CN103213662B

CN103213662B - 子母式海洋环境检测智慧机器人

Info

Publication number: CN103213662B
Application number: CN201310130232.4A
Authority: CN
Inventors: 付宗国; 谢永和; 张吉萍; 李国强; 耿保阳
Original assignee: Zhejiang Ocean University ZJOU
Current assignee: Zhejiang Ocean University ZJOU
Priority date: 2013-04-16
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2033-04-16
Also published as: CN103213662A

Abstract

一种子母式海洋环境检测智慧机器人由两大部分组成：水面支持母船和无人潜水器，水面支持母船，包括喷水推进器、小臂、小臂转动关节、支撑板、无线通信收发器、船体、对接夹持器、中央处理舱、前置感应器、监控舱、弹簧缓冲层、大臂转动关节、大臂、腕足转动关节、强支架和长浮筒；无人潜水器，包括尾舵、尾鳍、导流罩、连接脐缆、垂直推进器、夹持端口、水平推进器、机体、感应器、探测器和挂载平台。

Description

子母式海洋环境检测智慧机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，尤其是一种子母式海洋环境检测智慧机器人，属于机器人领域。

背景技术

随着沿海城市和生产的发展，港口频繁的贸易往来，海洋资源的开采，人类对海洋环境影响日趋严重，海洋环境观测与调查对海洋生态保护与海洋资源开发利用与都有积极作用；通过定期测定海水、底质和某些指示生物体中各种污染物的含量以及其他水质参数，为了保护海洋生态***，要求了解、监控检测这些有害影响，若在海水、底质或某种指示生物体内污染物超过最高容许浓度时发布警报，实现海洋生态保护；传统上，是由工作人员驾驶海洋调查船航行目的海域，然后将母船上水下机器人投入海中，遥控机器人海底环境调查，此种调查方式需要较多人力投入较大，效率较低，在海洋严酷恶劣环境下较危险。

发明内容

本发明的目的是提供一种子母式海洋环境检测智慧机器人。

本发明要解决的问题是现有遥控机器人效率较低，在海洋严酷恶劣环境下操作较危险的不足。

为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：

本发明子母式海洋环境检测智慧机器人由两大部分组成：水面支持母船和无人潜水器。

水面支持母船，包括喷水推进器、小臂、小臂转动关节、支撑板、无线通信收发器、船体、对接夹持器、中央处理舱、前置感应器、监控舱、弹簧缓冲层、大臂转动关节、大臂、腕足转动关节、强支架和长浮筒，前置感应器装在船体顶部，内有各种传感器，感应温度、风速、气压等海况信息；监控舱设在船体前部，监控舱内有摄像、无线电、超声波定位功能的模块，用于整个机器人的导航与定位；中央处理舱设在船体前段，无线通信收发器设在船体上方；船体内部设有发动机为整个机器人***提供充足的动力；整个船体高悬在海面上支撑板之上，行进或锚泊时不与海面接触；大臂转动关节、大臂、小臂转动关节、小臂、腕足转动关节构成活动腿足支撑，根据作业需求而转动变形，大臂通过大臂转动关节与支撑板连接，支撑板通过弹簧缓冲层与船体相连接，弹簧缓冲层为钛合金材料，弹簧缓冲层帮助吸收了破浪前进时产生的振动；拱形的强支架通过腕足转动关节与小臂相连接，长浮筒装在强支架上，长浮筒尖的一头翘起，长浮筒尾部安装喷水推进器；船体下方设有对接夹持器。

无人潜水器，包括尾舵、尾鳍、导流罩、连接脐缆、垂直推进器、夹持端口、水平推进器、机体、感应器、探测器和挂载平台，机体内集中有整个潜水器的功能模块，两个水平推进器安装在机体的左右两侧，两个垂直推进器同样安装在机体两侧，在水平推进器和垂直推进器的尾部设有导流罩，使得推进动力聚合；机体的尾部设有尾舵和尾鳍；机体的下部设有挂载平台，感应器和探测器安装在挂载平台上；机体的上部设有与母船体对接的夹持端口；无人潜水器与水面支持母船之间通过连接脐缆相连，母船通过连接脐缆传输能量和控制信号，无人潜水器将水下检测信号通过连接脐缆传递给母船，再由母船发射给基站。

本发明的优点是：大臂和舱体之间安装有弹簧缓冲层，帮助吸收了破浪前进时产生的振动，因此，即使在较大的风浪中也能保持***平稳运行，整个形状让它能适应波浪型的运动；大臂转动关节、大臂、小臂转动关节、小臂、腕足转动关节构成活动腿足支撑，根据作业需求而转动变形，因此，船体和潜水器能轻松的对接；无人潜水器与水面支持母船之间通过连接脐缆相连，使无人潜水器与母船体数据交换更稳定，同时水面支持母船也可以实现远程遥控，避免了水下无法遥控的弊端；母船体在行进或锚泊时不与海面接触，能使重要元件不受海水侵蚀；整个机器人都是模块化设计，便于便于运输和存储的部件，能方便地快速组装，任何组件都可以根据需要进行更换；整个装置非常轻巧，具有穿越大洋的能力，能效高，远距离航行，速度快，集航程远、油耗少、造价低、装卸易、污染小等优点于一身，经过模块改造能在军事、民用、海上救援、科学考察等领域都有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明子母式海洋环境检测智慧机器人侧视图；

图2是本发明子母式海洋环境检测智慧机器人正视图；

图3是本发明子母式海洋环境检测智慧机器人俯视图；

图4是本发明无人潜水器部分侧视图；

图5是本发明无人潜水器部分正视图；

图6是本发明子母式海洋环境检测智慧机器人投放状态示意图；

图7是本发明子母式海洋环境检测智慧机器人水下作业示意图；

图中：1、喷水推进器 2、小臂 3、小臂转动关节 4、支撑板 5、无线通信收发器 6、船体 7、对接夹持器 8、中央处理舱 9、前置感应器 10、监控舱 11、弹簧缓冲层 12、大臂转动关节 13、大臂 14、腕足转动关节 15、强支架 16、长浮筒 17、尾舵 18、尾鳍 19、导流罩 20、连接脐缆 21、垂直推进器 22、夹持端口 23、水平推进器 24、机体 25、感应器 26、探测器 27、挂载平台。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。

如图所示，本发明子母式海洋环境检测智慧机器人由两大部分组成：水面支持母船和无人潜水器；

水面支持母船，包括喷水推进器1、小臂2、小臂转动关节3、支撑板4、无线通信收发器5、船体6、对接夹持器7、中央处理舱8、前置感应器9、监控舱10、弹簧缓冲层11、大臂转动关节12、大臂13、腕足转动关节14、强支架15和长浮筒16，前置感应器9装在船体6顶部，内有各种传感器，感应温度、风速、气压等海况信息；监控舱10设在船体6前部，监控舱10内有摄像、无线电、超声波定位功能的模块，能用于机器人的导航与定位；中央处理舱8设在船体6前段，实时处理海面与水下各种数据，无线通信收发器5设在船体6上方，通过无线通信收发器5能与地面人员进行通信；船体6内部设有发动机为整个机器人***提供充足的动力；整个船体6高悬在海面上支撑板4之上，行进或锚泊时不与海面接触；大臂转动关节12、大臂13、小臂转动关节3、小臂2、腕足转动关节14构成活动腿足支撑，根据作业需求而转动变形，大臂13通过大臂转动关节12与支撑板4连接，支撑板4通过弹簧缓冲层11与船体6相连接，弹簧缓冲层11为钛合金材料，弹簧缓冲层11帮助吸收了破浪前进时产生的振动，因此，即使在较大的风浪中也能保持***平稳运行；拱形的强支架15通过腕足转动关节14与小臂2相连接，长浮筒16装在强支架15上，长浮筒16尖的一头翘起，吃水很浅，因此能自如地行驶在浅水水域中，长浮筒16尾部安装喷水推进器1；船体6下方设有对接夹持器7，能将无人潜水器牢牢固定；

无人潜水器，包括尾舵17、尾鳍18、导流罩19、连接脐缆20、垂直推进器21、夹持端口22、水平推进器23、机体24、感应器25、探测器26和挂载平台27，机体24内集中有整个潜水器的功能模块，两个水平推进器23安装在机体24的左右两侧，两个垂直推进器21同样安装在机体24两侧，通过左右两个水平推进器23实现水平运动，两个垂直推进器21提供垂向动力，两者互动配合使得潜水器能在水中自由航行，在水平推进器23和垂直推进器21的尾部设有导流罩19，使得推进动力聚合；机体24的尾部设有尾舵17和尾鳍18，尾鳍18与尾舵14互动控制潜水器运行方向，保持航行稳定；机体24的下部设有挂载平台27，感应器25和探测器26安装在挂载平台27上，感应器25与探测器26能实时感应检测采集数据；机体24的上部设有与母船体对接的夹持端口22，船体6上的对接夹持器7与潜水器的夹持端口22嵌合，航行状态时保持紧固，到达目的海域能投放，起捞时能进行对接抓住；无人潜水器与水面支持母船之间通过连接脐缆20相连，母船通过连接脐缆20传输能量和控制信号，无人潜水器将水下检测信号通过连接脐缆20传递给母船，再由母船发射给基站。

本发明使用方法，将整个机器人放置在海面，长浮筒16尾部的喷水推进器1推进整个装置前进；在航行运载状态下，大臂13与小臂2伸直，无人潜水器高悬在海面上，不被风浪侵扰；航行到目的海域，控制大臂转动关节12与小臂转动关节3转动，实现大臂13与小臂2弯曲，无人潜水器降至水面漂浮状态，对接夹持器7从无人潜水器的夹持端口22松开，投放无人潜水器进入水下；母船将基站的控制信号通过连接脐缆20传递给无人潜水器，操控航行，无人潜水器将检测到的数据通过连接脐缆20缆传递给母船，再由母船发射给基站；当任务完成，大臂13与小臂2弯曲，母船与无人潜水器对接，将无人潜水器提升起。

Claims

1.子母式海洋环境检测智慧机器人，其特征是：包括水面支持母船和无人潜水器，所述水面支持母船，包括喷水推进器（1）、小臂（2）、小臂转动关节（3）、支撑板（4）、无线通信收发器（5）、船体（6）、对接夹持器（7）、中央处理舱（8）、前置感应器（9）、监控舱（10）、弹簧缓冲层（11）、大臂转动关节（12）、大臂（13）、腕足转动关节（14）、强支架（15）和长浮筒（16），前置感应器（9）装在船体（6）顶部，内有各种传感器；监控舱（10）设在船体（6）前部；中央处理舱（8）设在船体（3）前段，无线通信收发器（5）设在船体（6）上方；船体（6）内部设有发动机；小臂（2）通过小臂转动关节（3）与大臂（13）相连，大臂（13）通过大臂转动关节（12）与支撑板（4）连接，支撑板（4）通过弹簧缓冲层（11）与船体（6）相连接；拱形的强支架（15）通过腕足转动关节（14）与小臂（2）相连接，长浮筒（16）装在强支架（15）上，长浮筒（16）尾部安装喷水推进器（1）；船体（6）下方设有对接夹持器（7）。

2.根据权利要求1所述的子母式海洋环境检测智慧机器人，其特征是：所述监控舱（10）内设有摄像、无线电、超声波定位功能的模块。

3. 根据权利要求1所述的子母式海洋环境检测智慧机器人，其特征是：所述弹簧缓冲层（11）为钛合金材料。

4. 根据权利要求1所述的子母式海洋环境检测智慧机器人，其特征是：所述大臂转动关节（12）、大臂（13）、小臂转动关节（3）、小臂（2）、腕足转动关节（14）构成活动腿足支撑。

5. 根据权利要求1所述的子母式海洋环境检测智慧机器人，其特征是：所述长浮筒（16）尖的一头翘起。

6. 根据权利要求1所述的子母式海洋环境检测智慧机器人，其特征是：所述无人潜水器，包括尾舵（17）、尾鳍（18）、导流罩（19）、连接脐缆（20）、垂直推进器（21）、夹持端口（22）、水平推进器（23）、机体（24）、感应器（25）、探测器（26）和挂载平台（27），机体（24）内集中有整个潜水器的功能模块，两个水平推进器（23）安装在机体（24）的左右两侧，两个垂直推进器（21）同样安装在机体（24）两侧；机体（24）的尾部设有尾舵（17）和尾鳍（18），机体（24）的下部设有挂载平台（27），感应器（25）和探测器（26）安装在挂载平台（27）上；机体（24）的上部设有与母船体对接的夹持端口（22）。

7. 根据权利要求6所述的子母式海洋环境检测智慧机器人，其特征是：所述水平推进器（23）和垂直推进器（21）的尾部设有导流罩（19）。

8. 根据权利要求6所述的子母式海洋环境检测智慧机器人，其特征是：所述连接脐缆（20）连接无人潜水器和水面支持母船。