專利名稱：一種水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人的制作方法
一種水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明水下監(jiān)測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人。
背景技術(shù)：
對(duì)于漁類行為觀察，水產(chǎn)養(yǎng)殖網(wǎng)箱檢查，港口和船體的水下檢查，水域和水閘等日 常排污和監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。
我國(guó)海岸線漫長(zhǎng)，淺水區(qū)域分布廣泛，隨著近年來國(guó)家對(duì)海洋資源的不斷重視和 開發(fā)，相關(guān)水域的水產(chǎn)養(yǎng)殖，水文探測(cè)，資源勘探，水下考古，安全監(jiān)測(cè)等活動(dòng)繁多，但隨著 水下作業(yè)的人工成本不斷增加以及水中危險(xiǎn)事件的頻發(fā)，使人們對(duì)能夠代替人工作業(yè)的小 型水下機(jī)器人的需求愈發(fā)強(qiáng)烈，因此，開展適用于淺水區(qū)域的低成本，體積小，多功能的小 型水下機(jī)器人的研究對(duì)科技進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有著重要的現(xiàn)實(shí)意義和重大的使用價(jià)值。
現(xiàn)有的低成本民用小型水下機(jī)器人，通過改變本體沉浮系統(tǒng)的排水體積來改變機(jī) 器人在水中的浮力，從而實(shí)現(xiàn)上升和沉降?，F(xiàn)有的小型機(jī)器人通過沉浮系統(tǒng)的排水體積來 改變機(jī)器人在水中的浮力，存在上升和沉降速度慢，水下監(jiān)測(cè)不靈活高效的缺點(diǎn)。
另外，現(xiàn)有的低成本民用小型水下機(jī)器人通常沒有觀測(cè)裝置，有的即使有觀測(cè)裝 置，但是固定在機(jī)器人耐壓艙內(nèi)的，不能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，不夠靈活，不便于對(duì)水下情況進(jìn)行全方位 的監(jiān)測(cè)。
因此，如何解決上升和沉降速度慢，水下監(jiān)測(cè)不靈活高效的問題，成為本領(lǐng)域技術(shù) 人員亟待解決的技術(shù)問題。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，以解決上升和沉降速度慢，水下監(jiān) 測(cè)不靈活高效的問題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案
一種水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，包括
總體框架；
設(shè)置于所述總體框架左右兩側(cè)的兩個(gè)水平螺旋槳推進(jìn)器；
設(shè)置于所述總體框架中間位置的垂直螺旋槳推進(jìn)器；
設(shè)置于所述總體框架上的觀測(cè)模塊。
優(yōu)選地，在上述水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人中，還包括設(shè)置于所述總體框架頂部的浮力模塊， 所述浮力模塊上開設(shè)有中間通孔，所述垂直螺旋槳推進(jìn)器與所述中間通孔相通。
優(yōu)選地，在上述水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人中，所述浮力模塊的頂部為弧面。
優(yōu)選地，在上述水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人中，所述浮力模塊采用玻璃微珠固體浮力材料制 成。
優(yōu)選地，在上述水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人中，所述觀測(cè)模塊包括
透明筒，所述透明筒的兩端設(shè)有端蓋；
設(shè)置于所述透明筒內(nèi)的攝像頭；
設(shè)置于所述透明筒內(nèi)，驅(qū)動(dòng)所述攝像頭旋轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)。
優(yōu)選地，在上述水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人中，所述攝像頭為具有紅外補(bǔ)光功能的攝像頭。
優(yōu)選地，在上述水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人中，所述透明筒為PC透明筒，所述端蓋為尼龍端至 JHL ο
優(yōu)選地，在上述水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人中，還包括設(shè)置于所述總體框架上的集線裝置，所 述集線裝置包括
密封廂；
設(shè)置于所述密封廂一端的入線防水接頭；
設(shè)置于所述密封廂另一端的出線防水接頭，所述水平螺旋槳推進(jìn)器、垂直螺旋槳 推進(jìn)器和觀測(cè)模塊的線纜由所述入線防水接頭進(jìn)入，在所述密封廂內(nèi)整合成一條控制線， 由所述出線防水接頭引出與母船上放置的控制箱連接。
優(yōu)選地，在上述水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人中，所述水平螺旋槳推進(jìn)器、垂直螺旋槳推進(jìn)器和 觀測(cè)模塊均通過支撐板安裝在所述總體框架上。
優(yōu)選地，在上述水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人中，所述總體框架上分布有等間距布置的調(diào)節(jié)螺 孔，安裝螺栓穿過所述水平螺旋槳推進(jìn)器、垂直螺旋槳推進(jìn)器和觀測(cè)模塊上的支撐板與所 述調(diào)節(jié)螺孔螺紋配合。
從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，螺旋槳推進(jìn)器為水 下機(jī)器人提供動(dòng)力，它通過電機(jī)帶動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力。由于其控制靈活，反應(yīng)快速，因此 在水下機(jī)器人上得到了很好的應(yīng)用。本發(fā)明利用兩個(gè)水平螺旋槳推進(jìn)器，控制機(jī)器人的進(jìn) 退和轉(zhuǎn)彎，當(dāng)左右兩個(gè)螺旋槳以相同轉(zhuǎn)速同向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)沿直線前進(jìn)或后退； 而左右兩個(gè)水平螺旋槳推進(jìn)器以相同轉(zhuǎn)速按不同方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)動(dòng)，以差速轉(zhuǎn) 動(dòng)時(shí)，機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)任意半徑轉(zhuǎn)彎，垂直螺旋槳推進(jìn)器可以輕松控制機(jī)器人的沉浮。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一角度的水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人的側(cè)視圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的浮力模塊的結(jié)構(gòu)示意圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的觀測(cè)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的集線裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明公開了一種水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，以解決上升和沉降速度慢，水下監(jiān)測(cè)不靈活 高效的問題。
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于 本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
請(qǐng)參閱圖1-圖4，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一角度的水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提 供的水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人的側(cè)視圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的浮力模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
本發(fā)明實(shí)施例提供的水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，包括總體框架、水平螺旋槳推進(jìn)器1、垂直 螺旋槳推進(jìn)器2和觀測(cè)模塊4。
其中，總體框架為水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人的骨架和支撐部件。水平螺旋槳推進(jìn)器I為兩 個(gè)，分別設(shè)置于總體框架的左右兩側(cè)，兩個(gè)水平螺旋槳推進(jìn)器I用于驅(qū)動(dòng)水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人 的前進(jìn)、后退和旋轉(zhuǎn)。設(shè)置兩個(gè)水平螺旋槳推進(jìn)器I能夠保持水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人的平衡，也是 能夠旋轉(zhuǎn)的要求。所謂水平螺旋槳推進(jìn)器I應(yīng)當(dāng)理解為水平布置，即推進(jìn)方向?yàn)樗椒较?的螺旋槳推進(jìn)器；相應(yīng)地，垂直螺旋槳推進(jìn)器2應(yīng)當(dāng)理解為垂直布置，即推進(jìn)方向?yàn)榇怪狈?向的螺旋槳推進(jìn)器。
垂直螺旋槳推進(jìn)器2設(shè)置于總體框架的中間位置，在本實(shí)施例中，垂直螺旋槳推 進(jìn)器2的數(shù)量為一個(gè)，當(dāng)然也可為多個(gè)，只要保持平衡布置即可。觀測(cè)模塊4設(shè)置于總體框 架上，用于實(shí)時(shí)接收控制裝置的控制指令，采集水下的圖像信息并送回到母船上的顯示系 統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水下情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
本發(fā)明提供的水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，螺旋槳推進(jìn)器為水下機(jī)器人提供動(dòng)力，它通過電 機(jī)帶動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力。由于其控制靈活，反應(yīng)快速，因此在水下機(jī)器人上得到了很好的 應(yīng)用。本發(fā)明利用兩個(gè)水平螺旋槳推進(jìn)器1，控制機(jī)器人的進(jìn)退和轉(zhuǎn)彎，當(dāng)左右兩個(gè)螺旋槳 以相同轉(zhuǎn)速同向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)沿直線前進(jìn)或后退；而左右兩個(gè)水平螺旋槳推進(jìn)器 I以相同轉(zhuǎn)速按不同方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)動(dòng)，以差速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)任意半徑 轉(zhuǎn)彎，垂直螺旋槳推進(jìn)器2可以輕松控制機(jī)器人的沉浮。
由于水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人的比重大于水的比重，這樣就會(huì)使得對(duì)垂直螺旋槳推進(jìn)器2 的動(dòng)力性要求較高。為了避免此問題，本發(fā)明還可包括設(shè)置于總體框架頂部的浮力模塊3， 浮力模塊3上開設(shè)有中間通孔31，垂直螺旋槳推進(jìn)器2與中間通孔31相通。增加浮力模塊 3后，能夠保證水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人的比重為1. 2:1，因此在重心位置垂直放置的垂直螺旋槳推 進(jìn)器2可以輕松控制水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人的沉浮。
為了避免在上升時(shí)，浮力模塊3的阻力，在本實(shí)施例中，浮力模塊3的頂部為弧面， 減小在水中運(yùn)動(dòng)的阻力。浮力模塊3采用玻璃微珠固體浮力材料制成，玻璃微珠固體浮力 材料的密度為O. 4g/cm3，根據(jù)機(jī)器人設(shè)計(jì)比重1. 2 1計(jì)算最后所需提供的額外浮力的大 小，確定浮力模塊3的體積。
請(qǐng)參閱圖5，圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的觀測(cè)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
在本發(fā)明一具體實(shí)施例中，觀測(cè)模塊4包括透明筒44、攝像頭43和步進(jìn)電機(jī)42。
其中，透明筒44的兩端設(shè)有端蓋41，以保證透明筒44內(nèi)的密封性。攝像頭43設(shè) 置于透明筒44內(nèi)，驅(qū)動(dòng)攝像頭43旋轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)42設(shè)置于透明筒44內(nèi)。
本發(fā)明通過控制裝置將指令發(fā)送給步進(jìn)電機(jī)42，通過傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)攝像頭43的中心軸來控制攝像頭43在角度為±75°的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)和定位到特定的角度，實(shí)現(xiàn)配合水 下作業(yè)、水文探測(cè)和安全監(jiān)視等需要。控制攝像頭43的轉(zhuǎn)動(dòng)相對(duì)于現(xiàn)有的控制機(jī)器人本體 的轉(zhuǎn)動(dòng)或控制螺旋槳推進(jìn)器相對(duì)機(jī)身的轉(zhuǎn)動(dòng)要容易實(shí)現(xiàn)，并且控制靈活，響應(yīng)快速。
進(jìn)一步地，攝像頭43為具有紅外補(bǔ)光功能的攝像頭，透明筒44為PC透明筒，端蓋 41為尼龍端蓋。PC透明筒空間利用率高，透光性好。
請(qǐng)參閱圖6，圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的集線裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
為了進(jìn)一步優(yōu)化上述技術(shù)方案，本發(fā)明還可包括設(shè)置于總體框架上的集線裝置5， 集線裝置5包括密封廂53、入線防水接頭51和出線防水接頭52。
其中，入線防水接頭51設(shè)置于密封廂53的一端，出線防水接頭52設(shè)置于密封廂 53的另一端，水平螺旋槳推進(jìn)器1、垂直螺旋槳推進(jìn)器2和觀測(cè)模塊4的線纜由入線防水接 頭51進(jìn)入，在密封廂53內(nèi)整合成一條控制線，由出線防水接頭52引出與母船上放置的控 制箱連接。本發(fā)明的電纜采用靜密封，穩(wěn)定性和安全性能更好。
進(jìn)一步地，水平螺旋槳推進(jìn)器1、垂直螺旋槳推進(jìn)器2和觀測(cè)模塊4均通過支撐板 安裝在總體框架上?？傮w框架上分布有等間距布置的調(diào)節(jié)螺孔，安裝螺栓穿過水平螺旋槳 推進(jìn)器1、垂直螺旋槳推進(jìn)器2和觀測(cè)模塊4上的支撐板與調(diào)節(jié)螺孔螺紋配合。本發(fā)明不僅 方便各個(gè)模塊的安裝、拆卸和維修，而且便于調(diào)整整機(jī)的重心和浮心，以及后續(xù)擴(kuò)展其他的 功能模塊。
本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他 實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。
對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明 將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一 致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，其特征在于，包括總體框架；設(shè)置于所述總體框架左右兩側(cè)的兩個(gè)水平螺旋槳推進(jìn)器(I);設(shè)置于所述總體框架中間位置的垂直螺旋槳推進(jìn)器(2);設(shè)置于所述總體框架上的觀測(cè)模塊(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，其特征在于，還包括設(shè)置于所述總體框架頂部的浮力模塊(3)，所述浮力模塊(3)上開設(shè)有中間通孔(31)，所述垂直螺旋槳推進(jìn)器(2) 與所述中間通孔(31)相通。
3.如權(quán)利要求2所述的水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，其特征在于，所述浮力模塊(3)的頂部為弧面。
4.如權(quán)利要求2所述的水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，其特征在于，所述浮力模塊(3)采用玻璃微珠固體浮力材料制成。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，其特征在于，所述觀測(cè)模塊(4)包括透明筒(44)，所述透明筒(44)的兩端設(shè)有端蓋(41)；設(shè)置于所述透明筒(44)內(nèi)的攝像頭(43)；設(shè)置于所述透明筒(44 )內(nèi)，驅(qū)動(dòng)所述攝像頭(43 )旋轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)(42 )。
6.如權(quán)利要求5所述的水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，其特征在于，所述攝像頭(43)為具有紅外補(bǔ)光功能的攝像頭。
7.如權(quán)利要求5所述的水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，其特征在于，所述透明筒(44)為PC透明筒， 所述端蓋(41)為尼龍端蓋。
8.如權(quán)利要求5所述的水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，其特征在于，還包括設(shè)置于所述總體框架上的集線裝置(5 )，所述集線裝置(5 )包括密封廂(53)；設(shè)置于所述密封廂(53)—端的入線防水接頭(51)；設(shè)置于所述密封廂(53)另一端的出線防水接頭(52)，所述水平螺旋槳推進(jìn)器(I)、垂直螺旋槳推進(jìn)器(2)和觀測(cè)模塊(4)的線纜由所述入線防水接頭(51)進(jìn)入，在所述密封廂(53)內(nèi)整合成一條控制線，由所述出線防水接頭(52)引出與母船上放置的控制箱連接。
9.如權(quán)利要求5所述的水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，其特征在于，所述水平螺旋槳推進(jìn)器(I)、垂直螺旋槳推進(jìn)器(2)和觀測(cè)模塊(4)均通過支撐板安裝在所述總體框架上。
10.如權(quán)利要求9所述的水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，其特征在于，所述總體框架上分布有等間距布置的調(diào)節(jié)螺孔，安裝螺栓穿過所述水平螺旋槳推進(jìn)器(I)、垂直螺旋槳推進(jìn)器(2)和觀測(cè)模塊(4)上的支撐板與所述調(diào)節(jié)螺孔螺紋配合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，包括總體框架；設(shè)置于總體框架左右兩側(cè)的兩個(gè)水平螺旋槳推進(jìn)器；設(shè)置于總體框架中間位置的垂直螺旋槳推進(jìn)器；設(shè)置于總體框架上的觀測(cè)模塊。本發(fā)明提供的水下監(jiān)測(cè)機(jī)器人，螺旋槳推進(jìn)器為水下機(jī)器人提供動(dòng)力，它通過電機(jī)帶動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力。由于其控制靈活，反應(yīng)快速，因此在水下機(jī)器人上得到了很好的應(yīng)用。本發(fā)明利用兩個(gè)水平螺旋槳推進(jìn)器，控制機(jī)器人的進(jìn)退和轉(zhuǎn)彎，當(dāng)左右兩個(gè)螺旋槳以相同轉(zhuǎn)速同向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)沿直線前進(jìn)或后退;而左右兩個(gè)水平螺旋槳推進(jìn)器以相同轉(zhuǎn)速按不同方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)動(dòng)，以差速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)任意半徑轉(zhuǎn)彎，垂直螺旋槳推進(jìn)器可以輕松控制機(jī)器人的沉浮。
文檔編號(hào)B63G8/08GK103057681SQ20131001980
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者韋余鳳, 孔凡讓 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)