一种水下涵道穿线机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种水下涵道穿线机器人，包括主框架、主舱体和摄像头舱，主舱体设置于主框架内，摄像头舱设置于主框架的前端；所述主框架上搭载有导向轮、水平推进器、竖直推进器和卤素灯；所述主舱体内设置有主控板、电子调速器、光端机和内油囊，在主舱体的外部设置有外油囊，内油囊和外油囊相连通，并通过浮力调节装置控制；所述摄像头舱内设置有摄像头、电子云台和NVR，摄像头安装在电子云台上，摄像头与NVR连接。本发明专利技术水下控制方便灵活，爬顶式运动方式保证水质清澈，高清摄像头可实时反应水下情况，利用水下涵道机器人的脐带缆可巧妙的进行水下涵道穿线工作，以解决水下涵道穿线难的问题，进而有利于解决跨水域能源输送问题。

Underwater submarine crossing robot

The invention discloses an underwater culvert threading robot, which comprises a main frame, a main cabin and a camera cabin. The main cabin is arranged in the main frame and the camera cabin is arranged at the front end of the main frame. The electronic governor, the optical terminal and the internal oil bag are arranged outside the main cabin body with an external oil bag, which is connected with the external oil bag and controlled by the buoyancy adjusting device; the camera cabin is provided with a camera, an electronic platform and a NVR, and the camera is installed on the electronic platform, and the camera is connected with the NVR. The underwater control of the invention is convenient and flexible, the top-climbing motion mode ensures the water quality is clear, the high-definition camera can reflect the underwater situation in real time, and the umbilical cord cable of the underwater culvert robot can skillfully carry out the underwater culvert threading work, so as to solve the problem of difficult underwater culvert threading, and thus is beneficial to solving the problem of energy transmission across the water area.

【技术实现步骤摘要】
一种水下涵道穿线机器人
本专利技术涉及机器人领域，特别涉及一种水下涵道穿线机器人。
技术介绍
随着人们对长距离能源输送需求的不断增大，跨河流，跨湖泊甚至跨海洋的能源输送相继增多，水下涵洞，水下管道穿线技术是跨水域能源输送的必备技术。通常的，现有的涵洞穿线技术可分为两种，一种是潜水员穿线技术，潜水员携缆潜水穿过涵洞，进行人工穿线。另一种是机器人穿线技术，现有水下穿线机器人一般分为两类，一类是坐底式机器人，水下机器人由履带驱动或轮式驱动在涵洞底部行走，穿过涵洞，完成穿线；另一类是由水平推进器和竖直推进器配合驱动穿过涵洞完成穿线。但是，涵洞内环境复杂且封闭，所述潜水员穿线技术在工作过程中如若出现特殊情况，对潜水员的人身安全会产生致命威胁。涵洞内存在着大量淤泥，尤其在涵洞底部附着大量沉淀物，现有水下机器人穿线技术的坐底履带驱动、轮式驱动和单纯推进器驱动会将沉淀物和淤泥搅起，使涵洞内水体浑浊，严重影响水下摄像机的工作效果，从而使陆地操作人员无法正确掌握水下情况，无法顺利完成水下涵洞穿线工作。
技术实现思路
基于上述技术问题，本专利技术提供一种水下涵道穿线机器人。本专利技术所采用的技术解决方案是：一种水下涵道穿线机器人，包括主框架、主舱体和摄像头舱，主舱体设置于主框架内，摄像头舱设置于主框架的前端；所述主框架上搭载有导向轮、水平推进器、竖直推进器和卤素灯；主框架包括2个圆盘和穿过2个圆盘的若干根不锈钢丝杠，所有不锈钢丝杠沿圆盘的周圈均匀分布，所述导向轮、水平推进器、竖直推进器和卤素灯均通过支架固定在不锈钢丝杠上；所述主舱体内设置有主控板、电子调速器、光端机和内油囊，主控板分别与电子调速器和光端机连接，电子调速器分别连接水平推进器和竖直推进器；在主舱体的外部设置有外油囊，内油囊和外油囊相连通，并通过浮力调节装置控制，浮力调节装置与主控板连接；主控板连接脐带缆；所述摄像头舱内设置有摄像头、电子云台和NVR，摄像头安装在电子云台上，摄像头与NVR连接，NVR连接光端机。优选的，所述导向轮共设置8个，在主框架的上部不锈钢丝杠和下部不锈钢丝杠各安装4个；所述水平推进器、竖直推进器和卤素灯均设置2个，依次安装在主框架的两侧不锈钢丝杠上，呈对称分布；所述不锈钢丝杠共设置6个。优选的，该穿线机器人还包括用于测定水下压力的压力传感器，用于测定水下温度的温度传感器，以及用于测定机器人水下姿态的电子罗盘和陀螺仪。优选的，该穿线机器人上还配置有抛载装置。优选的，所述抛载装置为电磁铁。优选的，该穿线机器人的整体呈流线型。优选的，所述主控板为STM32单片机。本专利技术的有益技术效果是：本专利技术水下涵道穿线机器人水下控制方便灵活，爬顶式运动方式保证水质清澈，高清摄像头可实时反应水下情况，利用水下涵道机器人的脐带缆可巧妙的进行水下涵道穿线工作。本专利技术用机器人穿线代替了传统的潜水员穿线，最大程度的避免了涵道穿线对潜水员的人身危害，以解决水下涵道穿线难的问题，进而有利于解决跨水域能源输送问题。附图说明下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步说明：图1为本专利技术整体结构示意图；图2为本专利技术机械结构前视图；图3为本专利技术机械结构上视图；图4为本专利技术机械结构左视图；图5为本专利技术机械结构透视图；图6为本专利技术工作流程示意图。具体实施方式结合附图，一种水下涵道穿线机器人，包括主框架100、主舱体200和摄像头舱300，主舱体200设置于主框架100内，摄像头舱300设置于主框架100的前端。水下涵道穿线机器人整体设计为流线型。主框架100上搭载导向轮103、水平推进器101、竖直推进器102和卤素灯104。水平推进器101为大功率，竖直推进器102为小功率。主框架100包括2个圆盘和穿过2个圆盘的若干根不锈钢丝杠，所有不锈钢丝杠沿圆盘的周圈均匀分布，所述导向轮103、水平推进器101、竖直推进器102和卤素灯104均通过支架和螺母安装在不锈钢丝杠上，可沿丝杠任意调整位置，灵活方便。主舱体200内设置有电池205、主控板204、电子调速器206、光端机203和内油囊202。主控板204分别与电子调速器206和光端机203连接，电子调速器206分别连接水平推进器101和竖直推进器102。在主舱体200的外部设置有外油囊201，内油囊202和外油囊201相连通，并通过浮力调节装置控制，浮力调节装置与主控板204连接。可通过浮力调节装置调整内外油囊内的油量来改变穿线机器人的排水体积，进而调整机器人的浮力。主控板204通过脐带缆106与控制台连接。摄像头舱内设置有高清摄像头301、电子云台302和NVR303。高清摄像头301安装在电子云台302上，高清摄像头301与NVR303连接，NVR连接光端机203。高清摄像头可以通过脐带缆106将高清视频传输至陆地，高清摄像头配置有电子云台302，控制台通过控制手柄可以调节电子云台的角度实现水下图像的全方位观看，摄像头舱内设置的NVR，可以储存高清水下摄像头录制的视频资料。作为对本专利技术的进一步设计，所述导向轮103共设置8个，在主框架的上部不锈钢丝杠和下部不锈钢丝杠上各安装4个，均匀分布。所述水平推进器101、竖直推进器102和卤素灯104均设置2个，依次安装在主框架的两侧不锈钢丝杠上，且呈对称分布。所述不锈钢丝杠共设置6个。该结构布置，巧妙合理，即确保了流线型设计，又便于使推进器合力作用于机器人重心上，而且装配简单，成本低廉。更进一步的，该穿线机器人还包括用于测定水下压力的压力传感器207，用于测定水下温度的温度传感器208，以及用于测定机器人水下姿态的电子罗盘209和陀螺仪210。所述压力传感器207、温度传感器208、电子罗盘209和陀螺仪210可将水下温度、压力和姿态数据通过脐带缆实时传输至陆地。进一步的，该穿线机器人上还配置有抛载装置105。所述抛载装置优选采用电磁铁，工作时可通过断电的方式来控制重物释放。更进一步的，所述主控板204选用STM32单片机。为更直观的展示本专利技术的技术方案，下面结合水下涵道穿线机器人的工作过程进行进一步阐明：(1)使用吊车由竖井方向将机器人下放至水面。(2)吊车缆绳脱钩。(3)控制浮力调节装置，将压力油由外油囊201排入内油囊202，外油囊201体积减小，排水量减小，机器人浮力减小。(4)机器人从水面开始自由下落，下落过程中利用带电子云台302的高清摄像头301寻找涵洞的入口。(5)找到入口后，使用控制台控制浮力调整装置，将压力油由内油囊202排入外油囊201，外油囊201体积增大，排水量增大，机器人浮力增大，机器人悬停对准洞口，非必要时不启动机器人的竖直推进器102，以保持水下环境清澈。(6)控制水平推进器101推动机器人进入洞口，控制抛载装置105抛掉重物，机器人上浮至导向轮103紧贴涵道顶部。(7)启动水平推进器101，机器人沿着涵道顶部前进，从而避免搅动起涵道底部的泥土影响水下环境的可视觉度，利用电子云台302调节高清水下摄像头301的角度来对水下环境进行实时观测，视频信息通过脐带缆106传输至地面，同时NVR303存储视频信息。(8)遇到环境复杂的特殊情况导致机器人无法继续沿着涵道顶部前进时，启动竖直推进器102，调整机器人位置。(9)在机器人穿线过程中，压力传感器207、温度传感器2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下涵道穿线机器人，其特征在于：包括主框架、主舱体和摄像头舱，主舱体设置于主框架内，摄像头舱设置于主框架的前端；所述主框架上搭载有导向轮、水平推进器、竖直推进器和卤素灯；主框架包括2个圆盘和穿过2个圆盘的若干根不锈钢丝杠，所有不锈钢丝杠沿圆盘的周圈均匀分布，所述导向轮、水平推进器、竖直推进器和卤素灯均通过支架固定在不锈钢丝杠上；所述主舱体内设置有主控板、电子调速器、光端机和内油囊，主控板分别与电子调速器和光端机连接，电子调速器分别连接水平推进器和竖直推进器；在主舱体的外部设置有外油囊，内油囊和外油囊相连通，并通过浮力调节装置控制，浮力调节装置与主控板连接；主控板连接脐带缆；所述摄像头舱内设置有摄像头、电子云台和NVR，摄像头安装在电子云台上，摄像头与NVR连接，NVR连接光端机。

【技术特征摘要】
1.一种水下涵道穿线机器人，其特征在于：包括主框架、主舱体和摄像头舱，主舱体设置于主框架内，摄像头舱设置于主框架的前端；所述主框架上搭载有导向轮、水平推进器、竖直推进器和卤素灯；主框架包括2个圆盘和穿过2个圆盘的若干根不锈钢丝杠，所有不锈钢丝杠沿圆盘的周圈均匀分布，所述导向轮、水平推进器、竖直推进器和卤素灯均通过支架固定在不锈钢丝杠上；所述主舱体内设置有主控板、电子调速器、光端机和内油囊，主控板分别与电子调速器和光端机连接，电子调速器分别连接水平推进器和竖直推进器；在主舱体的外部设置有外油囊，内油囊和外油囊相连通，并通过浮力调节装置控制，浮力调节装置与主控板连接；主控板连接脐带缆；所述摄像头舱内设置有摄像头、电子云台和NVR，摄像头安装在电子云台上，摄像头与NVR连接，NVR连接光端机。2.根据权利要求1所述的一种水下涵道穿线机器人...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋大雷，路宁，张逸恒，姜迁里，郑金明，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37