CN207773410U - 一种浅水观察级水下机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种浅水观察级水下机器人，包括机器人框架，机器人框架内设有机器人云平台，机器人云平台连接有摄像组，摄像组设置在亚克力耐压管内，摄像组的摄像头固定在所述机器人框架的前侧，摄像组包括动态摄影机、静态照相机、微光摄像机以及红外热成像摄像机，动态摄影机上方设有水下照明灯，机器人框架内设有旋转电机，机器人框架的下方连接有转盘，旋转电机连接所述转盘，水平螺旋桨推进器设置在所述转盘的一侧。本实用新型集合了动态摄影机、静态照相机、微光摄像机以及红外热成像摄像机，可同时对浅水区域中的动态悬浮物、生物以及静态的物质进行图像捕捉，动态和静态拍摄相配合，可以确保水下机器人获得较为准确的图像信息。

Description

一种浅水观察级水下机器人

技术领域

本实用新型涉及水下作业设备领域，特别涉及一种浅水观察级水下机器人。

背景技术

水下机器人又称为遥控无人潜水器，其核心部件是水下推进器和水下摄像***，被广泛应用于军队、海岸警卫、海事、海关、核电、水电、海洋石油、渔业、海上救助、管线探测和海洋科学研究等各个领域，可分为载人与不载人、有缆和自治等不同类型。目前，发展最快、最为成熟且应用最为广泛的一种是观察级水下机器人。观察级水下机器人通过配置摄像头、多功能机械手，携带具有多种用途和功能的声学探测仪器以及专业工具进行各种复杂的水下作业任务。

为了准确地获得水下的图像信息，水下机器人都安装有水下可视***，可视***能将水下境和目标信息传递给水面控制***。然而，由于受潮汐的影响，导致海面浅水区域大都较为混浊，悬浮物较多,且运动无规律，摄像机在光源的照射下,会将摄像头前的悬浮物拍摄得很亮,从而就难以获得较准确的图像信息。

实用新型内容

本实用新型针对上述现有技术存在的问题，提供了一种浅水观察级水下机器人。

为了实现上述的目的，本实用新型采用以下技术措施：

一种浅水观察级水下机器人，包括机器人框架、水平螺旋桨推进器、垂直螺旋桨推进器以及浮体，所述机器人框架内设有机器人云平台，所述机器人云平台连接有摄像组，所述摄像组设置在亚克力耐压管内，摄像组的摄像头固定在所述机器人框架的前侧，所述摄像组包括动态摄影机、静态照相机、微光摄像机以及红外热成像摄像机，动态摄影机上方设有水下照明灯，所述机器人框架内设有旋转电机，机器人框架的下方连接有转盘，所述旋转电机连接所述转盘，所述水平螺旋桨推进器设置在所述转盘的一侧。

作为优选，所述机器人框架固定密封在密封盒内，密封盒的前侧设有观察窗，所述观察窗设置在所述摄像组的摄像头的正前方，观察窗为光滑半圆弧型结构，观察窗内设有夹层，夹层中填充纯净水。

作为优选，所述机器人框架内设有控制器，所述控制器连接有声呐探测器，所述声呐探测器的一端延伸出所述机器人框架。

作为优选，所述密封盒的两侧均开设有板槽，所述板槽内设有所述浮体，浮体的两侧设有转轴，所述浮体通过转轴活动连接所述板槽的两侧。

作为优选，所述板槽上设有隔离腔，所述隔离腔内设有齿辊，所述齿辊的一端通过轴套连接所述隔离腔，另一端延伸连接有伺服电机，所述浮体内侧设有半齿辊，所述半齿辊与所述齿辊啮合连接。

作为优选，所述机器人框架内设有增压泵，所述增压泵的一端通过电磁阀连接有进水管，增压泵的另一端连接有高压排水管。

作为优选，所述垂直螺旋桨推进器设置在所述机器人框架上端，垂直螺旋桨推进器沿竖直方向倾斜为8-15°。

本实用新型的有益效果在于：

相较于传统的水下机器人，本申请的浅水观察级水下机器人集合了动态摄影机、静态照相机、微光摄像机以及红外热成像摄像机，可以同时对浅水区域中的动态悬浮物、生物以及静态的物质进行图像捕捉，动态和静态拍摄相配合，可以确保水下机器人获得较为准确的图像信息，且动态摄影机能在同一时间曝光两次，一次快，一次慢，再进行合成使其能够同时看清画面上亮与暗的物体，从而克服了强光照射下的高亮度区域、阴影或逆光与相对亮度较低的区域在图像中同时存在，导致摄像机输出的图像出现明亮区域因曝光过度成为白色，而黑暗区域因曝光不足成为黑色，严重影响图像质量的问题，微光摄像机可利用星光、月光或其他微量光照在目标上产生的照度进行增强，并显示成可见的图像，增强传统水下机器人在较暗光线环境下的信息收集功能，而红外热成像摄影机则可以检测图像捕捉到的对象是否发出的不可见红外能量，便于判断该物质是否为生物。

附图说明

图1为本实用新型的机器人框架示意图；

图2为本实用新型的立体结构示意图；

图3为本实用新型的密封盒和浮体连接示意图。

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。

如图1-图3所示，一种浅水观察级水下机器人，包括机器人框架1、水平螺旋桨推进器2、垂直螺旋桨推进器3以及浮体4，所述机器人框架1内设有机器人云平台5，所述机器人云平台5连接有摄像组，所述摄像组设置在亚克力耐压管20内，摄像组的摄像头固定在所述机器人框架1的前侧，所述摄像组包括动态摄影机14、静态照相机15、微光摄像机16以及红外热成像摄像机17，动态摄影机14上方设有水下照明灯7，所述水下照明灯7设有两个，分别设置在所述水下照明灯7动态摄影机14上方的两侧，可在光线极低的条件下为所述摄像组提供光源，所述机器人框架1内设有旋转电机7，机器人框架1的下方连接有转盘8，所述旋转电机7连接所述转盘8，所述水平螺旋桨推进器2设置在所述转盘8的一侧，旋转电机7可驱动所述转盘8转动，使得水平螺旋桨推进器2可在水平面上进行0°-360°的方向调整，便于水下机器人取向移动。

所述水平螺旋桨推进器2、垂直螺旋桨推进器3至少各设有两个，垂直螺旋桨推进器3设置在水下机器人的上端，垂直螺旋桨推进器沿竖直方向倾斜为8-15°，在本实施例中，所述水平螺旋桨推进器2和垂直螺旋桨推进器3均设有两个，垂直螺旋桨推进器沿竖直方向倾斜为10°。此外，所述动态摄影机14为超低照度超宽动态摄像机，能在同一时间曝光两次，一次快，一次慢，再进行合成使其能够同时看清画面上亮与暗的物体，从而克服了强光照射下的高亮度区域、阴影或逆光与相对亮度较低的区域在图像中同时存在，导致摄像机输出的图像出现明亮区域因曝光过度成为白色，而黑暗区域因曝光不足成为黑色，严重影响图像质量的问题。微光摄像机可利用星光、月光或其他微量光照在目标上产生的照度进行增强，并显示成可见的图像，增强传统水下机器人在较暗光线环境下的信息收集功能，而红外热成像摄影机则可以检测图像捕捉到的对象是否发出的不可见红外能量，便于判断该物质是否为生物，有利于提高水下机器人获得较为准确的图像信息。

所述机器人框架1固定密封在密封盒9内，密封盒9的前侧设有观察窗18，所述观察窗18设置在所述摄像组的摄像头的正前方，摄像组透过观察窗18获取水下的图像信息。所述观察窗18为光滑半圆弧型结构，观察窗18内设有夹层19，夹层19中填充无杂质的纯净水，厚度为15cm，可保证观察窗18保持较高的清晰度。所述密封盒9将水源和所述机器人框架1隔离，以免水流侵蚀所述机器人框架1上的精密部件，影响水下机器人使用寿命。

作为本实施例的优选方案，所述机器人框架1内设有控制器(图未示)，所述控制器(图未示)连接有声呐探测器10，所述声呐探测器10的一端延伸出所述机器人框架1，声呐探测器10固定在所述水下机器人的上端，所述声呐探测器10利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信，防止水下机器人在水下作业时发生触礁，也便于摄像组捕捉摄影对象。

现有技术中，浮体4通常设置在机器人框架1的顶部，水下机器人下潜时容易受到浮体4的浮力影响，导致下潜效率低且困难程度高，为了便于水下机器人下潜，在一些实施例中，所述密封盒9的两侧均开设有板槽19，所述板槽19内设有与所述板槽19相适配的浮体4，所述浮块4为板块结构，浮体4的两侧设有转轴，所述浮体4通过转轴(图未视)活动连接所述板槽19的两侧，浮块4可通过转轴翻转。所述板槽19上设有隔离腔21，所述隔离腔21内设有齿辊22，所述齿辊22的一端通过轴套连接所述隔离腔21的一侧，另一端延伸穿过所述隔离腔21的另一侧并连接有伺服电机23，所述伺服电机23固定在所述机器人框架1上，所述浮体4内侧设有半齿辊24，所述半齿辊24与所述齿辊22啮合连接，半齿辊24的轴心与所述转轴(图未示)处于同一水平线上。下潜时，所述浮体4旋转合拢与所述板槽19配合，减少浮体4与水接触的有效面积，从而减少下潜过程中浮力对水下机器人的反作用力，上升时，所述浮体4旋转展开，增大浮体4与水接触的有效面积，使得水下机器人受到的浮力增大，便于水下机器人上升。

此外，水下机器人上升时仅依靠垂直螺旋桨推进器3的推进作用，对于垂直螺旋桨推进器3的负荷太大，容易损耗垂直螺旋桨推进器3，为了减轻垂直螺旋桨推进器3上升时的负荷，所述机器人框架1内设有增压泵11，所述增压泵11的一端通过电磁阀连接有进水管12，增压泵11的另一端连接有高压排水管13，所述高压排水管13上可设有增压阀，高压排水管13的排水口设置在所述转盘8的一侧。所述增压泵11启动时，进水管12进液，经过增压泵11和增压阀的增压后，形成高压流体，通过高压排水管13从水下机器人底部高速排出，在水下机器人底部形成巨大的推力，可加快水下机器人上浮的效率。

工作原理：所述垂直螺旋桨推进器3旋转产生推力，控制水下机器人向下移动，水平螺旋桨推进器2控制所述水下机器人前后移动，当水平螺旋桨推进器2转向时，旋转电机控制转盘转动，将水平螺旋桨推进器2旋转至前进方向的反向一侧，以差速转动，水下机器人可以实现任意半径转动，使得水下机器人可在水平面上前后左右移动。

综上所述，本申请的浅水观察级水下机器人集合了动态摄影机、静态照相机、微光摄像机以及红外热成像摄像机，可以同时对浅水区域中的动态悬浮物、生物以及静态的物质进行图像捕捉，动态和静态拍摄相配合，可以确保水下机器人获得较为准确的图像信息。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种浅水观察级水下机器人，包括机器人框架、水平螺旋桨推进器、垂直螺旋桨推进器以及浮体，其特征在于，所述机器人框架内设有机器人云平台，所述机器人云平台连接有摄像组，所述摄像组设置在亚克力耐压管内，摄像组的摄像头固定在所述机器人框架的前侧，所述摄像组包括动态摄影机、静态照相机、微光摄像机以及红外热成像摄像机，动态摄影机上方设有水下照明灯，所述机器人框架内设有旋转电机，机器人框架的下方连接有转盘，所述旋转电机连接所述转盘，所述水平螺旋桨推进器设置在所述转盘的一侧。

2.根据权利要求1所述的一种浅水观察级水下机器人，其特征在于，所述机器人框架固定密封在密封盒内，密封盒的前侧设有观察窗，所述观察窗设置在所述摄像组的摄像头的正前方，观察窗为光滑半圆弧型结构，观察窗内设有夹层，夹层中填充纯净水。

3.根据权利要求1或2所述的一种浅水观察级水下机器人，其特征在于，所述机器人框架内设有控制器，所述控制器连接有声呐探测器，所述声呐探测器的一端延伸出所述机器人框架。

4.根据权利要求2所述的一种浅水观察级水下机器人，其特征在于，所述密封盒的两侧均开设有板槽，所述板槽内设有所述浮体，浮体的两侧设有转轴，所述浮体通过转轴活动连接所述板槽的两侧。

5.根据权利要求4所述的一种浅水观察级水下机器人，其特征在于，所述板槽上设有隔离腔，所述隔离腔内设有齿辊，所述齿辊的一端通过轴套连接所述隔离腔，另一端延伸连接有伺服电机，所述浮体内侧设有半齿辊，所述半齿辊与所述齿辊啮合连接。

6.根据权利要求1所述的一种浅水观察级水下机器人，其特征在于，所述机器人框架内设有增压泵，所述增压泵的一端通过电磁阀连接有进水管，增压泵的另一端连接有高压排水管。

7.根据权利要求4所述的一种浅水观察级水下机器人，其特征在于，所述垂直螺旋桨推进器设置在所述机器人框架上端，垂直螺旋桨推进器沿竖直方向倾斜为8-15°。