驮载式水下机器人制造技术

本发明专利技术提供了一种驮载式水下机器人，由机器人背部平台、水下工具、上手臂、关节、前手臂、机器人本体、两条履带行走系统、4个垂直推进器、4个水平推进器、分布于不同位置的四套摄像照明系统及尾部拖缆组成，本发明专利技术可适应多种水下工具在海底作业，像运载火箭发射卫星那样搭载各种水下工具往返于水面与海底之间，不过运载火箭一般不回收卫星，而本装置可以承担回收功能，总之，本装置的发明专利技术，不但可以为水下作业提供很大便利，拓展作业功能，还能缩短作业时间，提高作业效率，节约大量海上作业经费。

Piggyback Underwater Vehicle

The invention provides a loaded underwater vehicle, which consists of a back platform, underwater tools, upper arm, joint, forearm, robot body, two crawler walking systems, four vertical thrusters, four horizontal thrusters, four sets of camera lighting systems and tail towing cables distributed in different locations. The invention can be adapted to the operation of various underwater tools on the seabed, such as transportation. Launching satellite by rocket carries various underwater tools to and fro between the water surface and the seabed, but the launch vehicle generally does not recycle the satellite, and this device can undertake the recovery function. In short, the invention of this device can not only provide great convenience for underwater operation, expand the operation function, but also shorten the operation time, improve the operation efficiency and save a lot of offshore operation funds.

【技术实现步骤摘要】
驮载式水下机器人
本专利技术属于水下机器人领域，具体涉及一种作为搭载水下工具的运输载体，适应于海底或者贴近水底作业的驮载式水下机器人。
技术介绍
在海底探矿等作业过程中，采用最多的是电磁探测，其基本原理是向深海发射瞬时电磁脉冲，然后根据检测返回回波的特征来分析海底矿物成分，因海水的盐分有导电特性，会对返回的微弱电磁波产生强烈的损耗，而且海水层越厚损耗越大，因此需要时将探测装置尽量贴近海底，以增加电磁探测的灵敏度。一般的电磁探测方式是预先将接收装置按一定间隔距离投放在海底，由探测船拖带水下电磁发射装置，有规律的向海底放射电磁脉冲，固定在海底的接收装置测量返回信号，工作完毕后再回收投放装置。因受海底地形的影响，投放的装置不可预料的出现歪斜、甚至倾覆的情况，探测位置很不理想，甚至严重影响海底仪器的采集信号的真实性，另外现在深海水下机器人多用不锈钢甚至钛合金制造，由于金属构件对电磁回波会形成感应涡流，严重消耗信号强度。为解决上述问题，就需要机器人可适应崎岖不平的海底地形，同时应将探测仪器尽量远离机器人本体，另外机器人本体尽量不采用金属制作。为适应于海床或者贴近水底作业，如一般陆地的挖掘机因需重心稳定而将履带设置下部，并且高度比例相对较小，国外的水下挖沟机器人也多采用这种结构设计。本专利技术为了结构紧凑减小体积，而将水平推进器放置于履带中间位置，而国外水下机器人做的比较大，也往往是将水平推进器置于履带上方位置，同时本专利技术可以将探测设备驮载在背部，抵达作业海区位置时，再从背部展开至合适的角度，并且手臂前伸出一定距离，使水下探测工具远离本体，也可以像火箭搭载卫星那样进行找到一个合适的准确位置并释放到位。如果搭载的水下工具和机器人一起运动，可以对局部海床进行连续扫描探测，形成海底矿藏的连续精准扫描数据，而且通过数据上传，可以实时对探测参数进行动态调节，由于贴近海底爬行，形成的探测信号会非常稳定、准确和可信，同时水下机器人搭载的摄像头形成的图像、温度、盐度、压力、方位、姿态等传感器数据会一起实时动态上传，形成丰富的多参数检测报告，具备划时代的意义。
技术实现思路
针对现有海底探测的技术局限，本专利技术要解决的问题是提供一搭载平台，基于水下机器人技术，能够驮载多种水下工具，既可以驮载水下工具同时工作，又可以准确布放和定时回收，弥补现有海底工具探测的不足，延伸和扩充现有探测的能力和手段。本专利技术的技术方案是，一种驮载式水下机器人，由机器人背部平台、水下工具、上手臂、关节、前手臂、机器人本体、两条履带行走系统、4个垂直推进器、4个水平推进器、分布于不同位置的四套摄像照明系统及尾部拖缆组成。机器人本体前侧中间设有一凸起，上面固定上手臂，上手臂安装关节，关节连接前手臂，其中，前手臂上设有连接手掌和连接螺栓，通过连接手掌和连接螺栓连接安装水下工具。机器人本体前面设置有两个凸缘，上面分别安装左摄像照明装置、右摄像照明装置，形成工作区域的双眼视觉，并且通过开关照明灯组合，来获取水下摄像的清晰效果，防止水中浮沉形成的反光影响摄像效果。机器人本体上部后一侧安装有上摄像照明装置，可以观察水下工具折叠和展开情况，并形成水平面360度环视检测。机器人本体后部安装后摄像照明装置，主要是为倒车看清路面，并防止尾部拖缆缠绕打结。机器人本体上开有垂直安装孔和水平安装孔，里面安装了4具垂直推进器和4具水平推进器，用于水下推进和控制姿态。履带行走系统由履带驱动轮、履带张紧轮、履带导向轮组成，两条履带行走系统安装在机器人本体为敷设履带轨道的凸出部分上。机器人本体后部中央设置有后尾翼，用于固定尾部拖缆。优化的，垂直安装孔必须沿机器人背部平台周边布设，避免处于折叠状态时被水下工具挡住，同时掌控水下工具前进时受水流冲击力发生的航线偏移。水下工具在安装时要先增添浮体材料，或者增减配重，调节至零浮力状态，这样才能保证在任意伸展位置都不会受重力和浮力影响，减轻关节的工作扭矩负荷。优化的，为了突出履带的最大越障能力，因此履带设计尺寸所占比重较大，其大于机器人本体的厚度尺寸，为了保持整体结构的紧凑，水平安装孔的位置开在履带行走系统与机器人本体为敷设履带轨道的凸出部分上，通过这二者之间的开孔通道来吸水或者排水来产生推力。优化的，如果连接螺栓是采用常规不锈钢螺栓，那么可以控制水下工具在线移动工作，在履带的牵引下，可以沿海底爬行，也可以沿海床定高浮游作业；如果将连接手掌和连接螺栓换成机械手驱动螺栓，那么可以布放和回收水下工具。优化的，在赶路过程中将水下工具以驮载方式搭载水下机器人的本体背部，在施工地点将水下工具翻转下来开展作业，即工作时展开或者完全放下，运输途中折叠。优化的，水下机器人偏重于水层底部作业，赶路时采用水下推进器控制方向，作业时采用履带贴近海床爬行，也可以悬浮于水层高处浮游；履带外置，其尺寸大于水下机器人本体尺寸，高度尺寸较大是为了将水平方向的水下推进器布置于履带中间部分。优化的，水下机器人本体设有独立通讯端口，搭载的各种水下工具不通过水下机器人内部系统转发而直接上传水面接收器。本专利技术的有益效果是：水下工具搭载本装置后，可以很方便的抵达任意水层的海床地点进行作业，并且有在船上甲板控制的情况下，可以任意改变航向、姿态、地点，并传送海底地貌、温度、盐度、压力等多项指标参数，水下工具的作业情况也可同时上传，也可随意选择合适地点进行布放和回收。就行运载火箭发射卫星一样，还可以在轨进行维护，本专利技术可适应多种水下工具在海底作业，像运载火箭发射卫星那样搭载各种水下工具往返于水面与海底之间，不过运载火箭一般不回收卫星，而本装置可以承担回收功能。总之，本装置的专利技术，不但可以为水下作业提供很大便利，拓展作业功能，还能缩短作业时间，提高作业效率，节约大量海上作业经费。附图说明下面结合实施例及附图对本专利技术进行更详细的说明。图1是驮载式水下机器人折叠赶路状态时的结构示意图。图2是驮载式水下机器人展开工作状态时的结构示意图。图3是驮载式水下机器人折叠状态时的前侧平视结构示意图。图4是驮载式水下机器人展开状态时的后侧平视结构示意图。图中:1、机器人背部平台；2、水下工具；3、上手臂；4、前手臂；5、关节；6、机器人本体；7、履带行走系统；8、垂直推进器；9、水平推进器；10、左摄像照明装置；11、右摄像照明装置；12、上摄像照明装置；13、尾部拖缆；14、后摄像照明装置；401、连接手掌；402、连接螺栓；601、凸缘；602、凸起；603、垂直安装孔；604、后尾翼；605、水平安装孔；701、履带驱动轮；702、履带张紧轮；703、履带导向轮。具体实施方式实施例1本专利技术的范围并不局限于本实施例。驮载式水下机器人，由机器人背部平台1、水下工具2、上手臂3、前手臂4、关节5、机器人本体6、两条履带行走系统7、4个垂直推进器8、4个水平推进器9、左摄像照明装置10、右摄像照明装置11、上摄像照明装置12、后摄像照明装置14，以及尾部拖缆13组成。机器人本体6前侧中间设有一凸起602，上面固定上手臂3，上手臂3安装关节5，关节5连接前手臂4。其中，前手臂4上设有连接手掌401和连接螺栓402，通过连接手掌401和连接螺栓402连接安装水下工具2。机器人本体6前面设置有两个凸缘601，上面安装左摄像照明装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.驮载式水下机器人，其特征在于:其由机器人背部平台、水下工具、上手臂、关节、前手臂、机器人本体、两条履带行走系统、4个垂直推进器、4个水平推进器、分布于不同位置的四套摄像照明系统及尾部拖缆组成；所述机器人本体前侧中间设有一凸起，上面固定上手臂，上手臂安装关节，关节连接前手臂，其中，前手臂上设有连接手掌和连接螺栓，通过连接手掌和连接螺栓连接安装水下工具；所述机器人本体前面设有两个凸缘，上面分别安装左摄像照明装置、右摄像照明装置，机器人本体上部后一侧安装有上摄像照明装置，机器人本体后部安装后摄像照明装置；所述机器人本体上开有垂直安装孔和水平安装孔，里面安装4具垂直推进器和4具水平推进器；所述履带行走系统由履带驱动轮、履带张紧轮、履带导向轮组成，两条履带行走系统安装在机器人本体为敷设履带轨道的凸出部分上；所述机器人本体后部中央设置有后尾翼，用于固定尾部拖缆。

【技术特征摘要】
1.驮载式水下机器人，其特征在于:其由机器人背部平台、水下工具、上手臂、关节、前手臂、机器人本体、两条履带行走系统、4个垂直推进器、4个水平推进器、分布于不同位置的四套摄像照明系统及尾部拖缆组成；所述机器人本体前侧中间设有一凸起，上面固定上手臂，上手臂安装关节，关节连接前手臂，其中，前手臂上设有连接手掌和连接螺栓，通过连接手掌和连接螺栓连接安装水下工具；所述机器人本体前面设有两个凸缘，上面分别安装左摄像照明装置、右摄像照明装置，机器人本体上部后一侧安装有上摄像照明装置，机器人本体后部安装后摄像照明装置；所述机器人本体上开有垂直安装孔和水平安装孔，里面安装4具垂直推进器和4具水平推进器；所述履带行走系统由履带驱动轮、履带张紧轮、履带导向轮组成，两条履带行走系统安装在机器人本体为敷设履带轨道的凸出部分上；所述机器人本体后部中央设置有后尾翼，用于固定尾部拖...

【专利技术属性】
技术研发人员：王素刚，
申请(专利权)人：青岛赶海机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37