下灵活行进的基础上，为实现水下探测功能，如图1、3所示，舱体1的前部设置有探索机构，具体结构包括设置在舱体1前端的嘴体8，其内设置有与行进前方贯通的摄像头10，并在舱体1底部设置有超声探测器9。其中，摄像头10用于对水下地形资源与水质的探索，并对于当前区域的地形情况进行记录，指导舱体1在水下的顺利行进及障碍的躲避；超声探测器9则主要用于在人工危险或不便区域进行水下探索，并配合较小的舱体1结构，适应于在狭窄、复杂和动态的水下环境中进行水下作业。

由于水下环境复杂，水体可能存在浑浊的区域，所述摄像头10优选为圆形结构，在嘴体8的前端设置有贴合摄像头10表面且往复转动的清洁罩11，其内壁优选粘贴有柔性清理层(布)，在驱动清洁罩11往复转动过程中与摄像头10周面接触，可进行持续性的清洁作用，以保证摄像头10的清晰度，保证水下探测的准确性。清洁罩11的往复转动结构如图3所示，包括转动连接在嘴体8上且为钩体结构的转杆18，清洁罩11与该转杆的底端连接，而舱体1内设置有驱动转杆往复转动的驱动电机(图中未示出)，驱动清洁罩11往复转动，实现对摄像头10的持续清洁。

为了减小舱体1行进过程中的阻力，如图3所示，在嘴体8的前端面上的底侧还竖向滑动设置有嘴板19，其内设置有腰型环板20，在左鳍板21的驱动杆6的前端面靠近侧边处设置有嵌入至腰型环板中的驱动柱61，在驱动杆6转动过程中，通过驱动柱带动腰型环板及嘴板上下间歇性运动，向下运动时可对嘴体8打开一个开口，供舱体1前方的水体进入，减小对舱体1的阻力，同时嘴板上下间歇性的运动，类似于鱼嘴张开动作，具有美观性。

注：本申请中所有带电部件均进行密封包覆。

本申请的原理是：该水下探索装置优选通过arduino单片机进行自动控制，通过左鳍板21和右鳍板连接的驱动电机以不同的转速驱动，实现左鳍板21和右鳍板的摆动差，即可实现舱体1的转向。而在直线行进时，则保持左鳍板21和右鳍板相同的摆动速率。通过对左鳍板21和右鳍板的单独控制可以保持舱体的平衡。

通过右鳍板的驱动电机在驱动右鳍板往复摆动的同时驱动尾板3的往复摆动，以辅助左鳍板21和右鳍板增强舱体1前进动力，从而控制舱体1的行进速度。而单独控制每个驱动电机及叶轮7的旋转并形成转速差，即可实现舱体1的俯仰姿态。

通过超声探索器在人工危险或不便区域进行水下探索，如果探索到水下资源，超声探测器向超声波探索装置进行反馈，超声探索器收到反馈后控制摄像头，对于水下区域的地形情况以及水下位置进行记录。摄像头则收集水下资源信息，控制机械结构在水下行进、资源与水质的探索，对于当前区域的地形情况进行记录。

以上显示和描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。在不脱离本申请精神和范围的前提下，本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请范围内。

Claims (6)

1.一种水下资源探索装置，其特征在于，包括舱体(1)，该舱体(1)两侧壁外部对称铰接有左鳍板(21)和右鳍板，在舱体(1)的尾部铰接有尾板(3)，舱体(1)的前部设置有探索机构，舱体(1)的底部设置有升降机构，以及在舱体(1)内部设置有动力机构。

2.根据权利要求1所述的探索装置，其特征在于：所述动力机构包括与左鳍板(21)和右鳍板内侧壁均水平铰接连接的连杆(4)，该每个连杆(4)端部沿周向滑动连接有偏心轮(5)，所述偏心轮(5)内穿设有驱动杆(6)，每个驱动杆(6)均连接有驱动电机。

3.根据权利要求2所述的探索装置，其特征在于：所述动力机构还包括与右鳍板的驱动杆(6)连接的摇杆机构，该摇杆机构的另一端与尾板(3)连接。

4.根据权利要求3所述的探索装置，其特征在于：所述升降机构为在所述舱体(1)底部沿其长度方向间距设置的叶轮(7)，以及与每个叶轮(7)连接的驱动电机。

5.根据权利要求4所述的探索装置，其特征在于：所述探索机构包括设置在舱体(1)前端的嘴体(8)，其内设置有与行进前方贯通的摄像头(10)，并在舱体(1)底部设置有超声探测器(9)。

6.根据权利要求5所述的探索装置，其特征在于：所述摄像头(10)为圆形结构，在嘴体(8)的前端设置有贴合摄像头(10)表面且往复转动的清洁罩(11)。