一种水下远程遥控机器人的单自由度云台结构制造技术

本发明专利技术公开一种水下远程遥控机器人的单自由度云台结构，云台本体上设置电机驱动系统，并通过链轮传动系统牵引可转动地连接于云台上的照明灯、照相机和摄像机，链轮传动系统的输出端串接力矩保护系统；云台本体上设置有可用于云台位置控制和显示的角度传感器。改进后专门用于水下远程遥控机器人(ROV)上作业的自由度云台，使云台功能更完善；通过在电机传动系统中增设碟形弹簧与成对的摩擦盘结构，以限制传递最大扭矩，避免云台运动过程中幅度过大，及时保护摄像机和水下照明灯等关键零部件；设置云台角度传感器，可用于云台位置控制和显示，更直观准确；云台水下电机可以根据作业情况及时调整电机内外压差，功能更可靠。功能更可靠。功能更可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种水下远程遥控机器人的单自由度云台结构


[0001]本专利技术属于水下机器人
，具体涉及一种水下远程遥控机器人单自由度云台结构的改进及其保护装置。

技术介绍

[0002]随着工业革命的爆发，陆地资源已经逐渐匮乏，人们开始将目光转向资源丰富的海洋，越来越多的水下航行器开始被应用到海底世界的探索，比如远程遥控机器人(ROV)、无人无缆水下机器人(UUV)和智能水下机器人(AUV)，它可以代替人类潜入海底完成对海底资源的探索。现有技术的多数水下机器人都搭载不同种类的摄像机，然而大部分的水下摄像机位置无法移动，当被观测物体处于移动状态时，摄像机无法跟踪准确记录其图像，导致拍摄的图像模糊不清，甚至可能会由于物体移动过快，摄像机不能聚焦其位置，致使丢失物体画面信息。部分水下机器人搭载了水下云台，其作用是承载水下摄像头、水下照明灯和声呐等观测设备，可以在水下机器人进行工程作业时多个自由度调节仪器姿态。
[0003]然而由于水下环境复杂多变，不仅有礁石等固体，还有海底生物等可移动物体，云台在随航行器行进过程中可能会遭受来自外部物体的撞击，使摄像机或照明灯受损，无法进行海底信息的获取，因此对于水下云台摄像机和照明灯的保护越来越重要。
[0004]为此亟需设计一种专门用于在水下远程遥控机器人上的单自由度云台结构，它能够在云台受到冲击或者过大外部力矩时，自动保护照明灯和摄像机；还要求具备云台位置控制和显示功能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是，克服现有技术的水下机器人所存在的无机械结构力矩保护功能，容易损坏水下摄像机和水下照明灯等设备，且没有云台角度传感器，无法获得云台的转角准确信息的缺陷，也没有电机压力补偿器，不能根据作业情况及时调整电机内外压差，本专利技术提供一种功能更齐全、保护设施更完善、信息获取更充分的水下远程遥控机器人的单自由度云台结构。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。
[0007]一种水下远程遥控机器人的单自由度云台结构，其特征是，云台本体上设置电机驱动系统，并通过链轮传动系统牵引可转动地连接于云台上的照明灯、照相机和摄像机，链轮传动系统的输出端串接力矩保护系统；云台本体上设置有可用于云台位置控制和显示的角度传感器，云台通过左固定板和右固定板固定在机器人的框架前端凹槽内部。
[0008]优选方案，电机驱动系统包括密封安装于驱动器舱中的水下直流无刷电机，并通过减速器模块连接于左固定板，减速器模块输出轴固连主动小链轮，利用链条连接设置于左固定板另一侧的从动大链轮，大链轮输出轴端串接有力矩保护系统。
[0009]优选方案，力矩保护系统包括依次配合在离合器连轴的第一摩擦盘、第二摩擦盘、蝶形弹簧和双螺母锁紧结构，第一摩擦盘的端面与大链轮的端面抵压，第一螺母和第二螺
母组成的双螺母锁紧结构与螺栓锁紧离合器连轴，通过第二螺母压紧蝶形弹簧，为第二摩擦盘和第一摩擦盘及大链轮之间提供压紧力；链轮驱动系统的大链轮与力矩保护系统的离合器连轴通过轴孔可同轴转动的配合连接。
[0010]当云台本外部承受过大的作用力矩时，碟形弹簧会释放部分势能，会让第一摩擦盘和第二摩擦盘打滑，从而实现力矩的限制，保证与离合器连轴连接的云台本体系统之间最大力矩限制，从而保护照明灯、照相机和摄像机。
[0011]优选方案，云台本体系统包括托盘，托盘固定有用于放置摄像机、照相机和多个照明灯的支架，摄像机、照相机和多个照明灯使用不锈钢卡箍固定到支架上，尾部各安装有一水密接插件；托盘靠近右固定板一端通过第一抱箍和第二抱箍固定传感器舱轴，传感器舱轴的端面与托盘固定，穿过右固定板上的滑动轴承，与右固定板上滑动轴承的孔配合连接，传感器舱一侧安装有用于连接角度传感器输出轴尾线的宝塔形输出接插件，角度传感器内置在传感器舱轴内部，传感器输出轴与轴端盖用传感器转接板连接，角度传感器通过螺钉一固定在传感器舱轴上，角度传感器、传感器舱轴、托盘可以相互转动地间隙配合，通过右固定板将云台固定在水下机器人本体上。
[0012]该机构用来检测并提供云台的输出转角值。
[0013]优选方案，水下电机尾部有尾端盖，尾端盖的后端通过螺栓安装压力补偿器，压力补偿器用来平衡电机内外舱压力平衡，补偿器呈杯型结构，压力补偿器内部有一用来感应电机内部和海水压力变化并起到密封作用的帽形橡胶膜片，膜片底部呈唇形结构，底部位于补偿器和尾端盖连接处，，膜片上端与补偿器之间分别装有连接块、压力弹簧和内六角圆柱形螺钉，连接块粘贴在膜片上。
[0014]螺钉起液位指示器作用，为保证云台在水下作业时电机内部压力大于外部海水压力，当外部海水压力较大时会迫使内六角圆柱形螺钉向电机内部凹陷，此时可向电机内充油液以保证电机内压力大于外部海水压力，压力弹簧充当压力缓冲装置。
[0015]本专利技术的有益效果是：
[0016]1、专门用于水下远程遥控机器人(ROV)上作业的自由度云台，使云台功能更完善；
[0017]2、通过在电机传动系统中增设碟形弹簧与成对的摩擦盘结构，以限制传递最大扭矩，有效避免了云台运动过程中幅度过大，及时保护摄像机和水下照明灯等关键零部件；
[0018]3、设置云台角度传感器，可用于云台位置控制和显示，更直观准确；
[0019]4、云台水下电机可以根据作业情况及时调整电机内外压差，功能更可靠。
附图说明
[0020]图1是本专利技术实施例的云台结构体上视示意图；
[0021]图2是电机传动结构体左视示意图；
[0022]图3是云台结构体前视示意图；
[0023]图4是图2的A
‑
A剖视示意图；
[0024]图5是图3的B
‑
B剖视示意图；
[0025]图6是电机传动结构体后视示意图；
[0026]图7是水下机器人整体结构立体示意图；
[0027]图8是云台整体结构立体示意图。
[0028]图中：机器人1；云台2；照明灯3；照相机4；摄像机5；照明灯6；托盘7；支架8；左固定板9；右固定板10；水密接插件11；不锈钢卡箍12；第一螺母13；第二螺母14；蝶形弹簧15；大链轮16；第一抱箍17；第一摩擦盘18；第二摩擦盘19；离合器连轴20；螺栓一21；L形转接板22；宝塔形输出接插件23；传感器舱轴24；角度传感器25；螺钉一26；传感器转接板27；压力补偿器28；尾端盖29；驱动器舱30；减速器模块31；毂帽32；小链轮33；链条34；第二抱箍35；螺钉二36；水密接插件37；水密接插件38；水密接插件39；水密接插件40；螺栓二41；压力弹簧42；连接块43；橡胶膜片44；驱动板45；内六角圆柱形螺钉46；螺栓三47；梯形键槽48。
具体实施方式
[0029]下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0030]实施例：一种水下远本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下远程遥控机器人的单自由度云台结构，其特征是，云台本体上设置电机驱动系统，并通过链轮传动系统牵引可转动地连接于云台上的照明灯、照相机和摄像机，链轮传动系统的输出端串接力矩保护系统；云台本体上设置有可用于云台位置控制和显示的角度传感器；云台通过左固定板和右固定板固定在机器人的框架前端凹槽内部。2.根据权利要求1所述的一种水下远程遥控机器人的单自由度云台结构，其特征是，电机驱动系统包括密封安装于驱动器舱中的水下直流无刷电机，并通过减速器模块连接于左固定板，减速器模块输出轴固连主动小链轮，利用链条连接设置于左固定板另一侧的从动大链轮，大链轮输出轴端串接力矩保护系统。3.根据权利要求2所述的一种水下远程遥控机器人的单自由度云台结构，其特征是，力矩保护系统包括依次配合在离合器连轴的第一摩擦盘、第二摩擦盘、蝶形弹簧和双螺母锁紧结构，第一摩擦盘的端面与大链轮的端面抵压，第一螺母和第二螺母组成的双螺母锁紧结构与螺栓锁紧离合器连轴，通过第二螺母压紧蝶形弹簧，为第二摩擦盘和第一摩擦盘及大链轮之间提供压紧力；链轮驱动系统的大链轮与力矩保护系统的离合器连轴通过轴孔可同轴转动的配合连接。4.根据权利要求1、2或3所述的一种水下远...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗高生，和刚，姜哲，王彪，茆忠俊，陈忠，罗传坤，
申请(专利权)人：上海海洋大学，
类型：发明
国别省市：