一种新型六自由度定位水下机器人制造技术

一种新型六自由度定位水下机器人，属于潜器与水下机器人技术领域。本发明专利技术主体近似为椭球形，机器人装有四个矢量推进器与夹具，并依据机器人中心环向布置；所述机器人内部布置有耐压舱，支撑板，耐压舱内装载主控制器、光端机等电子元件，支撑板上的孔装载摄像机与探照灯，所述水下机器人通过舵机实现矢量推进与夹具的张合，一方面实现六自由度的运动，一方面实现与目标对接体的对接。本发明专利技术外形尺寸小，具有便携的优势；可以实现水下机器人不同自由度的航行；通过控制矢量推进器的角度和推力的大小，在各种角度下的状态下实现对接；通过夹具的张合实现对接，夹具的张开使得机器人拥有更大的对接范围，夹具合拢之后为两层，增加了夹持力。

【技术实现步骤摘要】
一种新型六自由度定位水下机器人
本专利技术属于潜器与水下机器人
，具体涉及一种用于对接的新型六自由度定位水下机器人。
技术介绍
在21世纪，海洋发挥的作用越来越大，各国都加大了对海洋的开发，对于我国而言，党的十八大也提出来海洋强国战略，可见，对水下世界的探索与研究关系到国家未来的经济发展与自身安全，而水下机器人正是代替人类探索海洋的载体之一，所以加大对水下机器人的研究具有深远意义。水下机器人是一种可以在水中自由航行，具有视觉系统和感知系统，通过人的实际操纵，或者通过人设定的程序，使用相关的工具代替人或者载人去完成水下的施工、观察、侦查、取样、破坏等任务的装置。通常，水下机器人按有无脐带缆可分为有缆水下机器人和无缆水下机器人。对于有缆水下机器人而言，最大的特点就是人可以实时的操纵水下机器人，并且可以实时的将机器人自身的或测得的相关数据返回给人。随着科技的发展，载人潜水器如潜水艇被广泛的用于军事、科研等领域，而作为一种机器设备，出现故障是不可避免的，但是不同于陆地上的汽车，潜水艇出现故障之后可能面临着无法返回水面、沉没等情况，因此，一旦此种情况发生，需从水面投放其他设备，对水下失事对象进行气体、电能、通讯等方面的应急供应，而应急供应的前提是先与失事对象对接，本专利技术的遥控水下机器人就是用于此种情况下的水下对接。
技术实现思路
本专利技术的目的是根据水下目标对接体尺寸与遥控水下机器人载体尺寸的要求，提供一种用于对接的新型六自由度定位水下机器人。本专利技术的目的是这样实现的：一种新型六自由度定位水下机器人，包括推进器槽道1、夹具夹板2、探照灯3、支撑板4、摄像机5、轻外壳6、中央齿轮7、夹具舵机8、螺旋桨9、夹具齿轮10、耐压舱盖11、耐压舱12、防水插头13、夹具轴末端14、推进器悬臂15、矢量舵机16、夹具轴19、光纤缆21；所述机器人主体外形即轻外壳6大体为椭球形，四周留有槽道1，所述机器人有槽道推进器与夹具，槽道推进器位于轻外壳6四周，槽道推进器由推进器槽道1与螺旋桨9组成，所述螺旋桨9在推进器槽道1内；所述支撑板4共一层，上面搭载耐压舱12，且支撑板4开孔，开孔位置装载摄像机5和探照灯3；所述耐压舱盖11位于耐压舱12末端，所述耐压舱12的侧壁安置防水插头13，所述防水插头13贯穿相关线缆；所述夹具舵机8位于中央齿轮7的中心，中央齿轮7周围设有夹具齿轮10，且两种齿轮紧密啮合；夹具轴19贯穿夹具齿轮10并与之固定，所述夹具轴19一端连接推进器悬臂15末端，另一端连接夹具夹板2；推进器悬臂15的一端与所述夹具轴末端14固定，另一端连接矢量舵机16并与之固定；矢量舵机16连接槽道推进器；轻外壳6上连接光纤缆21。所述机器人通过目标对接体18对接失事潜水器17；所述轻外壳6与支撑板4之间的空间布置配重或浮力材；所述耐压舱12内装有主控制器、光端机、降压模块以及相应的姿态传感器。所述机器人有四个槽道推进器与夹具，四个槽道推进器呈中心对称分布于轻外壳6外围；夹具齿轮10有四个，呈中心对称分布于中央齿轮7周围；贯穿于夹具齿轮10的夹具轴19亦有四个；与夹具轴19连接的推进器悬臂15和夹具夹板2分别为四个；与推进器悬臂15连接的矢量舵机16亦有四个。本专利技术的有益效果在于：1.作为为水下失事运载器如潜水艇进行气体、电能、通讯等方面的应急供应装置对接的水下机器人，相比于其他对接机器人，考虑到外形尺寸，本专利技术具有便携的优势；2.通过矢量舵机调节槽道推进器的方向，使推进器即可以充当水平方向主推，又可以充当垂直方向的垂推，也就是说，使用四个槽道推进器实现水下机器人不同自由度的航行；3.本专利技术的用于对接的遥控水下机器人可实现六自由度动力定位，即考虑目标对接体可能不处于水平状态，不同于常规的机器人只能在水平状态下对接，本专利技术的机器人可以通过控制矢量推进器的角度以及推力的大小，进而在各种角度下的状态下实现对接；4.本专利技术是通过夹具的张合实现对接，夹具的张开使得机器人拥有更大的对接范围，夹具合拢之后为两层，增加了夹持力。附图说明图1是本专利技术的外观结构示意图；图2是本专利技术的外观结构剖面图；图3是本专利技术隐藏轻外壳时的内部结构示意图；图4是本专利技术隐藏轻外壳与推进器时的内部结构示意图；图5是本专利技术在夹持状态下的外观结构示意图；图6是本专利技术在夹持状态下的俯视图；图7是本专利技术在前进状态下的结构示意图；图8是本专利技术在后退状态下的结构示意图；图9是本专利技术在左旋状态下的结构示意图；图10是本专利技术在右旋状态下的结构示意图；图11是本专利技术在左移状态下的结构示意图；图12是本专利技术在右移状态下的结构示意图；图13是本专利技术在上浮状态下的结构示意图；图14是本专利技术在下潜状态下的结构示意图；图15是本专利技术做出纵倾或横滚动作状态下的结构示意图；图16是本专利技术在垂直情况下即将完成对接时对接状态的示意图；图17是本专利技术在垂直情况下对接完毕时夹持状态的示意图；图18是本专利技术在非垂直情况下即将完成对接时对接状态的示意图；图19是本专利技术在非垂直情况下对接完毕时夹持状态的示意图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。如附图1、附图6，所述水下机器人外形近似椭球形。如附图1、槽道1与螺旋桨9组成槽道推进器。如附图1，所述水下机器人轻外壳6留有槽道，所述槽道为推进器悬臂15的运动路径。如附图1，所述水下机器人支撑板4留有孔，所述孔用于使摄像机5、探照灯3贯穿。如附图4，耐压舱盖11位于耐压舱12末端，所述耐压舱12的侧壁用于安置防水插头13，所述防水插头13用于贯穿相关线缆。如附图4，支撑板共一层，用于搭载所述耐压舱12，固定所述探照灯2、所述摄像机5。如附图2、附图4、附图5，本专利技术的对接过程具体为：所述机器人接收指令后，夹具舵机8旋转相应角度，带动中央齿轮7旋转，由于夹具齿轮10与中央齿轮7相互啮合，夹具齿轮10旋转相应的角度，夹具齿轮10通过夹具轴19与夹具夹板2连接，四个夹具夹板2旋转相应角度，并最终合拢，与此同时，夹具轴19的末端即夹具轴末端14与推进器悬臂15的末端相连，所以当夹具齿轮10在旋转时，推进器悬臂15也会旋转，并与夹具齿轮旋转相同的角度。所述水下机器人的矢量推进原理为：首先操作者给出指令，信号由光端机从水上传至水下，最终传输至主控制器，所述主控制器发出指令，命令舵机16转至相应位置，控制推进器槽道1的方向，一方面命令电机处于工作或停止状态。进而实现不同自由度的运动。附图中箭头方向表示产生的推力方向。同一附图中不同箭头的长度不同代表产生推力大小不同，箭头越长，推力越大。如附图5所示，所述水下机器人在前进状态，四个推进器处于水平状态，并通过舵机控制相应的推进器朝向，螺旋桨正转，产生向前的推力。如附图6所示，所述水下机器人在后退状态，四个推进器处于水平状态，并通过舵机控制相应的推进器朝向，使之与前进状态下朝向相反，螺旋桨正转，产生向后的推力。如附图7所示，所述水下机器人在左旋状态，四个推进器处于水平状态，并通过舵机控制相应的推进器朝向，螺旋桨正转，产生一个使机器人左旋的力矩。如附图8所示，所述水下机器人在右旋状态，四个推进器处于水平状态，并通过舵机控制相应的推进器朝向，使之与左旋状态下朝向相反，螺旋桨正转，产生一个使机器人右旋的力矩。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型六自由度定位水下机器人，其特征在于：所述机器人包括推进器槽道(1)、夹具夹板(2)、探照灯(3)、支撑板(4)、摄像机(5)、轻外壳(6)、中央齿轮(7)、夹具舵机(8)、螺旋桨(9)、夹具齿轮(10)、耐压舱盖(11)、耐压舱(12)、防水插头(13)、夹具轴末端(14)、推进器悬臂(15)、矢量舵机(16)、夹具轴(19)、光纤缆(21)；所述机器人主体外形即轻外壳(6)大体为椭球形，四周留有槽道(1)，所述机器人有槽道推进器与夹具，槽道推进器位于轻外壳(6)四周，槽道推进器由推进器槽道(1)与螺旋桨(9)组成，所述螺旋桨(9)在推进器槽道(1)内；所述支撑板(4)共一层，上面搭载耐压舱(12)，且支撑板(4)开孔，开孔位置装载摄像机(5)和探照灯(3)；所述耐压舱盖(11)位于耐压舱(12)末端，所述耐压舱(12)的侧壁安置防水插头(13)，所述防水插头(13)贯穿相关线缆；所述夹具舵机(8)位于中央齿轮(7)的中心，中央齿轮(7)周围设有夹具齿轮(10)，且两种齿轮紧密啮合；夹具轴(19)贯穿夹具齿轮(10)并与之固定，所述夹具轴(19)一端连接推进器悬臂(15)末端，另一端连接夹具夹板(2)；推进器悬臂(15)的一端与所述夹具轴末端(14)固定，另一端连接矢量舵机(16)并与之固定；矢量舵机(16)连接槽道推进器；轻外壳(6)上连接光纤缆(21)。...

【技术特征摘要】
1.一种新型六自由度定位水下机器人，其特征在于：所述机器人包括推进器槽道(1)、夹具夹板(2)、探照灯(3)、支撑板(4)、摄像机(5)、轻外壳(6)、中央齿轮(7)、夹具舵机(8)、螺旋桨(9)、夹具齿轮(10)、耐压舱盖(11)、耐压舱(12)、防水插头(13)、夹具轴末端(14)、推进器悬臂(15)、矢量舵机(16)、夹具轴(19)、光纤缆(21)；所述机器人主体外形即轻外壳(6)大体为椭球形，四周留有槽道(1)，所述机器人有槽道推进器与夹具，槽道推进器位于轻外壳(6)四周，槽道推进器由推进器槽道(1)与螺旋桨(9)组成，所述螺旋桨(9)在推进器槽道(1)内；所述支撑板(4)共一层，上面搭载耐压舱(12)，且支撑板(4)开孔，开孔位置装载摄像机(5)和探照灯(3)；所述耐压舱盖(11)位于耐压舱(12)末端，所述耐压舱(12)的侧壁安置防水插头(13)，所述防水插头(13)贯穿相关线缆；所述夹具舵机(8)位于中央齿轮(7)的中心，中央齿轮(7)周围设有夹具齿轮(10)，且两种齿轮紧密啮合；夹具轴(19)贯穿夹具齿轮(10)并与之固定，所述夹具轴(19)一端连...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙玉山，王占缘，张国成，唐同泽，张宸鸣，王元庆，姜沛妍，祁彧，杜青峰，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23