CN204568029U - 一种水下无人缆控机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种水下无人缆控机器人，包括水上控制设备、脐带缆和机器人本体，机器人本体包括载体框架、浮力模块、浮游***设备、爬行***设备、观通设备、水下控制设备、耐压密封舱、传感器和作业机构。本实用新型的水下无人缆控机器人具备水中悬停、吸附、爬行、升潜、前进、后退和浮游转向等多种运动模式，能实现水中目标观察、水下搜救打捞、水中目标物清洗、海洋矿产勘探等多种作业任务，实用性高，灵活性好。
Description
技术领域
本实用新型属于水下作业设备领域，具体来说涉及一种水下无人缆控机器人。
背景技术
随着我国海洋开发事业的逐步发展，海洋装备产业也得到了蓬勃发展。水下机器人是开发海洋过程中的重要工具，广泛用于海洋监测、海洋工程、海洋矿产勘探、科研、搜寻打捞等作业任务，特别是无人缆控水下机器人，它续航力强，动力充沛、安全可靠。无人缆控水下机器人可分为拖曳式与自航式两种，拖曳式水下机器人本身无动力，被吊放入海中并依靠母船拖带航行；自航式水下机器人自身具备动力***，可以执行复杂的水下作业任务，它通过脐带缆传输机器人本体所需的动力，同时也上传和下传控制数据、信号；工程人员可在母船上通过连接在脐带缆一端的控制平台来操纵无人缆控水下机器人，其自航模式一般分为浮游、吸附和爬行三类。
CN102424100A公开了一种复合吸附船体清刷机器人，即一种将磁力吸附和推力吸附结合在一起的船体清刷机器人，可实现船体水下、水上部分的清洗。但是该机器人无法执行浮游作业，工作时必须沿船侧进入作业区域，活动范围有限。CN101139007A公开了一种水下清洁机器人，是一种利用高速排水螺旋桨产生负压进行壁面吸附的水下清洁机器人，可被遥控或自主控制进行水下泳池壁面的清洁作业。但是该机器人驱动电机众多，机构复杂，依靠排水螺旋桨的浮游灵活性差，不能进行浮游作业，功能单一，仅用于泳池壁的清洁。
通过对现有的各类水下机器人的分析比较得出，目前的水下机器人通常具有姿态单一，功能单一，实用性低，灵活性差的缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有水下机器人的姿态单一，功能单一，实用性低，灵活性差的缺陷，提供一种水下无人缆控机器人，该机器人具备水中悬停、吸附、爬行、升潜、前进、后退和浮游转向等多种运动模式，能实现水中目标观察、水下搜救打捞、水中目标物清洗、海洋矿产勘探等多种作业任务，实用性高，灵活性好。
为此，本实用新型提供了一种水下无人缆控机器人，包括水上控制设备、脐带缆和机器人本体，所述机器人本体包括载体框架、浮力模块、浮游***设备、爬行***设备、观通设备、水下控制设备、耐压密封舱、传感器和作业机构；浮力模块安装在载体框架的上部，爬行***设备安装在载体框架的两侧，观通设备安装在载体框架的前部、浮力模块的下部，耐压密封舱安装在载体框架的中部、浮力模块的正下方，作业机构安装在观通设备的下方，传感器和水下控制设备位于耐压密封舱中，脐带缆连接水上控制设备和水下控制设备；所述浮游***设备包括四个垂直螺旋桨推进器和两个水平螺旋桨推进器，四个垂直螺旋桨推进器垂直安装在载体框架侧板内侧中上部，两个水平螺旋桨推进器对称安装在载体框侧板的外侧。
根据本实用新型，所述水下无人缆控机器人具备水中悬停、吸附、爬行、升潜、前进、后退和浮游转向等多种运动模式。四个垂直螺旋桨推进器可以为水下无人缆控机器人提供升潜、吸附和爬行动力，两个水平螺旋桨推进器可以为水下无人缆控机器人提供前进、后退、浮游转向动力。
根据本实用新型，所述载体框架可以作为水下无人缆控机器人的移动和搭载平台。
根据本实用新型，所述浮力模块由密度为0.2-0.7g/cm的浮力材料制造而成，既能保证水的压强不会破坏浮力材料，又能满足水下无人缆控机器人在水下所需的浮力要求。
根据本实用新型，爬行***设备包括直流无刷驱动电机和履带爬行机构，履带爬行机构包括履带、履带轮和履带安装架，履带轮安装在履带安装架上，履带缠绕在履带轮上，直流无刷驱动电机安装在履带安装架内侧，可以驱动履带进行坐底爬行和贴附爬行。
根据本实用新型，所述观通设备包括可变焦云台摄像机和两个水下LED灯，观通设备可以对水下无人缆控机器人的作业环境进行观察，并可以进行可视化操作。可变焦云台摄像机可以通过云台控制实现视野的多自由度调整，增加可视范围。两个水下LED灯对称安装在可变焦云台摄像机的两侧，水下LED灯与水平方向呈15°朝向下，这样可以在水下无人缆控机器人的水平方向和近底方向取得较好的可视效果。
根据本实用新型，所述耐压密封舱包括圆柱形舱体和两个半球形封头，可以用来安装传感器和水下控制设备。
根据本实用新型，所述传感器包括深度传感器、高度传感器、姿态控制传感器、舱内温度传感器、舱内湿度传感器和舱内漏水报警装置，所述姿态控制传感器包括三轴加速度计、电子罗盘和三轴陀螺仪。传感器主要为监测、报警类传感器，可以对水下无人缆控机器人进行实时监测。
根据本实用新型，所述作业机构包括多功能机械手或水下清洗装置，针对不同任务情形，可以更换不同的作业工具。作业机构配合水下无人缆控机器人的其他设备可以实现水中目标观察、水下搜救打捞、水中目标物清洗、海洋矿产勘探等多种作业任务。
根据本实用新型，所述水上控制设备包括控制器、供电单元和脐带缆绞车，控制器连接供电单元，供电单元连接脐带缆绞车。
根据本实用新型，所述水下控制设备位于耐压密封舱中，可以接收、发送和简单处理数据和信号。
根据本实用新型，所述脐带缆为光电缆，缠绕在脐带缆绞车上，脐带缆中增加承重绳，可以保证脐带缆和机器人本体的稳定连接。水上控制设备通过脐带缆向水下控制设备传输数据和信号，接收水下控制设备、水下观通设备和各传感器的数据和信号，并将其实时显示到水上控制设备上，保证水上操作人员可以实时监控水下无人缆控机器人的工作状态。
本实用新型的水下无人缆控机器人具备水中悬停、吸附、爬行、升潜、前进、后退和浮游转向等多种运动模式，能实现水中目标观察、水下搜救打捞、水中目标物清洗、海洋矿产勘探等多种作业任务。本实用新型的水下无人缆控机器人拥有模块化、通用性的结构设计和可靠的控制模式，因此运动灵活、实用性强、可以满足任务多样性。本实用新型的水下无人缆控机器人整体结构设计合理、体积小、重量轻、机动性强、操控性能好，同时结构和控制上的合理设计也使得水下无人缆控机器人成本低、实用性强、适应性好。
附图说明
图1是本实用新型的水下无人缆控机器人的整体结构示意图。
图2是本实用新型的水下无人缆控机器人的水上控制设备的结构示意图。
图3是本实用新型的机器人本体的结构示意图。
图4是本实用新型的机器人本体的耐压密封舱的结构示意图。
水上控制设备1；脐带缆2；机器人本体3；控制器4；供电单元5；脐带缆绞车6；浮力模块7；垂直螺旋桨推进器8；水平螺旋桨推进器9；载体框架侧板10；履带安装架11；履带12；履带轮13；直流无刷驱动电机14；水下LED灯15；可变焦云台摄像机16；耐压密封舱17；作业机构18；传感器19；半球形封头20；水下控制设备21；圆柱形舱体22。
具体实施方式
以下对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
实施例1
如图1所示，本实用新型的水下无人缆控机器人包括水上控制设备1，脐带缆2和机器人本体3。由图1可以看出，本实用新型的水下无人缆控机器人具备悬停、浮游、吸附、爬行等多种运动模式。
如图2所示，本实用新型的水下无人缆控机器人的水上控制设备包括控制器4，供电单元5和脐带缆绞车6，控制器4连接供电单元5，供电单元5连接脐带缆绞车6。
如图3所示，本实用新型的机器人本体包括浮力模块7，垂直螺旋桨推进器8，水平螺旋桨推进器9，载体框架侧板10，履带安装架11，履带12，履带轮13，直流无刷驱动电机14，水下LED灯15，可变焦云台摄像机16，耐压密封舱17和作业机构18。
如图4所示，本实用新型的机器人本体的耐压密封舱17包括半球形封头20和圆柱形舱体22，传感器19和水下控制设备21位于耐压密封舱17中。
载体框架可以作为机器人本体3的移动和搭载平台，浮力模块7安装在载体框架的上部，耐压密封舱17安装在载体框架的中部、浮力模块7的正下方，作业机构18安装在观通设备的下方，即水下LED灯15和可变焦云台摄像机16的下方，传感器19和水下控制设备21位于耐压密封舱17中，脐带缆2连接水上控制设备1和机器人本体的水下控制设备21。四个垂直螺旋桨推进器8垂直安装在载体框架侧板10内侧中上部，两个水平螺旋桨推进器9对称安装在载体框架侧板10的外侧。两个水下LED灯15对称安装在可变焦云台摄像机16的两侧，水下LED灯15与水平方向呈15°朝向下。
水下无人缆控机器人具备水中悬停、吸附、爬行、升潜、前进、后退和浮游转向等多种运动模式。水下LED灯15和可变焦云台摄像机16可以对水下无人缆控机器人的作业环境进行观察，并可以进行可视化操作。水上控制设备1通过脐带缆2向水下控制设备21传输数据和信号，接收水下控制设备21和各传感器19的数据和信号，并将其实时显示到水上控制设备1上，保证水上操作人员可以实时监控水下无人缆控机器人的工作状态。水下控制设备21位于耐压密封舱17中，可以接收、发送和简单处理数据和信号。作业机构18包括多功能机械手或水下清洗装置，针对不同任务情形，可以更换不同的作业工具。作业机构18配合水下无人缆控机器人的其他设备可以实现水中目标观察、水下搜救打捞、水中目标物清洗、海洋矿产勘探等多种作业任务。
Claims (9)
1.一种水下无人缆控机器人，包括水上控制设备、脐带缆和机器人本体，其特征在于，所述机器人本体包括载体框架、浮力模块、浮游***设备、爬行***设备、观通设备、水下控制设备、耐压密封舱、传感器和作业机构；浮力模块安装在载体框架的上部，爬行***设备安装在载体框架的两侧，观通设备安装在载体框架的前部、浮力模块的下部，耐压密封舱安装在载体框架的中部、浮力模块的正下方，作业机构安装在观通设备的下方，传感器和水下控制设备位于耐压密封舱中，脐带缆连接水上控制设备和水下控制设备；所述浮游***设备包括四个垂直螺旋桨推进器和两个水平螺旋桨推进器，四个垂直螺旋桨推进器垂直安装在载体框架侧板内侧中上部，两个水平螺旋桨推进器对称安装在载体框架侧板的外侧。
2.如权利要求1所述的水下无人缆控机器人，其特征在于，所述浮力模块由密度为0.2-0.7g/cm的浮力材料制造而成。
3.如权利要求1所述的水下无人缆控机器人，其特征在于，所述爬行***设备包括直流无刷驱动电机和履带爬行机构，履带爬行机构包括履带、履带轮和履带安装架，履带轮安装在履带安装架上，履带缠绕在履带轮上，直流无刷驱动电机安装在履带安装架内侧。
4.如权利要求1所述的水下无人缆控机器人，其特征在于，所述观通设备包括可变焦云台摄像机和两个水下LED灯，两个水下LED灯对称安装在可变焦云台摄像机的两侧，水下LED灯与水平方向呈15°朝向下。
5.如权利要求1所述的水下无人缆控机器人，其特征在于，所述耐压密封舱包括圆柱形舱体和两个半球形封头。
6.如权利要求1所述的水下无人缆控机器人，其特征在于，所述传感器包括深度传感器、高度传感器、姿态控制传感器、舱内温度传感器、舱内湿度传感器和舱内漏水报警装置，所述姿态控制传感器包括三轴加速度计、电子罗盘和三轴陀螺仪。
7.如权利要求1所述的水下无人缆控机器人，其特征在于，所述作业机构包括多功能机械手或水下清洗装置。
8.如权利要求1所述的水下无人缆控机器人，其特征在于，所述水上控制设备包括控制器、供电单元和脐带缆绞车，控制器连接供电单元，供电单元连接脐带缆绞车。
9.如权利要求8所述的水下无人缆控机器人，其特征在于，所述脐带缆为光电缆，缠绕在脐带缆绞车上，脐带缆中增加承重绳。
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