CN220473069U - 水下机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水下机器人，用于底泥采样，包括主体、螺旋桨推进器、控制模块和底泥采样装置，其中，底泥采样装置包括壳体，壳体内部设置有采样桶、驱动模块，采样桶内有空腔，采样桶第一端与驱动模块固定连接，第二端设置有采样口，采样口适于插入底泥采集底泥样品，所述驱动模块适于带动所述采样桶伸出或缩回壳体，所述控制模块与所述螺旋桨推进器和所述驱动模块电连接。本实用新型涉及的水下机器人搭载有底泥采样装置，能够实现利用螺旋桨推进器将底泥采样装置灵活移动到不同水深的水域底部，同时可以基于驱动模块带动采样桶伸出壳体，使得采样桶底部采样口下沉并插入底泥完成底泥样本的采集。

Description

水下机器人

技术领域

本实用新型涉及水下航行器领域，具体涉及一种水下机器人。

背景技术

我国的水库存在普遍的淤积现象，这些淤积的底泥作为多种污染物的储存库可能形成难以忽视的内源污染。为解决水库底泥内源污染问题，对水下底泥的采样至关重要。

相关技术中往往会采用直接挖掘的方法，采集水底底泥样本。但是，这种方法仅适用于采集较浅水域的水底底泥，无法采到较深的河、海、湖底部底泥。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种水下机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种水下机器人，其特征在于，包括：主体、安装在所述主体上的螺旋桨推进器、控制模块和贯通所述主体的底泥采样装置，其中，所述底泥采样装置包括壳体，所述壳体内部设置有采样桶、驱动模块，所述采样桶内有空腔，所述采样桶第一端与所述驱动模块固定连接，第二端设置有采样口，所述采样口适于插入底泥采集底泥样品，所述驱动模块适于带动所述采样桶伸出或缩回壳体，所述控制模块与所述螺旋桨推进器和所述驱动模块电连接。

优选的，所述采样桶内部设置有封盖板，所述封盖板位于所述采样口上方，所述封盖板适于承重封闭所述采样口，形成密封结构。

优选的，所述壳体包括第一柱形中空壳体和第二柱形中空壳体，所述第二柱形中空壳体直径小于第一柱形中空壳体直径，所述第二柱形中空壳体内壁设置有内螺纹，所述采样桶外壁设置有外螺纹，所述内螺纹适于与所述外螺纹相互旋合。

优选的，所述第一柱形壳体内部设置有导向轴，所述驱动模块包括电动机，所述导向轴一端固定在所述第一柱形中空壳体上，另一端固定在所述第一柱形中空壳体与所述第二柱形中空壳体的连接面上，所述电动机与所述导向轴之间通过连接件连接。

优选的，所述导向轴侧方设置有第一限位件和第二限位件，所述第一限位件高度高于所述第二限位件高度，其中，所述第一限位件适于限制所述电动机的上升高度，所述第二限位件适于限制所述电动机的下降高度。

优选的，所述水下机器人还包括摄像头和活动支架，所述活动支架一端固定于所述主体顶部侧边，所述活动支架另一端与所述摄像头固定连接，所述活动支架适于调整摄像头朝向，所述主体底部侧边设置有通孔，所述通孔位置与所述摄像头位置对应。

优选的，所述机器人装置还包括环绕所述摄像头设置和/或设于所述通孔两侧的探照灯，所述探照灯适于提供光源。

优选的，所述螺旋桨推进器数量为8，8个螺旋桨推进器在所述主体内部空间立体对称设置。

优选的，所述螺旋桨推进器包括固定螺距螺旋桨推进器、可变螺距螺旋桨推进器和带导流罩螺旋桨推进器中的至少一者。

优选的，所述主体上方设有浮力模块，所述浮力模块由固体浮力材料组成。

与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：

本实用新型提供一种水下机器人，搭载有底泥采样装置，能够实现利用螺旋桨推进器将底泥采样装置灵活移动到不同水深的水域底部，同时可以基于驱动模块带动采样桶伸出壳体，使得采样桶底部采样口下沉并插入底泥完成底泥样本的采集。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本实用新型涉及的水下机器人的结构示意图；

图2为本实用新型涉及的采泥桶的剖面结构示意图；

图3为本实用新型涉及的底泥采样装置的结构示意图；

图4为本实用新型涉及的底泥采样装置的剖面结构示意图；

图5为本实用新型涉及的水下机器人的侧视结构示意图。

图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、主体；2、螺旋桨推进器；3、控制模块；4、底泥采样装置；410、壳体；411、第一柱形中空壳体；412、第二柱形中空壳体；413、导向轴；414、第一限位件；415、第二限位件；420、采样桶；421、采样口；422、封盖板；423、第一端；424、第二端；430、驱动模块；5、摄像头；6、探照灯；7、浮力模块。

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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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。

本实用新型提供了一种水下机器人，用于采集水域下方底泥样本；如图1所示，包括：主体1、安装在所述主体1上的螺旋桨推进器2、控制模块3和贯通所述主体1的底泥采样装置4，其中，所述底泥采样装置4包括壳体410，所述壳体410内部设置有采样桶420(图中未示出)、驱动模块430，所述采样桶420内有空腔，所述采样桶420第一端423与所述驱动模块430固定连接，第二端424设置有采样口421，所述采样口421适于插入底泥采集底泥样品，所述驱动模块430适于带动所述采样桶420伸出或缩回壳体410，所述控制模块3与所述螺旋桨推进器2和所述驱动模块430电连接。

主体1用于安装、固定水下机器人搭载的各装置和模块，可以采用高性能铝合金材料制作而成，具有重量轻、防撞、防腐、防磨损等特性。如图1所示，主体1可以为箱式镂空结构。

螺旋桨推进器2用于提供推力，推动水下机器人上、下、左、右运动，以此移动底泥采样装置4到达不同的采样位置。

控制模块3用于控制螺旋桨推进器2的转速、转向，以及驱动模块430的开启和关闭。

采样桶420用于底泥样品的采样与底泥样品的保存。第一端423可以为采样桶420顶端，第二端424可以为采样桶420末端。采样口421可以位于采样桶420末端，用于直接插入底泥采集底泥样品。采样桶420内空腔用于存储采样口421采集的多层次底泥样品。

具体地，水下机器人从水面下降到采样点后，控制模块3开启驱动模块430。驱动模块430开始工作并带动采样桶420向下运动伸出壳体410，使得采样桶420末端的采样口421下沉竖直插入底泥进行底泥采集。采集到的多层次底泥通过采样口421进入采样桶420内部空腔。采样完毕后，控制模块3可以控制驱动模块430带动采样桶420向上运动缩回壳体410，再关闭驱动模块430。

本实用新型涉及的水下机器人，搭载有底泥采样装置4，能够实现利用螺旋桨推进器2将底泥采样装置4灵活移动到不同水深的水域底部，同时可以基于驱动模块430带动采样桶420伸出壳体410，使得采样桶420底部采样口421下沉并插入底泥完成底泥样本的采集。

另外，由于采样口421可直接竖直插入底泥采集底泥样品，本实用新型涉及的底泥采样机器人能够在一定程度上避免在采样过程中打乱底泥的自然层次。

如图2所示，所述采样桶420内部设置有封盖板422，所述封盖板422位于所述采样口421上方，所述封盖板422适于承重封闭所述采样口421，形成密封结构。封盖板422可设置于采样桶第二端424内侧。

封盖板422可以通过合页与采样桶420内壁凸出的固定件连接。在采样过程中，封盖板422可以受力向上翻折，打开采样口421与采样桶420空腔的通道，使底泥样品顺利进入空腔。采样结束后，封盖板422被底泥样品挤压，可以承重向下翻折封闭采样口421。如此，采样结束后采样桶420空腔内底泥样品受到重力作用向下挤压封盖板422，能使封盖板422自行封闭，确保底泥样品不至于遗漏。

在实际应用中，如图3所示，所述壳体410包括第一柱形中空壳体411和第二柱形中空壳体412，所述第二柱形中空壳体412直径小于第一柱形中空壳体411直径，所述第二柱形中空壳体412内壁设置有内螺纹，所述采样桶420外壁设置有外螺纹，所述内螺纹适于与所述外螺纹相互旋合。

第二柱形中空壳体412与采样桶420直接接触。驱动模块430可以带动采样桶420向下旋转伸出壳体410或向上旋转缩回壳体410。

具体地，如图4所示，所述第一柱形壳体410内部设置有导向轴413，所述驱动模块430包括电动机，所述导向轴413一端固定在所述第一柱形中空壳体411上，另一端固定在所述第一柱形中空壳体411与所述第二柱形中空壳体412的连接面上，所述电动机与所述导向轴413之间通过连接件连接。

本实用新型较佳实施例中，导向轴413数量为4。

连接件位于电动机与采样桶420之间。具体地，该连接件一体成型，包括中部通孔和四角处四个连接孔。导向轴413穿过该连接孔。电动机与采样桶420之间固定轴穿过该中部通孔。该固定轴可在该中部通孔内转动。

采样时，控制模块3可以控制电动机正转。电动机正转使得采样桶420外壁外螺纹与第二柱形中空壳体412内螺纹相互配合旋转，带动采样桶420向下旋转，采样口421采集水域底部更深处底泥。同时，连接件沿着导向轴413向下做直线运动。连接件运动到导向轴413底端时，采样结束。

采样结束后，控制模块3可以控制电动机反转。电动机反转使得采样桶420外壁外螺纹与第二柱形中空壳体412内螺纹相互配合旋转，带动采样桶420向上旋转。采样桶420从底泥中拔出，缩回壳体410。同时，连接件沿着导向轴413向上做直线运动。连接件运动到导向轴413上端时采样桶420回旋完毕，可以关闭电动机。

进一步地，所述导向轴413侧方设置有第一限位件414和第二限位件415，所述第一限位件414高度高于所述第二限位件415高度，其中，所述第一限位件414适于限制所述电动机的上升高度，所述第二限位件415适于限制所述电动机的下降高度。如此，利用第一限位件414和第二限位件415可以有效调节电动机的升降范围。

如图5所示，所述机器人装置还包括摄像头5和活动支架，所述活动支架一端固定于所述主体1顶部侧边，所述活动支架另一端与所述摄像头5固定连接，所述活动支架适于调整摄像头5朝向，所述主体1底部侧边设置有通孔，所述通孔位置与所述摄像头5位置对应。

摄像头5用于拍摄、监控水下机器人的实际采样情况，便于操作人员根据摄像头5反馈的画面控制螺旋桨推进器2运行，调整底泥采样装置4的位置和高度。摄像头5朝向可以平行或垂直于所述通孔所处平面。所述通孔可以为腰形孔或U型孔。当摄像头5朝向垂直于所述通孔所处平面时，摄像头5可以透过通孔拍摄通孔下方画面。

参照图5所示，所述机器人装置还包括环绕所述摄像头5设置和/或设于所述通孔两侧的探照灯6，所述探照灯6适于提供光源。

可以理解的是，水下光照不足、水体昏暗，会导致摄像头5成像清晰度较差。如此，本实用新型提供的水下机器人搭载有探照灯6，可以通过探照灯6提供充足光线，以此提高摄像头5拍摄画面的清晰度，便于操作人员了解实际采样情况，能够在一定程度上辅助提高采样效率。

在本实用新型的一个实施例中，所述螺旋桨推进器2数量为8，8个螺旋桨推进器2在主体1内壁空间立体对称设置。其中，螺旋桨推进器2可以包括固定螺距螺旋桨推进器2、可变螺距螺旋桨推进器2和带导流罩螺旋桨推进器2中的至少一者。

进一步地，所述主体1上方设有浮力模块7。其中，所述浮力模块7由固体浮力材料组成。浮力模块9开孔处可以安装螺旋桨推进器3保护罩，每个开孔下方均对应设置有一个螺旋桨推进器3。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水下机器人，用于底泥采样，其特征在于，包括：主体(1)、安装在所述主体(1)上的螺旋桨推进器(2)、控制模块(3)和贯通所述主体(1)的底泥采样装置(4)，其中，所述底泥采样装置(4)包括壳体(410)，所述壳体(410)内部设置有采样桶(420)、驱动模块(430)，所述采样桶(420)内有空腔，所述采样桶(420)第一端(423)与所述驱动模块(430)固定连接，第二端(424)设置有采样口(421)，所述采样口(421)适于插入底泥采集底泥样品，所述驱动模块(430)适于带动所述采样桶(420)伸出或缩回壳体(410)，所述控制模块(3)与所述螺旋桨推进器(2)和所述驱动模块(430)电连接。

2.根据权利要求1所述的水下机器人，其特征在于，所述采样桶(420)内部设置有封盖板(422)，所述封盖板(422)位于所述采样口(421)上方，所述封盖板(422)适于承重封闭所述采样口(421)，形成密封结构。

3.根据权利要求1所述的水下机器人，其特征在于，所述壳体(410)包括第一柱形中空壳体(411)和第二柱形中空壳体(412)，所述第二柱形中空壳体(412)直径小于第一柱形中空壳体(411)直径，所述第二柱形中空壳体(412)内壁设置有内螺纹，所述采样桶(420)外壁设置有外螺纹，所述内螺纹适于与所述外螺纹相互旋合。

4.根据权利要求3所述的水下机器人，其特征在于，所述第一柱形中空壳体(411)内部设置有导向轴(413)，所述驱动模块(430)包括电动机，所述导向轴(413)一端固定在所述第一柱形中空壳体(411)上，另一端固定在所述第一柱形中空壳体(411)与所述第二柱形中空壳体(412)的连接面上，所述电动机与所述导向轴(413)之间通过连接件连接。

5.根据权利要求4所述的水下机器人，其特征在于，所述导向轴(413)侧方设置有第一限位件(414)和第二限位件(415)，所述第一限位件(414)高度高于所述第二限位件(415)高度，其中，所述第一限位件(414)适于限制所述电动机的上升高度，所述第二限位件(415)适于限制所述电动机的下降高度。

6.根据权利要求1-3任一项所述的水下机器人，其特征在于，所述水下机器人还包括摄像头(5)和活动支架，所述活动支架一端固定于所述主体(1)顶部侧边，所述活动支架另一端与所述摄像头(5)固定连接，所述活动支架适于调整摄像头(5)朝向，所述主体(1)底部侧边设置有通孔，所述通孔位置与所述摄像头(5)位置对应。

7.根据权利要求6所述的水下机器人，其特征在于，所述水下机器人还包括环绕所述摄像头(5)设置和/或设于所述通孔两侧的探照灯(6)，所述探照灯(6)适于提供光源。

8.根据权利要求1所述的水下机器人，其特征在于，所述螺旋桨推进器(2)数量为8，8个螺旋桨推进器(2)在所述主体(1)内部空间立体对称设置。

9.根据权利要求8所述的水下机器人，其特征在于，所述螺旋桨推进器(2)包括固定螺距螺旋桨推进器(2)、可变螺距螺旋桨推进器(2)和带导流罩螺旋桨推进器(2)中的至少一者。

10.根据权利要求1所述的水下机器人，其特征在于，所述主体(1)上方设有浮力模块(7)，所述浮力模块(7)由固体浮力材料组成。