一种海洋工程用水下探测机器人

摘要

本发明公开了一种海洋工程用水下探测机器人，包括固定底板，所述固定底板的上表面安装有安装架，所述安装架的一侧表面安装有接线盒和供电电源，所述固定底板的上表面靠供电电源的一侧安装有底部声呐，所述固定底板上表面边缘连接有悬浮架，且悬浮架的上表面靠四个拐角位置各开设有一组安装槽，四组所述安装槽的内部均设置有上浮推进器，所述悬浮架的上表面中心处开设有吊装槽；本发明公开了一种海洋工程用水下探测机器人，能够对机器人下潜所使用的吊缆进行较好的加固，防止吊缆脱落，并能在机器人横向移动的期间，有效的对机器人的主体进行保护，起到防撞缓冲作用，还能在机器人动力不足或者水压过大时辅助机器人前进。

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下探测机器人，具体涉及一种海洋工程用水下探测机器人。

背景技术

水下探测机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人，水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具，无人遥控潜水器主要有：有缆遥控潜水器和无缆遥控潜水器两种，其中有缆遥控潜水器又分为水中自航式、拖航式和能在海底结构物上爬行式三种，水下探测机器人的技术难度更大，其中机械臂、推进器、升沉补偿系统是技术核心，其关键技术涉及能源、精确定位、零可见度导航、高强度和轻质及耐腐蚀结构材料与浮力材料技术、作业技术、声学技术、回收技术等，而且设备操控需要专业团队来进行，现有的水下探测机器人大多具有较好的使用效果，但也存在一定的不足，相信会得到进一步的发展。

现有的海洋工程用水下探测机器人在使用时存在一定的弊端，海洋工程用水下探测机器人在利用吊缆吊入水里活着在吊出水面的过程中，其吊缆固定措施比较一般，操作不当时会出现吊缆头部松动的情况，从而对机器人的吊出和吊入工作造成影响，且海洋工程用水下探测机器人在水里横向移动的过程中，当碰到障碍物时，不具备较好的防撞措施，容易对机身造成损坏，海洋工程用水下探测机器人在深水域受到环境影响时，会对机器人的横向移动造成影响，不能够及时补充动力，在实际使用时带来了一定的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海洋工程用水下探测机器人，可以解决现有的海洋工程用水下探测机器人在利用吊缆吊入水里活着在吊出水面的过程中，其吊缆固定措施比较一般，操作不当时会出现吊缆头部松动的情况，从而对机器人的吊出和吊入工作造成影响，且海洋工程用水下探测机器人在水里横向移动的过程中，当碰到障碍物时，不具备较好的防撞措施，容易对机身造成损坏，海洋工程用水下探测机器人在深水域受到环境影响时，会对机器人的横向移动造成影响，不能够及时补充动力的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种海洋工程用水下探测机器人，包括固定底板，所述固定底板的上表面安装有安装架，所述安装架的一侧表面安装有接线盒和供电电源，所述固定底板的上表面靠供电电源的一侧安装有底部声呐，所述固定底板上表面边缘连接有悬浮架，且悬浮架的上表面靠四个拐角位置各开设有一组安装槽，四组所述安装槽的内部均设置有上浮推进器，所述悬浮架的上表面中心处开设有吊装槽，且吊装槽的内部底端连接有吊缆加固组件，所述吊装槽的内壁固定连接有吊架，所述悬浮架的前表面内侧设置有上部声呐和信号发射器，且信号发射器和上部声呐平行设置，所述悬浮架的前表面外侧衔接有防撞前梁，且悬浮架的内部下端靠前端连接有第一横向推进器，所述防撞前梁的后端表面靠下位置衔接有第一云台架，所述固定底板的前表面靠两侧各连接有一组平衡底脚，且固定底板的上表面靠前端安装有第二云台架；

所述悬浮架的后表面连接有两组储备推进组件，两组所述储备推进组件平行设置，所述悬浮架的内部下端靠后端连接有第二横向推进器；

所述第二云台架包括支撑架、静物摄像头、微光摄像头和常规摄像头，所述静物摄像头固定安装在支撑架的一侧，所述微光摄像头和常规摄像头均固定安装在支撑架的另一侧，且微光摄像头和常规摄像头平行设置，所述常规摄像头位于微光摄像头的上方；

所述吊缆加固组件包括旋转盘、加粗架、吊块和螺头，所述加粗架位于旋转盘的上端，所述吊块位于加粗架的上端，所述螺头的下端与吊块的上端固定连接，且旋转盘与加粗架之间连接有摇摆轴；

所述防撞前梁包括缓冲框和增高架，所述增高架的前表面与缓冲框的后表面固定连接，且缓冲框的前表面嵌入安装有两组抗震凸条和若干组防撞块，所述缓冲框的后表面和增高架的上表面之间连接有压缩气杆；

所述储备推进组件的内部设置有内压腔，且内压腔的内部设置有压缩气缸，所述压缩气缸的一侧设置有排气通道，所述排气通道的一侧设置有推进扇叶，贯穿所述储备推进组件的上表面设置有电磁阀，且储备推进组件的内部一侧开设有排气口。

优选的，所述安装架和固定底板焊接连接，且安装架和固定底板的外表面均涂覆有一层抗腐蚀涂层。

优选的，所述供电电源包括有若干组蓄电电池组，且供电电源与上浮推进器、第一横向推进器和第二横向推进器之间均设置有电缆连接。

优选的，所述第一云台架和第二云台架的设置方向相对，且第一云台架的上表面与防撞前梁的后端表面固定连接。

优选的，贯穿所述支撑架的底部开设有四组固定螺孔，四组固定螺孔分别位于支撑架的底部四个拐角位置，且支撑架通过四组固定螺栓与固定底板的上表面固定连接。

优选的，所述平衡底脚包括有若干组短杆，若干组短杆相互焊接，且短杆的直径大小略小于固定底板的厚度大小。

优选的，贯穿所述吊块的外侧设置有通孔，贯穿所述螺头的上侧设置有两组导向孔，且螺头通过螺纹与吊块的上端啮合连接。

优选的，所述增高架的一侧靠底端设置有安装片，且增高架呈钝角的弯折结构设置，所述增高架通过安装片与固定底板固定连接，所述增高架的一侧中部设置有若干组照明灯。

优选的，若干所述组防撞块呈横向的一字排列，两组所述抗震凸条分别位于防撞块的上方和下方，所述防撞块和抗震凸条的厚度均大于缓冲框的宽度。

优选的，该水下探测机器人的使用步骤如下：

步骤一：首先将吊缆从吊缆加固组件上的螺头的一组导向孔穿进，再将吊缆从吊块外侧的通孔穿出，缠绕吊块一圈之后，将吊缆从通孔穿入到吊块内部，再从另一组导向孔穿出，将螺头与吊块之间拧紧，完成对吊缆头部的固定；

步骤二：通过吊缆将整个水下探测机器人放入到待检测的水域当中，底部声呐对水位深度向水位最深处发射电信号，经过反射，来确定机器人在下潜中所处的水位位置，对机器人的下潜深度进行定位；

步骤三：机器人下潜深度确定之后，由静物摄像头对水下静物进行拍摄，微光摄像头在水域光线较低时对水域环境进行拍摄，常规摄像头经过照明灯的补光，对水下环境进行拍摄；

步骤四：由供电电源对第一横向推进器和第二横向推进器供电，利用第一横向推进器和第二横向推进器的横向运动，推动整个机器人的横向移动，机器人探测完毕，利用上浮推进器的纵向运动，使机器人上浮，最后通过吊缆将机器人吊起，通过静物摄像头、微光摄像头和常规摄像头所拍摄的情况，来分析水域情况。

本发明的有益效果：本发明通过设置吊缆加固组件，将吊缆从吊缆加固组件上的螺头的一组导向孔穿进，再将吊缆从吊块外侧的通孔穿出，缠绕吊块一圈之后，将吊缆从通孔穿入到吊块内部，再从另一组导向孔穿出，将螺头与吊块之间拧紧，能够完成对吊缆头部的固定，从而在机器人放入水中和吊起时能有效的吊缆头部松动；

通过设置两组储备推进组件，通过远程将储备推进组件上的电磁阀打开，此时内压腔内部的压缩气缸通过排气通道排出压缩气体，促使推进扇叶转动，从而提供横向的推进力，配合第一横向推进器和第二横向推进器的推进，从而机器人在横向移动时具备充足的横向动力，避免了在水压过大或者环境特殊时机器人出现横向动力不足无法移动的情况；

通过设置防撞前梁，防撞前梁上的缓冲框内部的抗震凸条和防撞块能够起到一级缓冲作用，在缓冲框受到撞击时，增高架与缓冲框之间的压缩气杆受到来自缓冲框的冲击力开始压缩，从而能起到二级缓冲作用，从而在机器人横向移动期间，遇到障碍物时，防撞前梁能够很好的对机器人的机身进行保护，避免机器人的机身受到撞击损坏。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的整体结构的后视图；

图3为本发明的第二云台架的整体结构示意图；

图4为本发明的吊缆加固组件的整体结构示意图；

图5为本发明的防撞前梁的整体结构示意图；

图6为本发明的储备推进组件的剖面图。

图中：1、固定底板；2、安装架；3、接线盒；4、供电电源；5、底部声呐；6、悬浮架；7、安装槽；8、上浮推进器；9、吊装槽；10、吊缆加固组件；11、吊架；12、上部声呐；13、信号发射器；14、第一云台架；15、防撞前梁；16、第一横向推进器；17、平衡底脚；18、第二云台架；19、储备推进组件；20、第二横向推进器；21、支撑架；22、静物摄像头；23、微光摄像头；24、常规摄像头；25、旋转盘；26、加粗架；27、吊块；28、螺头；29、摇摆轴；30、缓冲框；31、抗震凸条；32、防撞块；33、增高架；34、压缩气杆；35、内压腔；36、压缩气缸；37、排气通道；38、推进扇叶；39、电磁阀；40、排气口。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6所示，一种海洋工程用水下探测机器人，包括固定底板1，固定底板1的上表面安装有安装架2，安装架2的一侧表面安装有接线盒3和供电电源4，固定底板1的上表面靠供电电源4的一侧安装有底部声呐5，固定底板1上表面边缘连接有悬浮架6，且悬浮架6的上表面靠四个拐角位置各开设有一组安装槽7，四组安装槽7的内部均设置有上浮推进器8，悬浮架6的上表面中心处开设有吊装槽9，且吊装槽9的内部底端连接有吊缆加固组件10，吊装槽9的内壁固定连接有吊架11，悬浮架6的前表面内侧设置有上部声呐12和信号发射器13，且信号发射器13和上部声呐12平行设置，悬浮架6的前表面外侧衔接有防撞前梁15，且悬浮架6的内部下端靠前端连接有第一横向推进器16，防撞前梁15的后端表面靠下位置衔接有第一云台架14，固定底板1的前表面靠两侧各连接有一组平衡底脚17，且固定底板1的上表面靠前端安装有第二云台架18，第一云台架14和第二云台架18专门用于摄像组件的安装；

悬浮架6的后表面连接有两组储备推进组件19，两组储备推进组件19平行设置，悬浮架6的内部下端靠后端连接有第二横向推进器20；

第二云台架18包括支撑架21、静物摄像头22、微光摄像头23和常规摄像头24，静物摄像头22固定安装在支撑架21的一侧，微光摄像头23和常规摄像头24均固定安装在支撑架21的另一侧，且微光摄像头23和常规摄像头24平行设置，常规摄像头24位于微光摄像头23的上方，将静物摄像头22、微光摄像头23和常规摄像头24安装在第二云台架18上，利用第二云台架18自身的稳定性，从而能在静物摄像头22、微光摄像头23和常规摄像头24安装之后保持较好的稳定性，不容易发生偏移；

吊缆加固组件10包括旋转盘25、加粗架26、吊块27和螺头28，加粗架26位于旋转盘25的上端，吊块27位于加粗架26的上端，螺头28的下端与吊块27的上端固定连接，且旋转盘25与加粗架26之间连接有摇摆轴29，利用摇摆轴29的前后摆动能够实现加粗架26的前后摆动调节；

防撞前梁15包括缓冲框30和增高架33，增高架33的前表面与缓冲框30的后表面固定连接，且缓冲框30的前表面嵌入安装有两组抗震凸条31和若干组防撞块32，缓冲框30的后表面和增高架33的上表面之间连接有压缩气杆34，压缩气杆34内部填充压缩气体，从而压缩气杆34受到压力时，利用压缩气体的缓冲能够起到较好的抗冲击作用，且利用压缩气体本身的膨胀性，能够使压缩气杆34在压缩之后能够迅速复位，回到初始位置；

储备推进组件19的内部设置有内压腔35，且内压腔35的内部设置有压缩气缸36，压缩气缸36的一侧设置有排气通道37，排气通道37的一侧设置有推进扇叶38，贯穿储备推进组件19的上表面设置有电磁阀39，且储备推进组件19的内部一侧开设有排气口40，设置两组储备推进组件19，在平衡动力的同时，配合第一横向推进器16和第二横向推进器20的推进能够起到较好的加强动力的效果，在水下环境恶劣的情况下，也能保证机器人具备充足的横向移动动力，便于探测方向的变更。

优选的，安装架2和固定底板1焊接连接，且安装架2和固定底板1的外表面均涂覆有一层抗腐蚀涂层，抗腐蚀涂层能够较好的保护安装架2和固定底板1，使得安装架2和固定底板1能够经承受一定的水的腐蚀。

优选的，供电电源4包括有若干组蓄电电池组，且供电电源4与上浮推进器8、第一横向推进器16和第二横向推进器20之间均设置有电缆连接，电缆通过供电电源4给各个用电部件供电。

优选的，第一云台架14和第二云台架18的设置方向相对，且第一云台架14的上表面与防撞前梁15的后端表面固定连接。

优选的，贯穿支撑架21的底部开设有四组固定螺孔，四组固定螺孔分别位于支撑架21的底部四个拐角位置，且支撑架21通过四组固定螺栓与固定底板1的上表面固定连接。

优选的，平衡底脚17包括有若干组短杆，若干组短杆相互焊接，且短杆的直径大小略小于固定底板1的厚度大小。

优选的，贯穿吊块27的外侧设置有通孔，贯穿螺头28的上侧设置有两组导向孔，且螺头28通过螺纹与吊块27的上端啮合连接。

优选的，增高架33的一侧靠底端设置有安装片，且增高架33呈钝角的弯折结构设置，增高架33通过安装片与固定底板1固定连接，增高架33的一侧中部设置有若干组照明灯，若干组照明灯在通电之后产生亮度，从而给摄像部件进行灯光的补充。

优选的，若干组防撞块32呈横向的一字排列，两组抗震凸条31分别位于防撞块32的上方和下方，防撞块32和抗震凸条31的厚度均大于缓冲框30的宽度，防撞块32和抗震凸条31在嵌入安装之后具备凸出部分，从而满足撞击时进行缓冲的条件。

本发明在使用时，固定底板1和安装架2相互焊接，安装架2用于接线盒3和供电电源4等部件的安装，悬浮架6采用悬浮材料制成，能够在机器人下沉期间提供一定的浮力，从而能够有效的减缓机器人下沉之后的速度，首先将吊缆从吊缆加固组件10上的螺头28的一组导向孔穿进，再将吊缆从吊块27外侧的通孔穿出，缠绕吊块27一圈之后，将吊缆从通孔穿入到吊块27内部，再从另一组导向孔穿出，将螺头28与吊块27之间拧紧，完成对吊缆头部的固定，摇摆轴29将旋转盘25和加粗架26相连接，利用摇摆轴29的摆动能够实现加粗架26的前后摆动调节，旋转盘25的上半部设置为转动的，能够满足加粗架26的方位调节，从而满足吊块27和螺头28的方位调节，再将吊缆的一端从吊架11的孔中穿出并系紧，通过吊缆将整个水下探测机器人放入到待检测的水域当中，上部声呐12用于对机器人的上部情况进行探测，以防止机器人上部出现障碍物时不能被及时发现，上部声呐12和底部声呐5均与信号发射器13配合使用，信号发射器13用于回馈实时信号，底部声呐5对水位深度向水位最深处发射电信号，电信号向下发射时，碰到障碍物之后，经过反射，转化成声音信号，依次来确定机器人在下潜中所处的水位位置，根据电信号的反射时间，对机器人的下潜深度进行定位，机器人下潜深度确定之后，由静物摄像头22对水下静物进行拍摄，静物摄像头22对水中的静物情况进行拍摄，微光摄像头23在水域光线较低时对水域环境进行拍摄，常规摄像头24经过照明灯的补光，对水下环境进行拍摄，静物摄像头22、微光摄像头23和常规摄像头24将所拍摄的情况能实时反馈给水面上外接的显示设备当中，通过静物摄像头22、微光摄像头23和常规摄像头24所拍摄的情况，来分析水域情况，利用第一云台架14和第二云台架18对静物摄像头22、微光摄像头23和常规摄像头24进行安装，保证静物摄像头22、微光摄像头23和常规摄像头24的平衡性，由供电电源4对第一横向推进器16和第二横向推进器20供电，第一横向推进器16和第二横向推进器20在通电之后，推进器上的扇叶转动，从而提供向前的反作用力，利用第一横向推进器16和第二横向推进器20的横向运动，推动整个机器人的横向移动，机器人横向移动时，当碰到障碍物之后，防撞前梁15上的缓冲框30内部的抗震凸条31和防撞块32能够起到一级缓冲作用，在缓冲框30受到撞击时，增高架33与缓冲框30之间的压缩气杆34受到来自缓冲框30的冲击力开始压缩，从而能起到二级缓冲作用，在撞击结束时，由于压缩气杆34内部的空气推进，从而压缩气杆34复位，便于下次继续使用，从而在机器人横向移动期间，遇到障碍物时，防撞前梁15能够很好的对机器人的机身进行保护，避免机器人的机身受到撞击损坏，当机器人横向移动动力不足时，通过远程将储备推进组件19上的电磁阀39打开，此时内压腔35内部的压缩气缸36通过排气通道37排出压缩气体，促使推进扇叶38转动，从而提供横向的推进力，配合第一横向推进器16和第二横向推进器20的推进，从而机器人在横向移动时具备充足的横向动力，避免了在水压过大或者环境特殊时机器人出现横向动力不足无法移动的情况，机器人探测完毕，利用安装槽7内部的上浮推进器8的纵向运动，上浮推进器8的扇叶提供向上的反作用，使机器人上浮，机器人上浮到一定程度之后，便可通过吊缆将机器人吊起。

本发明通过设置吊缆加固组件10，将吊缆从吊缆加固组件10上的螺头28的一组导向孔穿进，再将吊缆从吊块27外侧的通孔穿出，缠绕吊块27一圈之后，将吊缆从通孔穿入到吊块27内部，再从另一组导向孔穿出，将螺头28与吊块27之间拧紧，能够完成对吊缆头部的固定，从而在机器人放入水中和吊起时能有效的吊缆头部松动；通过设置两组储备推进组件19，通过远程将储备推进组件19上的电磁阀39打开，此时内压腔35内部的压缩气缸36通过排气通道37排出压缩气体，促使推进扇叶38转动，从而提供横向的推进力，配合第一横向推进器16和第二横向推进器20的推进，从而机器人在横向移动时具备充足的横向动力，避免了在水压过大或者环境特殊时机器人出现横向动力不足无法移动的情况；通过设置防撞前梁15，防撞前梁15上的缓冲框30内部的抗震凸条31和防撞块32能够起到一级缓冲作用，在缓冲框30受到撞击时，增高架33与缓冲框30之间的压缩气杆34受到来自缓冲框30的冲击力开始压缩，从而能起到二级缓冲作用，从而在机器人横向移动期间，遇到障碍物时，防撞前梁15能够很好的对机器人的机身进行保护，避免机器人的机身受到撞击损坏。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。