本發(fā)明涉及水下監(jiān)測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種框架結(jié)構(gòu)水下堤壩巡視機(jī)器人。

背景技術(shù)：

隨著科技的進(jìn)步，水下機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于海洋工程、海洋軍事和水下工程的各個(gè)領(lǐng)域，水下機(jī)器人不僅具備工業(yè)機(jī)器人的所有特點(diǎn)，還具備良好的密封和抗腐蝕性能。隨著水下機(jī)器人的應(yīng)用，人類可以進(jìn)行更多的水下資源開發(fā)，如海洋能源、陸地河流、湖泊資源的開發(fā)等，水下機(jī)器人可以通過裝備各種機(jī)械手、水下工具等進(jìn)行水下作業(yè)。

目前，水下機(jī)器人配備有先進(jìn)的導(dǎo)航、定位、推進(jìn)和控制等設(shè)備，因而可以準(zhǔn)確的到達(dá)預(yù)定的位置，其可以到達(dá)潛水員無法到達(dá)的深度從而替代潛水員，進(jìn)而避免水下的危險(xiǎn)環(huán)境危及人的生命安全，操作人員只需要在水面進(jìn)行操作即可。

目前公開的一些水下機(jī)器人體積和重量比較大，適用性較差，穩(wěn)定性差，不便于對水下情況進(jìn)行全方位的監(jiān)測。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種體積小、穩(wěn)定性好且轉(zhuǎn)動(dòng)靈活的框架結(jié)構(gòu)水下堤壩巡視機(jī)器人。

本發(fā)明提供一種框架結(jié)構(gòu)水下堤壩巡視機(jī)器人，所述機(jī)器人包括機(jī)器人主架、動(dòng)力系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)、聲納、機(jī)械手和控制裝置，所述動(dòng)力系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)、聲納和機(jī)械手均安裝在機(jī)器人主架上，所述控制裝置位于機(jī)器人主架內(nèi)，所述機(jī)器人通過聲納進(jìn)行定位，所述機(jī)器人通過機(jī)械手實(shí)現(xiàn)抓取作業(yè)，所述動(dòng)力系統(tǒng)包括水平螺旋槳推進(jìn)器、垂直螺旋槳推進(jìn)器、第一浮力模塊和第二浮力模塊，所述水平螺旋槳推進(jìn)器設(shè)置在機(jī)器人主架的后端，所述垂直螺旋槳推進(jìn)器設(shè)置在機(jī)器人主架的前端和中端，所述第一浮力模塊設(shè)置在機(jī)器人主架的上端，所述第二浮力模塊設(shè)置在機(jī)器人主架的下端。

進(jìn)一步地，所述控制裝置包括密封艙，所述密封艙的上端與第一浮力模塊的下端連接，所述密封艙的下端與第二浮力模塊的上端連接，從而將密封艙固定。

進(jìn)一步地，所述密封艙包括聲納驅(qū)動(dòng)器模塊、視頻處理模塊、機(jī)械手控制模塊和螺旋槳驅(qū)動(dòng)模塊，所述螺旋槳驅(qū)動(dòng)模塊與水平螺旋槳推進(jìn)器、垂直螺旋槳推進(jìn)器的線纜連接，所述螺旋槳驅(qū)動(dòng)模塊可以驅(qū)動(dòng)水平螺旋槳推進(jìn)器和垂直螺旋槳推進(jìn)器進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自由運(yùn)動(dòng)，所述視頻處理模塊與視覺系統(tǒng)的線纜連接，所述視頻處理模塊將視覺系統(tǒng)拍攝的信號進(jìn)行智能分析，并及時(shí)將有裂紋的位置進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，而后將信號實(shí)時(shí)傳輸?shù)侥复系目刂葡洌雎暭{驅(qū)動(dòng)器模塊與聲納的線纜連接，所述聲納驅(qū)動(dòng)器模塊可以驅(qū)動(dòng)聲納發(fā)出信號，所述機(jī)械手控制模塊與機(jī)械手的線纜連接，所述機(jī)械手控制模塊可以控制機(jī)械手的抓取，從而所述機(jī)器人可以清除障礙物。

進(jìn)一步地，所述密封艙還包括傾角傳感器模塊和信號傳輸模塊，所述傾角傳感器模塊與信號傳輸模塊連接，所述傾角傳感器模塊能夠?qū)C(jī)器人的平穩(wěn)性進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)機(jī)器人發(fā)生較大的偏移或者俯仰時(shí)，所述傾角傳感器模塊將偏移或俯仰信號實(shí)時(shí)傳輸?shù)叫盘杺鬏斈K，所述信號傳輸模塊將接收到的偏移或俯仰信號傳輸?shù)侥复系目刂葡洹?/p>

進(jìn)一步地，所述控制裝置還包括入線防水接頭和出線防水接頭，所述入線防水接頭設(shè)置在密封艙的一端，所述出線防水接頭設(shè)置在密封艙的另一端，所述動(dòng)力系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)、聲納和機(jī)械手的線纜由入線防水接頭進(jìn)入，所述螺旋槳驅(qū)動(dòng)模塊、機(jī)械手控制模塊、視頻處理模塊、聲納驅(qū)動(dòng)器模塊、傾角傳感器模塊和信號傳輸模塊的線纜在密封艙內(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。

進(jìn)一步地，所述水平螺旋槳推進(jìn)器和垂直螺旋槳推進(jìn)器均通過連接板安裝在機(jī)器人主架上，所述機(jī)器人主架上分布有調(diào)節(jié)螺孔，安裝螺栓穿過所述水平螺旋槳推進(jìn)器和垂直螺旋槳推進(jìn)器上的連接板與調(diào)節(jié)螺孔螺紋配合。

進(jìn)一步地，所述動(dòng)力系統(tǒng)還包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過第一支架安裝在機(jī)器人主架上，所述第一支架通過螺栓固定連接在機(jī)器人主架上，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)可帶動(dòng)水平螺旋槳推進(jìn)器的葉片旋轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生推力。

進(jìn)一步地，所述視覺系統(tǒng)包括攝像頭和照明燈，所述攝像頭通過第二支架安裝在機(jī)器人主架上，所述第二支架通過螺栓固定連接在機(jī)器人主架上，所述攝像頭用于拍攝水下環(huán)境，所述照明燈的數(shù)量為四個(gè)，所述照明燈分別固定安裝在機(jī)器人主架的前端、后端、左端和右端，所述照明燈用以照亮水下環(huán)境。進(jìn)一步地，所述聲納通過第三支架安裝在機(jī)器人主架上，所述機(jī)械手通過第四支架安裝在機(jī)器人主架上，所述第三支架、第四支架均通過螺栓固定連接在機(jī)器人主架上。

進(jìn)一步地，所述第一浮力模塊和第二浮力模塊均采用空心玻璃微珠材料制成，所述空心玻璃微珠材料的密度小于海水的密度。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：本發(fā)明提供的框架結(jié)構(gòu)水下堤壩巡視機(jī)器人，體積小、運(yùn)動(dòng)空間大，其通過螺旋槳驅(qū)動(dòng)器模塊驅(qū)動(dòng)水平螺旋槳推進(jìn)器和垂直螺旋槳推進(jìn)器轉(zhuǎn)動(dòng)從而控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活；視頻處理模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對堤壩的裂紋智能識別和判斷，有效提高了裂紋識別的精度和效率；傾角傳感器模塊能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測機(jī)器人的平穩(wěn)性，機(jī)器人上設(shè)置的機(jī)械手可以有效清除障礙物，從而有效保證機(jī)器人水下運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明框架結(jié)構(gòu)水下堤壩巡視機(jī)器人的一示意圖。

圖2是本發(fā)明框架結(jié)構(gòu)水下堤壩巡視機(jī)器人的控制裝置的一示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地描述。

請參考圖1和圖2，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種框架結(jié)構(gòu)水下堤壩巡視機(jī)器人，包括機(jī)器人主架1、動(dòng)力系統(tǒng)2、視覺系統(tǒng)3、聲納4、機(jī)械手5和控制裝置6，動(dòng)力系統(tǒng)2、視覺系統(tǒng)3、聲納4和機(jī)械手5均安裝在機(jī)器人主架1上，機(jī)器人主架1為機(jī)器人的骨架和支撐部件，動(dòng)力系統(tǒng)2包括水平螺旋槳推進(jìn)器21、驅(qū)動(dòng)電機(jī)22、垂直螺旋槳推進(jìn)器23、第一浮力模塊24和第二浮力模塊25，水平螺旋槳推進(jìn)器21的數(shù)量為兩個(gè)，分別設(shè)置在機(jī)器人主架1的后端的左右兩側(cè)，兩個(gè)水平螺旋槳推進(jìn)器21用于驅(qū)動(dòng)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21能夠保持機(jī)器人的平衡，水平螺旋槳推進(jìn)器21的推進(jìn)方向?yàn)樗椒较?，?qū)動(dòng)電機(jī)22通過第一支架11安裝在機(jī)器人主架1上，第一支架11通過螺栓固定連接在機(jī)器人主架1上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)22可帶動(dòng)水平螺旋槳推進(jìn)器21的葉片旋轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生推力；垂直螺旋槳推進(jìn)器23的數(shù)量為四個(gè)，分別設(shè)置在機(jī)器人主架1的前端和中端，四個(gè)垂直螺旋槳推進(jìn)器23用于驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的上浮和下潛，垂直螺旋槳推進(jìn)器23的推進(jìn)方向?yàn)榇怪狈较?，設(shè)置四個(gè)垂直螺旋槳推進(jìn)器23能夠保證機(jī)器人在上浮和下潛過程的穩(wěn)定性，水平螺旋槳推進(jìn)器21和垂直螺旋槳推進(jìn)器23均通過連接板15安裝在機(jī)器人主架1上，機(jī)器人主架1上分布有調(diào)節(jié)螺孔16，安裝螺栓穿過水平螺旋槳推進(jìn)器21和垂直螺旋槳推進(jìn)器23上的連接板15與調(diào)節(jié)螺孔16螺紋配合，第一浮力模塊24設(shè)置在機(jī)器人主架1的上端，第二浮力模塊25設(shè)置在機(jī)器人主架1的下端，第一浮力模塊24和第二浮力模塊25均采用空心玻璃微珠材料制成，空心玻璃微珠材料的密度小于海水的密度，第一浮力模塊24和第二浮力模塊25可以減小機(jī)器人的能耗并進(jìn)一步保證機(jī)器人水下運(yùn)動(dòng)的安全性。

視覺系統(tǒng)3包括攝像頭31和照明燈32，照明燈32的數(shù)量為四個(gè)，四個(gè)照明燈32分別固定安裝在機(jī)器人主架1的前端、后端、左端和右端，照明燈32用以照亮水下環(huán)境，攝像頭31通過第二支架12安裝在機(jī)器人主架1上，第二支架12通過螺栓固定連接在機(jī)器人主架1上，攝像頭31用于拍攝水下的環(huán)境，攝像頭31可以實(shí)現(xiàn)135°廣角的拍攝。

聲納4通過第三支架13安裝在機(jī)器人主架1上，機(jī)器人通過聲納4進(jìn)行定位，機(jī)械手5通過第四支架14安裝在機(jī)器人主架1上，機(jī)器人通過機(jī)械手5實(shí)現(xiàn)抓取作業(yè)，第三支架13、第四支架14均通過螺栓固定連接在機(jī)器人主架1上。

機(jī)器人主架1內(nèi)還設(shè)有一個(gè)控制裝置6，控制裝置6包括密封艙61、入線防水接頭62和出線防水接頭63，密封艙61的上端與第一浮力模塊24的下端連接，密封艙61的下端與第二浮力模塊25的上端連接，從而將密封艙61固定，密封艙61內(nèi)包括聲納驅(qū)動(dòng)器模塊611、信號傳輸模塊612、視頻處理模塊613、機(jī)械手控制模塊614、傾角傳感器模塊615和螺旋槳驅(qū)動(dòng)模塊616，入線防水接頭62設(shè)置在密封艙61的一端，出線防水接頭63設(shè)置在密封艙61的另一端，動(dòng)力系統(tǒng)2、視覺系統(tǒng)3、聲納4和機(jī)械手5的線纜由入線防水接頭62進(jìn)入，其中，水平螺旋槳推進(jìn)器21、垂直螺旋槳推進(jìn)器23的線纜與螺旋槳驅(qū)動(dòng)模塊616連接，螺旋槳驅(qū)動(dòng)模塊616可以驅(qū)動(dòng)水平螺旋槳21和垂直螺旋槳23進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自由運(yùn)動(dòng)，視覺系統(tǒng)3的線纜與視頻處理模塊613連接，視頻處理模塊613將攝像頭31拍攝的信號進(jìn)行智能分析，并及時(shí)將有裂紋的位置進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，而后將信號實(shí)時(shí)傳輸?shù)侥复系目刂葡?，聲納4的線纜與聲納驅(qū)動(dòng)器模塊611連接，聲納驅(qū)動(dòng)器模塊611可以驅(qū)動(dòng)聲納4發(fā)出信號從而實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人進(jìn)行定位，機(jī)械手控制模塊614與機(jī)械手5的線纜連接，機(jī)械手控制模塊614可以控制機(jī)械手5的抓取，從而機(jī)器人可以清除障礙物，傾角傳感器模塊615與信號傳輸模塊612連接，傾角傳感器模塊615能夠?qū)C(jī)器人的平穩(wěn)性進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)機(jī)器人發(fā)生較大的偏移或者俯仰時(shí)，傾角傳感器模塊615將偏移或俯仰信號實(shí)時(shí)傳輸?shù)叫盘杺鬏斈K612，信號傳輸模塊612將接收到的偏移或俯仰信號傳輸?shù)侥复系目刂葡?，螺旋槳?qū)動(dòng)模塊616、機(jī)械手控制模塊614、視頻處理模塊613、聲納驅(qū)動(dòng)器模塊611、傾角傳感器模塊615和信號傳輸模塊612的線纜在密封艙61內(nèi)整合成一條控制線，由出線防水接頭63引出與母船上放置的控制箱連接。

一實(shí)施例中，機(jī)器人的工作過程為：螺旋槳驅(qū)動(dòng)器模塊616驅(qū)動(dòng)兩個(gè)水平螺旋槳推進(jìn)器21以相同轉(zhuǎn)速同向轉(zhuǎn)動(dòng)，則機(jī)器人實(shí)現(xiàn)沿直線前進(jìn)或后退；而螺旋槳驅(qū)動(dòng)器模塊616驅(qū)動(dòng)兩個(gè)水平螺旋槳推進(jìn)器21以相同轉(zhuǎn)速按不同方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)動(dòng)；螺旋槳驅(qū)動(dòng)器模塊616驅(qū)動(dòng)兩個(gè)水平螺旋槳推進(jìn)器21以差速按照不同方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎；螺旋槳驅(qū)動(dòng)器模塊616驅(qū)動(dòng)四個(gè)垂直螺旋槳推進(jìn)器23轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)沉浮運(yùn)動(dòng)；當(dāng)機(jī)器人到達(dá)水下指定位置時(shí)，攝像頭31拍攝水下環(huán)境，而后傳輸?shù)揭曨l處理模塊613，視頻處理模塊613將水下環(huán)境傳輸?shù)侥复系目刂葡洌奖阊芯咳藛T實(shí)時(shí)監(jiān)測水下環(huán)境。

本發(fā)明提供的框架結(jié)構(gòu)水下堤壩巡視機(jī)器人，體積小、運(yùn)動(dòng)空間大，其通過螺旋槳驅(qū)動(dòng)器模塊616驅(qū)動(dòng)水平螺旋槳推進(jìn)器21和垂直螺旋槳推進(jìn)器23轉(zhuǎn)動(dòng)從而控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活；視頻處理模塊613能夠?qū)崿F(xiàn)對堤壩的裂紋智能識別和判斷，有效提高了裂紋識別的精度和效率；傾角傳感器模塊615能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測機(jī)器人的平穩(wěn)性，機(jī)器人上設(shè)置的機(jī)械手5可以有效清除障礙物，從而有效保證機(jī)器人水下運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位詞是以附圖中零部件位于圖中以及零部件相互之間的位置來定義的，只是為了表達(dá)技術(shù)方案的清楚及方便。應(yīng)當(dāng)理解，所述方位詞的使用不應(yīng)限制本申請請求保護(hù)的范圍。

在不沖突的情況下，本文中上述實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互結(jié)合。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。