CN104199458A - 水下作业机器人 - Google Patents

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陈瑶
张志根
时少辉
楼利璇
郦瑞奇
余楚盈
宋宏
瞿逢重
陈鹰
冷建兴
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Abstract

本发明公开了一种水下作业机器人。本发明包括带有密封舱室的机身、所述机身内装有用于无线接收导入程序指令的控制***、该控制***带有电机驱动电路、底板、前夹板、后夹板、四个垂直螺旋桨推进器和两个前后螺旋桨推进器，所述水下作业机器人与智能手机上的控制端之间通过蓝牙通讯，智能手机主控板通过传感器获取深度、姿态信息，从而控制螺旋桨相应的转速及转向，达到定深运动和悬停；所述水下机器人前夹板、后夹板之间的设置有配重器；所述水下机器人机身的密封舱内装载有电源、传感器、用于无线接收导入程序指令的控制***电路。本发明整体上密封性好，静稳性高，可操作性强，并具有一定的可扩展性。

Description

水下作业机器人
技术领域
本发明涉及一种机器人，特别是涉及一种可以进行水下作业，能满足工程测试、科学研究、无人侦查、环境考察和监测等需要的水下机器人。
背景技术
在我国，水下作业主要是依赖于人和简单的潜水器，复杂、危险的海洋环境对人的生命安全造成很大的威胁，而国家对海洋资源的开发力度又不断加大，这就必须需要一种新的智能化的机器设备来代替人去执行海下作业任务，水下机器人就此产生。
水下机器人，又称自主式水下航行体（AUV），是水下无人航行器（UUV）的一种。现有的潜艇式AUV机器人，上升和下潜大多通过改变本体在水中的浮力来实现，而且通常只有一到两个动力推动器，反应时间慢，不够机动灵活，虽然机器人能实现一定角度的旋转，但控制繁琐，稳定性差。
发明内容
本发明克服了现有技术中的缺点和不足，提供了密封防水、可实现五个自由度运动、水下运行平稳的一种水下作业机器人。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案主要是：
本发明包括带有密封舱室的机身、所述机身内装有用于无线接收导入程序指令的控制***、该控制***带有电机驱动电路、底板、前夹板、后夹板、四个垂直螺旋桨推进器和两个前后螺旋桨推进器，所述水下作业机器人与智能手机上的控制端之间通过蓝牙通讯，智能手机主控板通过传感器获取深度、姿态信息，从而控制螺旋桨相应的转速及转向，达到定深运动和悬停；所述水下机器人前夹板、后夹板之间设置有配重器；所述水下机器人机身的密封舱内装载有电源、传感器、用于无线接收导入程序指令的控制***电路。
进一步说，所述的四个垂直螺旋桨推进器垂直对称固定在所述水下机器人底板四个凸台上。
进一步说，所述的四个垂直螺旋桨推进器和两个前后螺旋桨推进器的电机均置于小圆桶内，所述小圆筒两端由上端盖和下端盖通过螺栓连接拧紧密封，桶内注满绝缘油，对电机进行密封。
进一步说，采用所述安装有控制水下机器人应用程序的智能手机的蓝牙无线遥控控制端。蓝牙装置封装在浮标内，浮标与水下作业机器人用零浮力缆连接进行数据传输。
进一步说，所述小圆筒均通过螺栓连接固定在所述底板或前夹板上。
进一步说，所述的配重器由中空的铁饼组成，通过螺杆与前夹板和后夹板相连，其中铁饼可在螺杆上前后自由移动。
进一步说，所述传感器包括陀螺仪传感器、深度传感器、九轴姿态传感器和速度传感器。
进一步说，所述陀螺仪传感器，在姿态解算算法上，对于陀螺仪的积分时间，采用定时器精确计算每一次采样时间。
本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，螺旋桨推动器为水下机器人提供动力，它通过电机带动叶片旋转产生推力，反应迅速、控制灵活，在水下机械人中得到广泛运用。水下机器人机身采用有机玻璃制作，各密封舱相互独立，空间位置符合流体动力学性能。内置空间综合考虑了散热、重心、平衡、载重、电气布放等问题。整体上密封性好，静稳性高，可操作性强，并具有一定的可扩展性。
附图说明
图1是此水下作业机器人的结构示意图；
图2是此水下作业机器人的***连接图；
图3是螺旋桨推进器的结构示意图；
图中：1、机身；2、四个垂直螺旋桨推进器；3、两个前后螺旋桨推进器；          4、底板；5、前夹板；6、后夹板；7、小圆筒；8、智能手机；9、浮标；10、水下作业机器人；11、连接缆；12、螺栓；13、下端盖；14、螺旋桨；15、上端盖；16、塑料圆环。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
如图1、图2和图3所示，本发明提供一种水下机器人10，由带有密封舱室的机身1、所述机身1内装有用于无线接收导入程序指令的控制***、该控制***带有电机驱动电路、四个垂直螺旋桨推进器2和两个前后螺旋桨推进器3，底板4、前夹板5和后夹板6组成，所述的四个垂直螺旋桨推进器2垂直对称固定在所述水下机器人底板4四个凸台上。所述两个前后螺旋桨推进器3水平对称放置在前夹板5两侧；所述水下机器人的配重器由螺栓连接于前夹板5和后夹板6之间；所述水下机器人机身1的密封舱内装载有电源、传感器、用于无线接收导入程序指令的操作***电路等；所述的螺旋桨推进器的电机均置于小圆桶7内，所述小圆筒7两端通过塑料圆环16由上端盖15和下端盖13通过螺栓12连接拧紧密封，桶内注满绝缘油，对电机进行密封；所述的六个装有所述螺旋桨推进器的小圆筒7均通过螺栓连接固定在所述底板4或前夹板5上。
机身1封装有电源、传感器、控制电路等，小圆筒7内封装有直流电机、螺旋桨14，其中4个小圆筒7在底座4上垂直对称放置可实现横摇、纵倾、航偏和升潜等，2个小圆筒在前夹板5两侧水平对称放置可实现左转、右转、前进和后退等。通过在岸上用Android智能手机8上安装的控制端APP发送指令到通过接连缆11连接到所述水下机器人10的水面蓝牙装置浮标9，实现对所述水下机器人的遥控功能，在运动上能够实现定深运动和悬停。

Claims (8)

1. 水下作业机器人，其包括带有密封舱室的机身（1）、所述机身（1）内装有用于无线接收导入程序指令的控制***、该控制***带有电机驱动电路、底板（4）、前夹板（5）、后夹板（6）、四个垂直螺旋桨推进器（2）和两个前后螺旋桨推进器（3），其特征在于：所述水下作业机器人（10）与智能手机（8）上的控制端之间通过蓝牙通讯，智能手机（8）主控板通过传感器获取深度、姿态信息，从而控制螺旋桨（14）相应的转速及转向，达到定深运动和悬停；所述水下机器人前夹板（5）、后夹板（6）之间设置有配重器；所述水下机器人机身（1）的密封舱内装载有电源、传感器、用于无线接收导入程序指令的控制***电路。
2.根据权利要求1所述的水下机器人，其特征在于：所述的四个垂直螺旋桨推进器（2）垂直对称固定在所述水下机器人底板（4）四个凸台上。
3.根据权利要求1所述的水下机器人，其特征在于：所述的四个垂直螺旋桨推进器（2）和两个前后螺旋桨推进器（3）的电机均置于小圆桶（7）内，所述小圆筒（7）两端由上端盖（15）和下端盖（13）通过螺栓连接拧紧密封，桶内注满绝缘油，对电机进行密封。
4.根据权利要求1所述的水下机器人，其特征在于：采用所述安装有控制水下机器人应用程序的智能手机（8）的蓝牙无线遥控控制端；蓝牙装置封装在浮标（9）内，浮标（9）与水下作业机器人（10）用零浮力缆（11）连接进行数据传输。
5.根据权利要求3所述的水下机器人，其特征在于：所述小圆筒（7）均通过螺栓连接固定在所述底板（4）或前夹板（5）上。
6.根据权利要求1所述的水下机器人，其特征在于：所述的配重器由中空的铁饼组成，通过螺杆与前夹板（5）和后夹板（6）相连，其中铁饼可在螺杆上前后自由移动。
7.根据权利要求1所述的水下机器人，其特征在于：所述传感器包括陀螺仪传感器、深度传感器、九轴姿态传感器和速度传感器。
8.根据权利要求7所述的水下机器人，其特征在于：所述陀螺仪传感器，在姿态解算算法上，对于陀螺仪的积分时间，采用定时器精确计算每一次采样时间。
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