本實用新型涉及一種適用于在水下進(jìn)行自主作業(yè)的裝置, 特別是涉及一種水下作業(yè)機器人，屬于水下作業(yè)工具技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著對海洋開發(fā)利用的不斷深入，人類所面臨的水下作業(yè)日益增多，作業(yè)環(huán)境日益復(fù)雜，作業(yè)難度也日益增大。目前，水下工程作業(yè)大多由潛水員完成，隨著人員價值的不斷提高和作業(yè)難度的加大，水下作業(yè)機器人在科學(xué)考察、救助打 撈等水下工程中顯得越發(fā)重要，為擴展水下工作條件，需要進(jìn)一步地提高現(xiàn)有水下作業(yè)裝備的技術(shù)水平。

水下作業(yè)機器人是通過移動平臺來實現(xiàn)作業(yè)地點的變更并在作業(yè)地點使用不同的作業(yè)工具來完成相應(yīng)的作業(yè)任務(wù)。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)。

公開號為 CN104960652A的發(fā)明專利申請和公開號為CN203623949U的實用新型專利分別公開一種水下作業(yè)機器人，該裝置為浮游式移動平臺并在平臺上設(shè)有機械手，由于浮游過程中不好控制移動量，所以浮游式移動平臺很難落在精確的作業(yè)點上，也即浮游式移動平臺難以實現(xiàn)準(zhǔn)確 的作業(yè)點作業(yè)，另外機械手也只是可以實現(xiàn)通常的抓取作業(yè)，對切割、鉆取等作業(yè)方式卻無法實現(xiàn)。

公開號為CN204659998U 的實用新型專利和公開號為CN204322084U 的實用新型專利分別公開一種水下浮游式平臺，但未提及具體的作業(yè)裝置。

公開號為CN204322084U的實用新型專利公開一種由外殼和履帶組成具有浮游、爬行功能的水下機器人，所述履帶安裝在外殼底部且履帶的轉(zhuǎn)動由設(shè)置在外殼上的驅(qū)動軸驅(qū)動，這種狀態(tài)限制了履帶的姿態(tài)變換，使水下機器人只能適應(yīng)單一的作業(yè)面。

公開號為CN103303449A 的發(fā)明專利申請公開一種輪式水下作業(yè)機器人，其作業(yè)工具安裝在由電機和齒輪組成的中空結(jié)機械手上，這種輪式結(jié)構(gòu)對承壓比低的作業(yè)面不太適應(yīng)。

公開號為CN103818533A的發(fā)明專利申請公開一種由履帶式和主架固定的水下采集設(shè)備，這種結(jié)構(gòu)限制了履帶的姿態(tài)變換。

公開號為CN202379073U的實用新型專利公開了一種履帶安裝在水下作業(yè)機器人沉浮裝置兩側(cè)的水下作業(yè)機器人，這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)致機器人在水中浮游狀態(tài)下的橫向轉(zhuǎn)動不靈活，機器人作業(yè)半徑大，機動性受到限制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的就在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，提供一種適應(yīng)復(fù)雜曲面的機動化水下機器人。本實用新型具有通用性好、機動靈活且能在精確作業(yè)點進(jìn)行作業(yè)的特點，能在低承壓面、鐵磁性表面或(和)光滑表面進(jìn)行重載精確作業(yè)。

本實用新型給出的技術(shù)方案是：一種水下作業(yè)機器人，由鉆機1、鉆機姿態(tài)變換裝置2、浮游體3、切割刀4、切割姿態(tài)變換裝置5、履帶爬行系統(tǒng)6、轉(zhuǎn)動鉸、吸附力弱化裝置8和吸附器9組成，其特點是：履帶爬行系統(tǒng)6通過主動轉(zhuǎn)動鉸10和從動轉(zhuǎn)動鉸7安裝在浮游體3下側(cè)面方向，吸附器9固定在履帶爬行系統(tǒng)6的外表面（與作業(yè)面相接近的表面），吸附力弱化裝置8與履帶爬行系統(tǒng)6固定為一體，鉆機1和切割刀4分別通過鉆機姿態(tài)變換裝置2和切割姿態(tài)變換裝置5安裝在浮游體3上。

所述浮游體3包括控制系統(tǒng)301、推進(jìn)系統(tǒng)302和探測系統(tǒng)303，其中控制系統(tǒng)301、推進(jìn)系統(tǒng)302和探測系統(tǒng)303與浮游體3安裝為一體。

所述從動轉(zhuǎn)動鉸7由轉(zhuǎn)動軸701、履帶從動連接板702、浮游體從動連接板703組成，其中履帶從動連接板702與履帶爬行系統(tǒng)6連接為一體，浮游體從動連接板703與浮游體3連接為一體，履帶從動連接板702和浮游體從動連接板703由轉(zhuǎn)動軸701貫穿并組成一對轉(zhuǎn)動副。

所述主動轉(zhuǎn)動鉸10由擺動缸1001、履帶主動連接板1002、浮游體主動連接板1003和鍵1004組成，擺動缸1001和浮游體主動連接板1003分別與浮游體3安裝為一體，履帶主動連接板1002與履帶爬行系統(tǒng)6安裝為一體，履帶主動連接板1002、浮游體主動連接板1003由擺動缸1001的輸出軸貫穿而形成一對轉(zhuǎn)動副，并由鍵1004使擺動缸1001的扭矩傳遞到履帶爬行系統(tǒng)6上。

所述吸附力弱化裝置8由弱化裝置固定座801和弱化裝置執(zhí)行器802組成，其中弱化裝置固定座801與履帶爬行系統(tǒng)6固定為一體，弱化裝置執(zhí)行器802可以相對于弱化裝置固定座801運動。

所述吸附器9表面具有粘彈性且與作業(yè)面接觸后會形成負(fù)壓腔，吸附器9內(nèi)部由磁性材料組成，與鐵磁性作業(yè)面接觸后能形成磁力。

所述鉆機1安裝在鉆機姿態(tài)變換裝置2末端，切割刀4安裝在切割姿態(tài)變換裝置5末端。

所述鉆機姿態(tài)變換裝置2和切割姿態(tài)變換裝置5分別能變換鉆機1和切割刀4相對于水下作業(yè)機器人的位置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是。

1.作業(yè)面適應(yīng)范圍廣。本實用新型提供的履帶系統(tǒng)可根據(jù)工作面的形狀自主變換姿態(tài)以適應(yīng)工作面的各種曲率變化；同時，履帶系統(tǒng)與工作面的著力點為一平面，相對于輪式系統(tǒng)的點接觸來說，履帶系統(tǒng)能大幅提高工作面的承壓比范圍，擴展了水下機器人對作業(yè)面的適用范圍。

2.作業(yè)點準(zhǔn)確。本實用新型提供的履帶表面所設(shè)置的集粘性、真空及磁力于一體的吸附器能保證它在鐵磁性表面或(和)光滑表面牢固固定且作作業(yè)過程中為作業(yè)工具提供支撐力，保證作業(yè)工具準(zhǔn)確作業(yè)，另外，本實用新型提供的履帶能在作業(yè)面上自由移動，保證了作業(yè)點的準(zhǔn)確性。

3.機動化程度高。本實用新型所提供的履帶置于浮游體的下側(cè)面方向，履帶的本體不會阻礙浮游體推進(jìn)系統(tǒng)在各個方向的流場，保證了水下作業(yè)機器人在浮游過程中的機動性。

4.作業(yè)能力強?？梢赃M(jìn)行重載作業(yè)。本實用新型提供履帶表面的吸附器為作業(yè)工具提供了足夠的提供支撐力，同時，本實用新型所提供的鉆機和切割刀也保證了水下作業(yè)機器人的強作業(yè)能力。

附圖說明

附圖1是本實用新型水下作業(yè)機器人的三維視圖。

附圖2是圖1的左視圖。

附圖3是圖1的后視圖。

附圖4是圖1的右視圖。

附圖5是圖1的前視圖。

附圖6是圖1的底視圖。

附圖7是圖1的俯視圖。

附圖8是本實用新型水下作業(yè)機器人的對直角作業(yè)面的視圖。

附圖9是本實用新型水下作業(yè)機器人的對弧形作業(yè)面的視圖。

圖中標(biāo)記：1.鉆機，2.鉆機姿態(tài)變換裝置，3.浮游體，301.控制系統(tǒng)，302.推進(jìn)系統(tǒng)，303.探測系統(tǒng)，4.切割刀，5.切割姿態(tài)變換裝置，6.履帶爬行系統(tǒng)，7.從動轉(zhuǎn)動鉸，701.轉(zhuǎn)動軸，702.履帶從動連接板，703.浮游體從動連接板，8.吸附力弱化裝置，801.弱化裝置固定座，802.弱化裝置執(zhí)行器，9.吸附器， 10.主動轉(zhuǎn)動鉸，1001.擺動缸，1002.履帶主動連接板，1003.浮游體主動連接板，1004.鍵。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1-圖9所示，這種水下作業(yè)機器人，由鉆機1、鉆機姿態(tài)變換裝置2、浮游體3、切割刀4、切割姿態(tài)變換裝置5、履帶爬行系統(tǒng)6、轉(zhuǎn)動鉸、吸附力弱化裝置8和吸附器9組成，其中履帶爬行系統(tǒng)6通過主動轉(zhuǎn)動鉸10和從動轉(zhuǎn)動鉸7安裝在浮游體3下側(cè)面方向，吸附器9固定在履帶爬行系統(tǒng)6的外表面（與作業(yè)面相接近的表面），吸附力弱化裝置8與履帶爬行系統(tǒng)6固定為一體，鉆機1和切割刀4分別通過鉆機姿態(tài)變換裝置2和切割姿態(tài)變換裝置5安裝在浮游體3上。

所述浮游體3包括控制系統(tǒng)301、推進(jìn)系統(tǒng)302和探測系統(tǒng)303，其中控制系統(tǒng)301、推進(jìn)系統(tǒng)302和探測系統(tǒng)303與浮游體3安裝為一體。

所述從動轉(zhuǎn)動鉸7由轉(zhuǎn)動軸701、履帶從動連接板702、浮游體從動連接板703組成，其中履帶從動連接板702與履帶爬行系統(tǒng)6連接為一體，浮游體從動連接板703與浮游體3連接為一體，履帶從動連接板702和浮游體從動連接板703由轉(zhuǎn)動軸701貫穿并組成一對轉(zhuǎn)動副。

所述主動轉(zhuǎn)動鉸10由擺動缸1001、履帶主動連接板1002、浮游體主動連接板1003和鍵1004組成，擺動缸1001和浮游體主動連接板1003分別與浮游體3安裝為一體，履帶主動連接板1002與履帶爬行系統(tǒng)6安裝為一體，履帶主動連接板1002、浮游體主動連接板1003由擺動缸1001的輸出軸貫穿而形成一對轉(zhuǎn)動副，并由鍵1004使擺動缸1001的扭矩傳遞到履帶爬行系統(tǒng)6上。

所述吸附力弱化裝置8由弱化裝置固定座801和弱化裝置執(zhí)行器802組成，其中弱化裝置固定座801與履帶爬行系統(tǒng)6固定為一體，弱化裝置執(zhí)行器802可以相對于弱化裝置固定座801運動。

所述吸附器9表面具有粘彈性且與作業(yè)面接觸后會形成負(fù)壓腔，吸附器9內(nèi)部由磁性材料組成，與鐵磁性作業(yè)面接觸后能形成磁力。

所述鉆機1安裝在鉆機姿態(tài)變換裝置2末端，切割刀4安裝在切割姿態(tài)變換裝置5末端。

所述鉆機姿態(tài)變換裝置2和切割姿態(tài)變換裝置5分別能變換鉆機1和切割刀4相對于水下作業(yè)機器人的位置。

所述履帶爬行系統(tǒng)6可以相對于水下作業(yè)機器人的浮游體3變換姿態(tài)。

本實用新型工作原理如下。

由于在水中呈中性浮力，所以水下作業(yè)機器人在浮游體3控制系統(tǒng)301所發(fā)出指令的引導(dǎo)下由推進(jìn)系統(tǒng)302驅(qū)動水下作業(yè)機器人完成水中的浮游運動，當(dāng)浮游體3的探測系統(tǒng)303感知到作業(yè)地點時，水下作業(yè)機器人在推進(jìn)系統(tǒng)302的作用下貼近作業(yè)面，此時吸附力弱化裝置8的弱化裝置執(zhí)行器802處于非作用狀態(tài)，履帶爬行系統(tǒng)6與作業(yè)面相接觸。當(dāng)作業(yè)面為平板時，水下作業(yè)機器的履帶爬行系統(tǒng)6處于平行狀態(tài)并保持與平板相垂直的位置，由于履帶爬行系統(tǒng)6表面的吸附器9在作業(yè)面上形成了大面積的粘性、負(fù)壓和磁力，加上推進(jìn)系統(tǒng)302的向下的作用力，可以使履帶爬行系統(tǒng)6相對于作業(yè)面具有較大的阻滯力和吸附力，從而保證履帶爬行系統(tǒng)6在相對于作業(yè)面爬行時能精確控制移動量，進(jìn)而準(zhǔn)確到達(dá)作業(yè)點。在水下作業(yè)機器到達(dá)作業(yè)點后，鉆機姿態(tài)變換裝置2和切割姿態(tài)變換裝置5變換鉆機1和切割刀4相對于水下作業(yè)機器人的位置來執(zhí)行相對應(yīng)的作業(yè)。

當(dāng)作業(yè)面為類似于墻角的內(nèi)角形面時，由于浮游體主動連接板1003、浮游體從動連接板703與浮游體3固定，履帶主動連接板1002、履帶從動連接板702與履帶爬行系統(tǒng)6固定，且擺動缸1001安裝在浮游體主動連接板1003上，所以主動轉(zhuǎn)動鉸10擺動缸1001的驅(qū)動軸向外側(cè)轉(zhuǎn)動并通過與履帶主動連接板1002相配合的鍵1004將擺動缸1001的扭矩傳遞到履帶爬行系統(tǒng)6上，此時，從動轉(zhuǎn)動鉸7的履帶從動連接板702和浮游體從動連接板703繞轉(zhuǎn)動軸701轉(zhuǎn)動，使履帶爬行系統(tǒng)6相對于浮游體3的向外轉(zhuǎn)動到適應(yīng)內(nèi)角面的角度，履帶爬行系統(tǒng)6上的吸附器9與作業(yè)面緊密接觸，吸附作用力達(dá)到最大狀態(tài)，進(jìn)而可以進(jìn)行重載作業(yè)。

當(dāng)作業(yè)面為類似于弧形物面時，主動轉(zhuǎn)動鉸10擺動缸1001的驅(qū)動軸向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動并通過與履帶主動連接板1002相配合的鍵1004將擺動缸1001的扭矩傳遞到履帶爬行系統(tǒng)6上，此時，從動轉(zhuǎn)動鉸7的履帶從動連接板702和浮游體從動連接板703繞轉(zhuǎn)動軸701轉(zhuǎn)動，使履帶爬行系統(tǒng)6相對于浮游體3向內(nèi)轉(zhuǎn)動到適應(yīng)弧形面的角度， 履帶爬行系統(tǒng)6上的吸附器9與作業(yè)面緊密接觸，吸附作用力達(dá)到最大狀態(tài)，進(jìn)而可以進(jìn)行重載作業(yè)。

作業(yè)完成后，吸附力弱化裝置8的弱化裝置執(zhí)行器802相對于固定在履帶爬行系統(tǒng)6上的弱化裝置固定座801運動并使履帶爬行系統(tǒng)6與作業(yè)面間的吸附力減小，水下作業(yè)機器人在推進(jìn)系統(tǒng)302的作用下游離作業(yè)面。

由于水下作業(yè)機器人在水中呈中性浮力狀態(tài)，所以上述實例的作業(yè)面可以相對于大地為任意角度。

以上所述僅為本實用新型的一種實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。