一种全海深近海底自主水下机器人结构制造技术

本发明专利技术属于水下机器人技术领域，特别涉及一种全海深近海底自主水下机器人结构。包括机器人本体、主推进器、水平槽道推进器及垂直槽道推进器，其中机器人本体具有扁平鱼型形体结构，并且艉部设有舵板和稳定翼；主推进器设置于机器人本体的艉部，用于实现机器人沿X轴方向的移动及绕Z轴旋转的自由度；水平槽道推进器沿水平方向设置于机器人本体上，用于实现机器人沿Y轴方向的移动及绕Z轴的旋转自由度；垂直槽道推进器，沿竖直方向设置于机器人本体上，用于实现机器人沿Z轴方向的移动及绕X、Y轴转动的自由度。本发明专利技术可用于全海深复杂地形海域，具备复杂环境感知与高机动自主避碰能力，实现全海深高机动自主水下机器人的近海底光学探测。

【技术实现步骤摘要】
一种全海深近海底自主水下机器人结构
本专利技术属于水下机器人
，特别涉及一种全海深近海底自主水下机器人结构。
技术介绍
在建设海洋强国的战略背景下，自主水下机器人在面向大洋科考和深海资源勘查领域起着不可替代的重要的作用。近海底复杂海洋环境对自主水下机器人的复杂环境感知与高机动自主避碰能力提出了更高的要求，如何稳定的实现全海深高机动自主水下机器人的近海底声光学探测成为了难点。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种全海深近海底自主水下机器人结构，该结构可用于全海深复杂地形海域，具备复杂环境感知与高机动自主避碰能力，以实现全海深高机动自主水下机器人的近海底声光学探测。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种全海深近海底自主水下机器人结构，包括：机器人本体，具有扁平鱼型形体结构，并且艉部设有舵板和稳定翼；主推进器，设置于机器人本体的艉部，用于实现机器人沿X轴方向的移动及绕Z轴旋转的自由度；水平槽道推进器，沿水平方向设置于机器人本体上，用于实现机器人沿Y轴方向的移动及绕Z轴的旋转自由度；垂直槽道推进器，沿竖直方向设置于机器人本体上，用于实现机器人沿Z轴方向的移动及绕X、Y轴转动的自由度。所述主推进器包括设置于所述机器人本体两侧的左主推进器和右主推进器，左主推进器和右主推进器的轴线与所述机器人本体的轴线呈20-30°的夹角；当左主推进器和右主推进器同向推进，实现机器人沿X方向移动的自由度；当左主推进器和右主推进器异向推进，实现机器人绕Z轴转动的自由度。所述水平槽道推进器包括前水平槽道推进器和后水平槽道推进器，前水平槽道推进器设置于所述机器人本体的艏部，后水平槽道推进器设置于所述机器人本体的艉部；当前水平槽道推进器和后水平槽道推进器同向推进，实现机器人沿Y轴方向移动的自由度；当前水平槽道推进器和后水平槽道推进器异向推进，实现机器人绕Z轴转动的自由度。所述垂直槽道推进器包括左垂直槽道推进器、右垂直槽道推进器及艉槽道推进器，其中左垂直槽道推进器、右垂直槽道推进器设置于所述机器人本体的艏部，艉槽道推进器设置于机器人本体的艉部；当左垂直槽道推进器、右垂直槽道推进器及艉槽道推进器同向推进，实现机器人沿Z轴方向移动的自由度；当左垂直槽道推进器、右垂直槽道推进器及艉槽道推进器异向推进，实现机器人绕Y轴转动的自由度；当左垂直槽道推进器、右垂直槽道推进器异向推进，实现机器人绕X轴转动的自由度。所述舵板包括分别设置于所述机器人本体两侧的左舵板和右舵板，左舵板和右舵板的转动角度均为正负45°。所述稳定翼包括左上翼板、左下翼板、右上翼板及右下翼板，其中左上翼板和左下翼板设置于所述机器人本体的左侧，且位于一竖直平面内；右上翼板和右下翼板设置于所述机器人本体的右侧，且位于另一竖直平面内。所述机器人本体的前端设有前视声呐和声通讯定位一体机，所述前视声呐的两侧设有光学导航传感器Ⅰ和光学导航传感器Ⅱ。所述机器人本体的顶部设有组合天线、艏牵引环、艉止荡环及起吊钩，其中艏牵引环和艉止荡环分别设置于所述机器人本体的艏部和艉部，起吊钩设置于所述机器人本体的中间位置。所述机器人本体的底部设有多波束声呐系统、应急抛载、DVL惯导与深高度组合设备、无线充电与无线传输设备、深海照相机及深海闪光灯；所述机器人本体的艏部设有充油集成控制舱；充油集成控制舱内设有保压采水器。所述机器人本体采用铝合金龙骨框架结构搭载全海深充油耐压设备，铝合金龙骨框架结构的外部包裹扁平鱼型形体浮力材料，浮力材料外侧包裹蒙皮。本专利技术的优点与积极效果为：1、本专利技术采用仿生深海扁平鱼型形体设计，充分利用海洋生物进化的流体外形形体结构，获得水下低速航行的高机动避碰能力。2、本专利技术采用无线充电与无线传输设备为机器人在深渊及深海底执行长期驻留与探测作业提供免上浮能源支撑与数据传输保障。3、所述机器人采用五个槽道推进器配合两个矢量布置的主推进器实现空间六自由度可控的操纵性布局。4、本专利技术采用深海保压采水器对深海水样进行保压采样，实现了自主水下机器人对深海水环境的自主取样探测。5、本专利技术采用前视避碰声呐实现对复杂海洋环境的深度感知与避碰处理。6、本专利技术采用多波束声呐系统可以智能在线实时测绘海底精细地形地貌图。附图说明图1为本专利技术全海深近海底自主水下机器人结构的主视图；图2为图1的俯视图；图3为图1的左视图；图4为图1的仰视图；图5为本专利技术全海深近海底自主水下机器人结构的轴测图；图6为本专利技术的工作原理示意图。图中：1为机器人本体，2为前视声呐，3为声通讯定位一体机，4为艏牵引环，5为前水平槽道推进器，6为左蒙皮，7为起吊钩，8为后水平槽道推进器，9为组合天线，10为艉止荡环，11为左上翼板，12为左舵板，13为左主推进器，14为左下翼板，15为左垂直槽道推进器，16为保压采水器，17为右垂直槽道推进器，18为充油集成控制舱，19为右蒙皮，20为多波束声呐系统，21为右翼板，22为右舵板，23为右上翼板，24为右主推进器，25为艉槽道推进器，26为左翼板，27为光学导航传感器Ⅰ，28为光学导航传感器Ⅱ，29为应急抛载，30为DVL惯导与深高度组合设备，31为无线充电与无线传输设备，32为深海照相机，33为右下翼板，34为深海闪光灯，A为全海深机器人，B为对接坞站。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述。如图1-5所示，本专利技术提供的一种全海深近海底自主水下机器人结构，包括：机器人本体1、主推进器、水平槽道推进器及垂直槽道推进器，其中机器人本体1具有扁平鱼型形体结构，并且艉部设有舵板和稳定翼；主推进器设置于机器人本体1的艉部，用于实现机器人沿X轴方向的移动及绕Z轴旋转的自由度；水平槽道推进器沿水平方向设置于机器人本体1上，用于实现机器人沿Y轴方向的移动及绕Z轴的旋转自由度；垂直槽道推进器，沿竖直方向设置于机器人本体1上，用于实现机器人沿Z轴方向的移动及绕X、Y轴转动的自由度。本专利技术的实施例中，如图2所示，主推进器包括分别设置于机器人本体1两侧的左主推进器13和右主推进器24，左主推进器13和右主推进器24的轴线与机器人本体1的轴线呈20-30°的夹角；当左主推进器13和右主推进器24同向推进，实现机器人沿X方向移动的自由度；当左主推进器13和右主推进器24异向推进，实现机器人绕Z轴转动的自由度。本专利技术的实施例中，如图1所示，水平槽道推进器包括前水平槽道推进器5和后水平槽道推进器8，前水平槽道推进器5设置于机器人本体1的艏部，后水平槽道推进器8设置于机器人本体1的艉部；当前水平槽道推进器5和后水平槽道推进器8同向推进，实现机器人沿Y轴方向移动的自由度；当前水平槽道推进器5和后水平槽道推进器8异向推进，实现机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全海深近海底自主水下机器人结构，其特征在于，包括：/n机器人本体(1)，具有扁平鱼型形体结构，并且艉部设有舵板和稳定翼；/n主推进器，设置于机器人本体(1)的艉部，用于实现机器人沿X轴方向的移动及绕Z轴旋转的自由度；/n水平槽道推进器，沿水平方向设置于机器人本体(1)上，用于实现机器人沿Y轴方向的移动及绕Z轴的旋转自由度；/n垂直槽道推进器，沿竖直方向设置于机器人本体(1)上，用于实现机器人沿Z轴方向的移动及绕X、Y轴转动的自由度。/n

【技术特征摘要】
1.一种全海深近海底自主水下机器人结构，其特征在于，包括：
机器人本体(1)，具有扁平鱼型形体结构，并且艉部设有舵板和稳定翼；
主推进器，设置于机器人本体(1)的艉部，用于实现机器人沿X轴方向的移动及绕Z轴旋转的自由度；
水平槽道推进器，沿水平方向设置于机器人本体(1)上，用于实现机器人沿Y轴方向的移动及绕Z轴的旋转自由度；
垂直槽道推进器，沿竖直方向设置于机器人本体(1)上，用于实现机器人沿Z轴方向的移动及绕X、Y轴转动的自由度。


2.根据权利要求1所述的全海深近海底自主水下机器人结构，其特征在于，所述主推进器包括设置于所述机器人本体(1)两侧的左主推进器(13)和右主推进器(24)，左主推进器(13)和右主推进器(24)的轴线与所述机器人本体(1)的轴线呈20-30°的夹角；
当左主推进器(13)和右主推进器(24)同向推进，实现机器人沿X方向移动的自由度；
当左主推进器(13)和右主推进器(24)异向推进，实现机器人绕Z轴转动的自由度。


3.根据权利要求1所述的全海深近海底自主水下机器人结构，其特征在于，所述水平槽道推进器包括前水平槽道推进器(5)和后水平槽道推进器(8)，前水平槽道推进器(5)设置于所述机器人本体(1)的艏部，后水平槽道推进器(8)设置于所述机器人本体(1)的艉部；
当前水平槽道推进器(5)和后水平槽道推进器(8)同向推进，实现机器人沿Y轴方向移动的自由度；
当前水平槽道推进器(5)和后水平槽道推进器(8)异向推进，实现机器人绕Z轴转动的自由度。


4.根据权利要求1所述的全海深近海底自主水下机器人结构，其特征在于，所述垂直槽道推进器包括左垂直槽道推进器(15)、右垂直槽道推进器(17)及艉槽道推进器(25)，其中左垂直槽道推进器(15)、右垂直槽道推进器(17)设置于所述机器人本体(1)的艏部，艉槽道推进器(25)设置于机器人本体(1)的艉部；
当左垂直槽道推进器(15)、右垂直槽道推进器(17)及艉槽道推进器(25)同向推进，实现机器人沿Z轴方向移动的自由度；
当左垂直槽道推进器(15)、右垂直槽道推进器(17)及艉槽道推进器...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐会希，张洪彬，李阳，赵红印，尹远，陈仲，
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