CN104029805A - 一种浅水探测水下球形机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种浅水探测水下球形机器人。该机器人包括抗压的密封球壳结构、辅助螺旋桨推进器、主螺旋桨推进器、内部控制装置、锥形底座、摄像头装置和密封条，抗压的密封球壳结构由两个半圆球壳通过密封条密封而成；四个辅助螺旋桨推进器固定安装在抗压的密封球壳结构外部，均匀分布于半球截面处；主螺旋桨推进器固定安装在抗压的密封球壳结构底部，安装轴线与辅助螺旋桨推进器安装轴线垂直，且经过球心。锥形底座固定安装在抗压的密封球壳结构底部；摄像头装置安装在抗压的密封球壳结构内部平台上。本发明整体耐压效果较好，符合流体力学，水下活动灵活方便，具有良好的环境适应性，可作为侦查设备应用于人类无法直接完成的浅水探测任务。
Description
技术领域
本发明涉及一种浅水探测水下球形机器人。具体说就是设计了一个带有螺旋桨推进器的小型水下球形机器人，该机器人能够在水平面和垂直面灵活的进行转向和保持航向运动，是一种能应用于人类无法直接完成的浅水探测球形机器人。
背景技术
随着地球人口的增加以及人类生活质量的提高，人类的生产和生活需要更多的自然资源来满足，而目前的陆上资源已被过度地开采，能源危机日益突出。海洋覆盖了地球三分之二的面积，其内部蕴藏着大量的固体矿物资源和油气资源，它将是人类生存和发展的最大资源提供者。然而，迄今为止，人类对海洋的探索还刚起步，对海洋内部及其底部的认识仍停留在初级阶段。微小型水下机器人（Autonomous Underwater Vehicles）简称AUV，近年来引起了研究人员越来越多的关注，因为一方面具有搭载方便，运动灵活，成本低的特点，方便进行水下探测和水中数据采集等科学研究；另一方便具有噪音低、隐蔽性好的优势，可利用其执行水域侦查，海上突击等军事任务。由此可见，对小型水下机器人的研发具有极其重要的意义。
随着研究的深入和广泛，微小型AUV的种类也变得多种多样。最常见的水下机器人主要分为两种，一种是由鱼雷发展而来，具有圆柱形外壳，依靠单推进器和尾舵机构配合来完成推进和转向。另一种则是开架式的，具有方形的结构，需要配置较多推进器，每一个动作都需要几个推进器协同作用完成。然而两种类型水下机器人都有一定的缺点，前者转向能力较差，转弯半径大，通常需要推进器和尾舵的综合控制，设计较复杂。后者虽然只需推进器， 但由于外形的影响，在行动力方面则较弱。因此，针对以上不足，设计一种运动灵活的水下机器人是很有价值的。
目前，球形机器人作为一种新颖的移动机器人，同传统的轮式、履带式或足式移动机器人相比，具有一定的野外适应能力，不容易倾覆失效特性。球形的外壳能很好的适应水下特殊环境。另外，一般的水下机器人的推进器都安装在机体的外侧，容易与水中物体发生接触甚至碰撞，导致推进器的损坏。
发明内容
本发明的目的在于针对现有水下机器人不足，提出一种浅水探测水下球形机器人，能满足在水中的水平面和垂直面灵活的进行转向和保持航向运动，是一种能应用于人类无法直接完成的浅水探测球形机器人。
为了达到上述要求，本发明的构思是：
本发明采用球形机构，能够很好的适应水下环境进行探测工作，同时对内部螺旋桨推进器起到保护作用。该机器人采用一个主螺旋桨推进器实现水中垂直方向运动，同时通过对等距均匀分布于半球截面处的四个辅助螺旋桨推进器实现机器人水中水平方向运动。在机器人底部安装锥形底座，为机器人提供一个稳定降落平台。
根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：
一种浅水探测水下球形机器人，主要包括一个抗压的密封球壳结构、四个辅助螺旋桨推进器、一个主螺旋桨推进器、一个内部控制装置、一个锥形底座、一个摄像头装置和一个密封条；其特征在于：所述抗压的密封球壳结构由两个半圆球壳通过所述密封条密封而成；所述四个辅助螺旋桨推进器固定安装在抗压的密封球壳结构球壳上，等距均匀分布于球壳半球截面处；所述主螺旋桨推进器固定安装在抗压的密封球壳结构底部，安装轴线与辅助螺旋桨推进器安装轴线垂直，且经过球心。所述内部控制装置包括控制***及电源模块；所述锥形底座固定安装在抗压的密封球壳结构底部，对主螺旋桨推进器进行保护；所述摄像头装置安装在抗压的密封球壳结构内部平台上，便于水下侦查。
所述抗压的密封球壳结构的球壳材料选择透明有机玻璃材质，既耐压又方便内部探测设备侦查，且外形美观。
所述四个辅助螺旋桨推进器等距均匀分布于半球截面处，一个主螺旋桨推进器固定安装在抗压的密封球壳结构底部，通过协调控制能满足在水中的水平面和垂直面灵活的进行转向和保持航向运动，实现机器人在水下灵活运动。
所述锥形底座固定安装在抗压的密封球壳结构底部，对主螺旋桨推进器进行保护，同时为机器人提供一个稳定降落平台。
本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
(1) 本发明浅水探测水下球形机器人主螺旋桨推进器和辅助螺旋桨推进器垂直对称分布安装，结构紧凑，稳定性好；
(2) 本发明浅水探测水下球形机器人通过协调控制主螺旋桨推进器和辅助螺旋桨推进器，可以实现机器人在水中的水平面和垂直面灵活的进行转向和保持航向运动；
(3) 本发明浅水探测水下球形机器人螺旋桨推进器和内部控制***都在球壳的内部，球壳起到保护作用，提高了机器人水中运动时的安全；
(4) 本发明浅水探测水下球形机器人抗压的密封球壳结构由两个半圆球壳通过密封条密封而成，球壳材料选择透明有机玻璃材质，既耐压又方便内部探测设备侦查，且外形美观。
(5) 本发明浅水探测水下球形机器人固定在球壳结构底部安装锥形底座，对主螺旋桨推进器进行保护，同时为机器人提供一个稳定降落平台。
附图说明
图1是本发明的整体外观示意图。
图2是本发明的内部结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例作进一步的说明。
实施例一：
参见图1，本浅水探测水下球形机器人，主要包括一个抗压的密封球壳结构（1）、四个辅助螺旋桨推进器（5）、一个主螺旋桨推进器（6）、一个内部控制装置（7）、一个锥形底座（2）、一个摄像头装置（4）和一个密封条（3），所述抗压的密封球壳结构由两个半圆球壳通过密封条（3）密封而成；所述四个辅助螺旋桨推进器（5）固定安装在抗压的密封球壳结构（1）外部，等距均匀分布于半球截面处；所述主螺旋桨推进器（6）固定安装在抗压的密封球壳结构（1）底部，安装轴线与辅助螺旋桨推进器（5）安装轴线垂直，且经过球心。所述内部控制装置（7）包括控制***及电源模块；所述锥形底座（2）固定安装在抗压的密封球壳结构（1）底部，对主螺旋桨推进器（6）进行保护；所述摄像头装置（4）安装在抗压的密封球壳结构（1）内部平台上，便于水下侦查。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：所述抗压的密封球壳结构（1）的球壳材料选择透明有机玻璃材质，既耐压又方便内部探测设备侦查，且外形美观。
实施例三：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：参见图1~图2，本浅水探测水下球形机器人，包括一个抗压的密封球壳结构（1）、四个辅助螺旋桨推进器（5）、一个主螺旋桨推进器（6）、一个内部控制装置（7）、一个锥形底座（2）、一个摄像头装置（4）和一个密封条（3）。
所述四个辅助螺旋桨推进器（5）等距均匀分布于半球截面处，一个主螺旋桨推进器（6）固定安装在抗压的密封球壳结构（1）底部，通过协调控制能满足在水中的水平面和垂直面灵活的进行转向和保持航向运动，实现机器人在水下灵活运动。
所述锥形底座（2）固定安装在抗压的密封球壳结构（1）底部，对主螺旋桨推进器（6）进行保护，同时为机器人提供一个稳定降落平台。
实施例四：本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：机器人可以搭载摄像头装置（4）及其他传感设备进行水下探测任务，可应用于人类无法直接完成的浅水探测，具有广阔的应用前景。
本发明的工作过程如下：
本发明浅水探测水下球形机器人结构紧凑，体积小巧，实现了球形机器人在水中运动，提高了球形机器人的灵活性和运动范围。本发明浅水探测水下球形机器人外部抗压的密封球壳结构（1）由两个半圆球壳通过密封条（3）密封而成，球壳材料选择透明有机玻璃材质，既耐压又方便内部探测设备侦查，且外形美观。本发明浅水探测水下球形机器人通过协调控制主螺旋桨推进器（6）和辅助螺旋桨推进器（5）能满足在水中的水平面和垂直面灵活的进行转向和保持航向运动，实现机器人在水下灵活运动。本发明浅水探测水下球形机器人在抗压的密封球壳结构底部（1）固定安装锥形底座（2），为机器人提供一个稳定降落平台。本发明浅水探测水下球形机器人可以搭载摄像头装置（4）及其他传感设备进行水下探测任务，可应用于人类无法直接完成的浅水探测，具有广阔的应用前景。
Claims (5)
1.一种浅水探测水下球形机器人，主要包括一个抗压的密封球壳结构（1）、四个辅助螺旋桨推进器（5）、一个主螺旋桨推进器（6）、一个内部控制装置（7）、一个锥形底座（2）、一个摄像头装置（4）和一个密封条（3），其特征在于：所述抗压的密封球壳结构（1）由两个半圆球壳通过所述密封条（3）密封而成；所述四个辅助螺旋桨推进器（5）固定安装在抗压的密封球壳结构（1）球壳上，等距均匀分布于半球截面处；所述主螺旋桨推进器（6）固定安装在抗压的密封球壳结构（1）底部，安装轴线与辅助螺旋桨推进器（5）安装轴线垂直，且经过球心。
2.所述内部控制装置（7）包括一个控制***连接一个电源模块；所述锥形底座（2）固定安装在抗压的密封球壳结构（1）底部，对主螺旋桨推进器（6）进行保护；所述摄像头装置（4）安装在抗压的密封球壳结构（1）内部平台上，便于水下侦查。
3.根据权利要求1所述的浅水探测水下球形机器人，其特征在于：所述抗压的密封球壳结构（1）的球壳材料选择透明有机玻璃材质，既耐压又方便内部探测设备侦查，且外形美观。
4.根据权利要求1所述的浅水探测水下球形机器人，其特征在于：所述四个辅助螺旋桨推进器（5）等距均匀分布于球壳的半球截面处，实现机器人在水下灵活运动。
5.根据权利要求1所述的浅水探测水下球形机器人，其特征在于：所述锥形底座（2）固定安装在抗压的密封球壳结构（1）底部，对主螺旋桨推进器（6）进行保护，同时为机器人提供一个稳定降落平台。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140910 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |