一种6000米级深海高机动自主水下机器人制造技术

本发明专利技术涉及水下机器人技术领域，具体地说是一种6000米级深海高机动自主水下机器人，包括顶部段、中部段和底部段，顶部段包括顶部段浮力材、艏推进器和多个外部装置，其中两个艏推进器分设于顶部段艏端两侧；中部段包括框架、中部段浮力材、蒙皮、艉水平推进器、艉垂直推进器、控制舱和多个内部搭载仪器，顶部段浮力材与框架上侧固连，中部段浮力材设于框架艏艉两端，蒙皮设于框架左右两侧，两个艉水平推进器设于中部段艉端两侧，艉垂直推进器设于两个艉水平推进器之间；底部段包括保护架、底部段浮力材和多个底部仪器，保护架和底部段浮力材与框架下侧固连。本发明专利技术最深可在6000米深海中作业，机动性好且可进行AUV、ROV模式切换。

A 6000-meter Deep-sea Autonomous Underwater Vehicle with High Maneuverability

The invention relates to the technical field of underwater vehicle, in particular to a 6000-meter deep-sea autonomous underwater vehicle with high maneuverability, which comprises the top section, the middle section and the bottom section. The top section includes the buoyancy material of the top section, the bow thruster and a plurality of external devices. Two bow thrusters are located on both sides of the bow end of the top section, and the middle section includes the frame, the buoyancy material of the middle section, the skin and the bow level. Propeller, stern vertical thruster, control cabin and many internal equipments are installed. Buoyancy material of top section is fixed with upper side of frame, buoyancy material of middle section is located at both ends of frame stern, skin is located on left and right sides of frame, two stern horizontal thrusters are located at both sides of middle section stern, and stern vertical thruster is located between two stern horizontal thrusters; bottom section includes protective frame and bottom section buoyancy material. The protective frame and the buoyancy material of the bottom section are fixed to the lower side of the frame with a plurality of bottom instruments. The invention has the deepest working depth of 6000 meters deep sea, good maneuverability and can switch the mode of AUV and ROV.

【技术实现步骤摘要】
一种6000米级深海高机动自主水下机器人
本专利技术涉及水下机器人
，具体地说是一种6000米级深海高机动自主水下机器人。
技术介绍
自主水下机器人(AUV)是用于深水观测、救助打捞、水下工程维修、海洋石油开发、海军军事建设等各种水下作业的装备，AUV的机动性和避障能力是判断AUV性能的重要指标。世界海洋中，97％海域深度小于6000米，因此一台6000米级的深海AUV可以对全世界海洋中绝大部分海域海底进行探测，但由于深海海底地形复杂多变，AUV探测时会面对很多未知因素，因此深海近海底探测AUV要求具备更加优良的机动性和避障能力。现有技术中深海AUV面对复杂多变未知的海底地形，常因躲避不及时而发生碰撞，极易造成浮力材破损及设备损坏，从而造成深海AUV的浮力变小，重浮心变化，导致设备无法正常工作，并且也会致使深海AUV的航行控制偏差，或者因无法正常工作而使作业终止潜器上浮，这严重影响了海底探测的工作进度和深海AUV的安全作业。另外面对大深度的海底探测，如果AUV整体采用密封壳体结构，壳体厚度会很大，会造成深海AUV尺寸、重量大大增加。另外面对各种各样的勘探或科学调查任务，AUV需要搭载相应的设备、传感器等来完成相应任务，由于体积和结构限制，现有深海AUV无法满足各种勘察任务需求，而且有时仅需要针对某一类勘探任务，无需搭载其他设备，从而要求深海AUV所搭载设备可拆卸更换，可搭载新的仪器设备且不影响AUV的航行性能，因而对于深海AUV还有可扩展性的要求。再者由于AUV水下通讯的局限性，需要对海底数据进行实施传输、对水下潜器进行实时控制时，由于深度较深，AUV无法完成该水下任务，往往需要ROV(遥控无人潜水器)配合进行作业，因而面对一些水下任务，需要分别使用AUV和ROV才能顺利完成，这就大大的增加了潜器设备数量、保障人员数量和占用的母船空间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种6000米级深海高机动自主水下机器人，最深可在6000米深海中实现近海底微地形、地貌的精细探测、坐底采样作业，具有优良的自适应航行能力、航行姿态微调能力，可进行AUV、ROV两种作业模式切换的自主水下机器人。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种6000米级深海高机动自主水下机器人，包括依次相连的顶部段、中部段和底部段，所述顶部段包括顶部段浮力材、艏推进器和多个外部装置，两个艏推进器分设于顶部段艏端两侧，所述多个外部装置设置于所述顶部段浮力材上；所述中部段包括框架、中部段浮力材、蒙皮、艉水平推进器、艉垂直推进器、控制舱和多个内部搭载仪器，所述顶部段浮力材与所述框架上侧固连，中部段浮力材设置于所述框架艏艉两端，蒙皮设置于框架左右两侧并与中部段浮力材形成流线型，两个艉水平推进器设置于中部段艉端两侧，艉垂直推进器设置于所述两个艉水平推进器之间，所述控制舱和所述多个内部搭载仪器均固装在所述框架内，且所述各个外部装置、各个推进器、各个内部搭载仪器均通过所述控制舱控制；所述底部段包括保护架、底部段浮力材和多个底部仪器，所述保护架和底部段浮力材与所述框架下侧固连，所述多个底部仪器置于底部段浮力材上，且所述各个底部仪器通过所述控制舱控制。所述顶部段浮力材上设有多个安装孔，所述多个外部装置分别安装在不同的安装孔中；所述框架内设有下支架平板，所述控制舱及多个内部搭载仪器通过所述下支架平板支承；所述底部段浮力材上设有多个容置孔，所述多个底部仪器分别置于不同的容置孔中。所述多个内部搭载仪器包括前视声呐、深水罗经、油补偿器、电机驱动器、电池、充油分线盒、声通讯机主机和超短电子舱。所述多个外部装置包括声通讯信标、频闪灯、无线电、铱星GPS和超短信标，其中所述声通讯信标与所述声通讯机主机配合，所述超短新标与所述超短电子舱配合。所述多个底部仪器包括下潜抛载、照相机、激光仪、多普勒计程仪、上浮抛载和闪光灯，其中所述下潜抛载和上浮抛载均吸附有压铁，且所述下潜抛载和上浮抛载通过所述控制舱控制释放压铁。所述顶部段设有起吊环，且所述起吊环通过一个槽钢与框架固定连接并设置于所述顶部段浮力材上侧。所述顶部段浮力材上设有光纤，所述框架内设有通过所述控制舱控制的充油分线盒，所述光纤与所述充油分线盒相连。所述两个艏推进器均头端朝上且向内倾斜。所述两个艉水平推进器水平设置且尾端向内倾斜，所述艉垂直推进器垂直设置且尾端朝下。本专利技术的优点与积极效果为：1、本专利技术设有五个推进器，在竖直面的三个推进器可以控制深海AUV实现悬停，水平方向的两个推进器可以有效的控制深海AUV的转艏运动，使本专利技术具有很高的机动性。2、本专利技术采用模块化设计，包括顶部段、中部段和底部段，其中进行日常设备维护、操作时，仅需将中部段两侧蒙皮拆卸掉，将下支架平板作为操作平台，不必拆卸浮力材，维护操作更方便更高效。3、本专利技术顶部段、中部段首部和底部段尾部主要有大块的浮力材组成，该部分的空间可用于替换、搭载新增加的设备，具有位置、摆放方向要求的设备同样可以满足替换要求，具有很强的扩展性。4、本专利技术底部段外侧设有保护架，在发生碰撞、海底进行坐底采样作业时，可以有效的保护深海AUV本体，减少浮力材、仪器设备等的破损，在岸上时可作为支撑架而不必使用转运平台等对深海AUV进行支撑。5、本专利技术通过位于顶部段尾端内部的光纤与母船连接，可实现AUV和ROV两种作业模式的切换，可将海底数据实时传输到母船，母船可对本专利技术进行实时控制，使深海AUV具有更强的作业能力。6、本专利技术最大作业深度为6000米，可在世界海洋中97％海域内进行作业，具有广泛的作业区域。附图说明图1为本专利技术的外部示意图，图2为图1中本专利技术的内部结构示意图，图3为图1中本专利技术的剖视图。其中，101为艏推进器，102为艉水平推进器，103为艉垂直推进器，2为声通讯信标，3为频闪灯，4为起吊环，5为无线电、6为铱星GPS，7为超短信标，8为浮力材，801为顶部段浮力材，802为中部段浮力材，803为底部段浮力材，9为蒙皮，10为保护架，11为框架，12为声通讯机主机，13为充油分线盒，14为电池舱，15为下支架平板，16为电机驱动器，17为控制舱，18为油补偿器，19为深水罗经，20为前视声呐，21为下潜抛载，22为照相机，23为激光仪，24为多普勒计程仪，25为上浮抛载，26为闪光灯，27为光纤，28为超短电子舱，100为顶部段，200为中部段，300为底部段。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详述。如图1～3所示，本专利技术采用分段式模块化设计，包括依次相连的顶部段100、中部段200和底部段300，本专利技术的流线型主体和空隙处由浮力材8所填充，以保证本专利技术的流线造型和提供必要的正浮力，如图1和图3所示，所述浮力材8包括顶部段浮力材801、中部段浮力材802、底部段浮力材803，所述浮力材8为本领域公知技术。如图1～3所示，所述顶部段100包括顶部段浮力材801、艏推进器101、起吊环4、光纤27和多个外部装置，两个艏推进器101分别位于顶部段100艏端的两侧，所述艏推进器101轴线与潜器纵切面呈一定角度，也即所述两个艏推进器101均头端朝上且向内倾斜，所述顶部段浮力材801通过螺栓与框架11相固定连接，如图2所示，所述起吊环4位于本专利技术重心延长线处，所述起吊本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种6000米级深海高机动自主水下机器人，其特征在于：包括依次相连的顶部段(100)、中部段(200)和底部段(300)，所述顶部段(100)包括顶部段浮力材(801)、艏推进器(101)和多个外部装置，两个艏推进器(101)分设于顶部段(100)艏端两侧，所述多个外部装置设置于所述顶部段浮力材(801)上；所述中部段(200)包括框架(11)、中部段浮力材(802)、蒙皮(9)、艉水平推进器(102)、艉垂直推进器(103)、控制舱(17)和多个内部搭载仪器，所述顶部段浮力材(801)与所述框架(11)上侧固连，中部段浮力材(802)设置于所述框架(11)艏艉两端，蒙皮(9)设置于框架(11)左右两侧并与中部段浮力材(802)形成流线型，两个艉水平推进器(102)设置于中部段(200)艉端两侧，艉垂直推进器(103)设置于所述两个艉水平推进器(102)之间，所述控制舱(17)和所述多个内部搭载仪器均固装在所述框架(11)内，且所述各个外部装置、各个推进器、各个内部搭载仪器均通过所述控制舱(17)控制；所述底部段(300)包括保护架(10)、底部段浮力材(803)和多个底部仪器，所述保护架(10)和底部段浮力材(803)与所述框架(11)下侧固连，所述多个底部仪器置于底部段浮力材(803)上，且所述各个底部仪器通过所述控制舱(17)控制。...

【技术特征摘要】
1.一种6000米级深海高机动自主水下机器人，其特征在于：包括依次相连的顶部段(100)、中部段(200)和底部段(300)，所述顶部段(100)包括顶部段浮力材(801)、艏推进器(101)和多个外部装置，两个艏推进器(101)分设于顶部段(100)艏端两侧，所述多个外部装置设置于所述顶部段浮力材(801)上；所述中部段(200)包括框架(11)、中部段浮力材(802)、蒙皮(9)、艉水平推进器(102)、艉垂直推进器(103)、控制舱(17)和多个内部搭载仪器，所述顶部段浮力材(801)与所述框架(11)上侧固连，中部段浮力材(802)设置于所述框架(11)艏艉两端，蒙皮(9)设置于框架(11)左右两侧并与中部段浮力材(802)形成流线型，两个艉水平推进器(102)设置于中部段(200)艉端两侧，艉垂直推进器(103)设置于所述两个艉水平推进器(102)之间，所述控制舱(17)和所述多个内部搭载仪器均固装在所述框架(11)内，且所述各个外部装置、各个推进器、各个内部搭载仪器均通过所述控制舱(17)控制；所述底部段(300)包括保护架(10)、底部段浮力材(803)和多个底部仪器，所述保护架(10)和底部段浮力材(803)与所述框架(11)下侧固连，所述多个底部仪器置于底部段浮力材(803)上，且所述各个底部仪器通过所述控制舱(17)控制。2.根据权利要求1所述的6000米级深海高机动自主水下机器人，其特征在于：所述顶部段浮力材(801)上设有多个安装孔，所述多个外部装置分别安装在不同的安装孔中；所述框架(11)内设有下支架平板(15)，所述控制舱(17)及多个内部搭载仪器通过所述下支架平板(15)支承；所述底部段浮力材(803)上设有多个容置孔，所述多个底部仪器分别置于不同的容置孔中。3.根据权利要求1或2所述的6000米级深海...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵红印，尹远，徐会希，徐春晖，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21