一种用于珊瑚保育的水下机器人制造技术

本申请涉及一种用于珊瑚保育的水下机器人，包括机器人本体、推进器阵列及连接于机器人本体底面的柔性夹爪，机器人本体呈外部封闭式的壳体结构，推进器阵列连接于机器人本体的外部；柔性夹爪包括夹爪体、夹爪驱动组件，夹爪体的设置数量为两个，两个的夹爪体由夹爪驱动组件的两个驱动端独立控制于同侧分别开合，夹爪体的夹持空间内具有柔性的支撑部，以实现柔性夹持。本申请整体结构紧凑、外形封闭，可以有效地减少水体阻力，有利于穿梭于珊瑚保育区，且柔性夹爪的设置可以有效地减少在夹取过程中对珊瑚造成的损伤，具有珊瑚保育成功率高的优势。优势。优势。

【技术实现步骤摘要】
一种用于珊瑚保育的水下机器人


[0001]本申请涉及水下机器人
，特别涉及一种用于珊瑚保育的水下机器人。

技术介绍

[0002]珊瑚保育的传统方式是人工复育，需要具备过硬的潜水技能和丰富珊瑚知识的工作人员频繁地潜入海底检查珊瑚生长状况，过程艰辛漫长且效率低，而水下机器人作为无人水下作业的载具，可以代替人类在水下完成各种任务，将水下机器人应用于珊瑚保育工作中，可以有效地减少人力资源浪费。
[0003]现有技术中，“海豚”系列是深之蓝自主研发的观察和轻作业级别水下机器人，产品重量在100～600kg，适合在水域广阔的环境工作，相较其他小型水下机器人，搭载能力强，受流浪的影响小、适合海上作业和水产养殖。在机械结构方面，现有的水下机器人多采用开架式结构，即将各种设备放置在一个空心框架中组成的水下机器人，此种结构设计不仅有效地控制了水下机器人的整体重量，而且还便于水下机器人其他模块的安装与调试，减少了生产和维护的成本；在推进器排布方面，现有的水下机器人多采用简单稳定的八推排布，即水平方向设置四个用于实现横移的推进器，垂直方向设置四个用于实现俯仰横滚控制的推进器，具有运动稳定且性能良好的优势。
[0004]但是，由于珊瑚保育工作比较繁琐，在保育过程中需要收集珊瑚残肢、复育珊瑚残肢、回播由残肢成功长大的珊瑚植株，而其中就复育珊瑚残肢步骤里，又分为挑选一个环境适宜的区域作为复育地点(海水水质检测)、搬运用于复育的铁架至复育地点、将残肢固定到铁架上、常规化巡逻检查珊瑚生长情况(花费时间最多)，可见其步骤之繁杂，周期之漫长，保育期间需要对其多次夹取、搬运，而珊瑚比较脆弱，在保育的过程中需要注意避免撞击、捏压等对珊瑚的损伤，现有的水下机器人没有适配于珊瑚保育的柔性夹取结构，无法满足珊瑚保育的工作需求，另外，现有的水下机器人外形体积庞大，八个推进器也会占用机器人很大一部分空间，使得船体体积进一步增大，导致其在水下作业时，操作不够灵活，容易对珊瑚造成碰撞，且开架式结构的框架也会造成珊瑚缠绕在其框架内，不利于珊瑚保育工作。
[0005]综上，现有的水下机器人应用在珊瑚保育工作用具有结构不合理、操作不够灵活，保育成功率低等问题，亟需一种能够应用于珊瑚保育工作中的水下机器人。

技术实现思路

[0006]本申请的目的在于提供一种用于珊瑚保育的水下机器人，以解决现有技术中水下机器人存在的结构不合理、操作不灵活、保育成功率低等问题。
[0007]本申请的实施例可以通过以下技术方案实现：
[0008]一种用于珊瑚保育的水下机器人，包括机器人本体、推进器阵列、柔性夹爪，所述机器人本体呈外部封闭式的壳体结构，所述推进器阵列连接于所述机器人本体的外部，所述推进器阵列在至少三个推进方向上向所述机器人本体提供推力；
[0009]所述柔性夹爪的夹持空间内具有柔性的支撑部，且所述柔性夹爪通过快拆式模块化拓展结构可拆卸地连接于所述机器人本体的底面。
[0010]进一步地，所述机器人本体包括外壳体、耐压舱、多功能转换模块，所述外壳体呈流线型，所述耐压舱为容置于所述外壳体内部的单舱结构，所述多功能转换模块连接于所述外壳体的尾部，且与所述耐压舱电连接。
[0011]进一步地，所述机器人本体的外部连接三组所述推进器阵列，每组的所述推进器阵列包括两个推进器，沿所述机器人本体的中轴线，每组的两个推进器呈对称设置于所述机器人本体的两侧。
[0012]进一步地，所述快拆式模块化拓展结构包括连接母板、连接公板、限位组件，所述连接公板与所述连接母板通过互相配合的滑块与滑槽可拆卸地连接，所述滑槽的一侧设置有位移端口，所述滑块沿所述位移端口的长度方向滑动连接于所述滑槽内，所述限位组件设置于所述滑槽的位移端口的旁侧，且所述限位组件的锁止端沿垂直于所述位移端口的长度方向伸缩运动，锁止状态时，所述限位组件的锁止端卡位于所述连接公板的锁止槽内。
[0013]进一步地，所述柔性夹爪包括夹爪体、机械臂、夹爪驱动组件、夹爪定位壳，所述机械臂的一端通过所述快拆式模块化拓展结构与所述机器人本体可拆卸式机械连接，另一端与所述夹爪定位壳连接。
[0014]进一步地，所述夹爪驱动组件容置于所述夹爪定位壳内，所述夹爪驱动组件的驱动端通过所述夹爪定位壳与所述夹爪体连接，且所述夹爪驱动组件与多功能转换模块电连接。
[0015]进一步地，所述夹爪体的设置数量为两个，两个的所述夹爪体由所述夹爪驱动组件的两个驱动端独立控制于同侧分别开合，且所述夹爪体的夹持空间内具有柔性的支撑部。
[0016]进一步地，所述夹爪体包括两个夹爪臂及支撑部，两个的所述夹爪臂相配合形成具有夹持空间的刚性夹爪，两个的所述支撑部分别连接于不同的所述夹爪臂的内侧，且在所述夹持空间内相配合形成具有柔性的支撑部的柔性夹爪，在力的作用下，所述支撑部发生趋向于所述夹爪臂位移的形变。
[0017]进一步地，所述支撑部相对于所述夹爪臂的一侧设置有形变空腔，所述形变空腔用于为所述支撑部提供形变余量。
[0018]进一步地，所述水下机器人还包括浮漂，所述浮漂内部设置有控制模块，所述浮漂与所述机器人本体电连接。
[0019]本申请的实施例提供的一种用于珊瑚保育的水下机器人至少具有以下有益效果：
[0020]本申请整体设计采用封闭式架构，所有线路的排布均布置在壳内，外观美观简洁且有效利用了船体空间，大大压缩了水下机器人的体积，使得船体在运动时可以受到较小的阻力，从而减少能源的消耗，而且在珊瑚保育中可以有效减小对珊瑚等生物的损害，提高珊瑚保育的效率。
[0021]本申请采用矢量六推进器排布的设计，相对于稳定的八推框架式结构，该六推进器排布可以减少两个推进器的摆放，从而使船体体积大大减小，两个水平的推进器与四个矢量排布的推进器的交错排布同样可以实现多种运动姿态，而且使得船体运动更加稳定、灵活。在设计排布时将舱体与推进器均沿机器人呈对称分布，使机器人能够达到基本的中
心对称，使机器人在水中能够更容易达到平衡状态，从而有效提高珊瑚保育的效率。
[0022]本申请设置有快拆式模块化拓展结构和多功能转换模块，面对复杂多变的养殖环境和多样的养殖需求，可以通过快拆式模块化拓展结构可以快速实现功能模块的机械连接，并通过多功能转换模块实现电连接，可以有效地拓展水下机器人的功能，能满足复杂多样的使用需求。
[0023]本申请中的柔性夹爪创新之处就在于加了一个防滑的橡胶圈和柔性二次抓取，其采用了两段式独立驱动的夹爪体，夹爪体内部设置了防滑橡胶圈，不仅易于抓取，且有效地降低了其夹取过程中将珊瑚夹碎的可能性，保证珊瑚的完整性；另外，采用了电动机防水外壳，对电子元件进行重点保护，具有珊瑚保育成功率高、实用性强的优势。
附图说明
[0024]图1为本申请一种用于珊瑚保育的水下机器人的整体结构示意图；
[0025]图2为本申请中机器人本体的分解状态示意图；
[0026]图3为本申请中耐压舱的整体结构示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于珊瑚保育的水下机器人，包括机器人本体(1)、推进器阵列(2)、柔性夹爪(3)，其特征在于：所述机器人本体(1)呈外部封闭式的壳体结构，所述推进器阵列(2)连接于所述机器人本体(1)的外部，所述推进器阵列(2)在至少三个推进方向上向所述机器人本体(1)提供推力；所述柔性夹爪(3)的夹持空间内具有柔性的支撑部，且所述柔性夹爪(3)通过快拆式模块化拓展结构可拆卸地连接于所述机器人本体(1)的底面。2.根据权利要求1所述的一种用于珊瑚保育的水下机器人，其特征在于：所述机器人本体(1)包括外壳体(11)、耐压舱(12)、多功能转换模块(14)，所述外壳体(11)呈流线型，所述耐压舱(12)为容置于所述外壳体(11)内部的单舱结构，所述多功能转换模块(14)连接于所述外壳体(11)的尾部，且与所述耐压舱(12)电连接。3.根据权利要求1所述的一种用于珊瑚保育的水下机器人，其特征在于：所述机器人本体(1)的外部连接三组所述推进器阵列(2)，每组的所述推进器阵列(2)包括两个推进器(21)，沿所述机器人本体(1)的中轴线，每组的两个推进器(21)呈对称设置于所述机器人本体(1)的两侧。4.根据权利要求1所述的一种用于珊瑚保育的水下机器人，其特征在于：所述快拆式模块化拓展结构包括连接母板(4)、连接公板(5)、限位组件(6)，所述连接公板(5)与所述连接母板(4)通过互相配合的滑块与滑槽可拆卸地连接，所述滑槽的一侧设置有位移端口(442)，所述滑块沿所述位移端口(442)的长度方向滑动连接于所述滑槽内，所述限位组件(6)设置于所述滑槽的位移端口(442)的旁侧，且所述限位组件(6)的锁止端沿垂直于所述位移端口的长度方向伸缩运动，锁止状态时，所述限位组件(6)的锁止端卡位于所述连接公板(5)的锁止槽内。5.根据权利要求1所述的一种用于珊瑚保育...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚统，龚俊豪，崔子浩，陆昱杭，许子宸，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：新型
国别省市：