喷水推进带缆遥控水下机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了喷水推进带缆遥控水下机器人，包括主腔体、潜水泵、喷水推进水管网路、护罩和计算机；潜水泵安装于主腔体内，计算机设置在设置水面工作船上；主腔体为一个长方体的空腔结构，潜水泵安装于主腔体底部的中心位置；喷水推进水管网路包括电磁阀、喷水管道、水管网路进水口和喷水口；水管网路进水口设置在潜水泵顶部的出水口处，喷水口为十个，电磁阀为十个，各个电磁阀分别设置在连接相应喷水口的管路上的喷水口处；各个电磁阀与潜水泵分别与脐带缆线连接，脐带缆线通过脐带缆出口连接到设在水面工作船上的计算机。本实用新型专利技术喷水推进装置水下工作性能稳定，自主稳定能力较强，操纵范围大、自由度多，控制机构简单。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种水下探测装置的载体，特别是涉及喷水推进带缆遥控水下机器人。
技术介绍
带缆遥控水下机器人是一种日益广泛应用于海洋、河流与湖泊等水下环境动态监测的水下探测装置，它在水下地貌与海洋物理特征观测、水下环境调查、水下结构物检查中有着特殊的用途。带缆遥控水下机器人通常由脐带缆、水下机器人和机器人轨迹与姿态控制机构组成。随着世界各国对水下环境快速现场监测能力要求的提高，对带缆遥控水下机器人在控制机构操纵下的轨迹与姿态控制能力的要求也在不断地提高。水下机器人所搭载的水下环境监测传感器的工作性质要求水下机器人工作时姿态稳定，并具有快速灵活的轨迹和姿态调节与控制能力。如何在保证水下机器人姿态稳定的前提下使其能按照所要求的测量轨迹与姿态要求快速灵活地对其进行有效的操纵，是能否开发出一种经济实用、具有市场价值的带缆遥控水下机器人的关键。现有的小型水下机器人一般是采用多个控制螺旋桨实现对其不同自由度的控制， 通常每一个自由度的控制由一个或每一组螺旋桨来实施对其控制。这类控制方式的主要缺陷是需要多个控制螺旋桨和复杂的操纵动作才能实现对机器人不同自由度的轨迹与姿态稳定控制、对这些螺旋桨的操纵动作也需要复杂的控制机构来实现，同时水下机器人电机驱动螺旋桨系统中的机器人内部电机系统和推进螺旋桨之间的轴线接合处，一旦发生漏水，将导致驱动电机无法正常工作。这些因素无疑增大了机器人控制系统设计的复杂程度和使用者作业的风险与难度，使得这些机器人由于控制机构复杂、作业故障率增加和难以具有良好的姿态稳定能力从而限制了其应用的范围。如何在简化水下操纵动作的同时保证其在满足防漏效果的情况下高效运行，这对于实现对机器人进行安全、稳定、高效的操纵控制具有积极的意义。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服现有技术的缺点和问题，提供一种控制机构简单、通用性好，并且姿态稳定性好的喷水推进带缆遥控水下机器人。本技术的目的通过如下技术方案实现喷水推进带缆遥控水下机器人，包括主腔体、潜水泵、喷水推进水管网路、护罩和计算机；潜水泵安装于主腔体内，计算机设置在设置水面工作船上；主腔体为一个长方体的空腔结构，潜水泵安装于主腔体底部的中心位置；主腔体左右两侧设有护罩，护罩为空腔结构，护罩的内部空腔与主腔体的空腔连通，护罩前后方向的长度与主腔体长度相同，在主腔体下部的外壁上设有外部水进出口导管，主腔体空腔内设有水下探测传感器；脐带缆出口设置在主腔体外壁的顶部；喷水推进水管网路安装在主腔体和护罩的空腔内部；喷水推进水管网路包括电磁阀、喷水管道、水管网路进水口和喷水口 ；水管网路进水口设置在潜水泵顶部的出水口处， 喷水口为十个，其中第一喷水口和第二喷水口位于主腔体顶部左右方向中线，两喷水口关于机器人的垂直纵剖面左右对称；第三喷水口和第四喷水口位于主腔体底部左右方向中线，与第一喷水口和第二喷水口关于主腔体上下对称设置；第五喷水口和第六喷水口分别位于两护罩正后方中心处；第八喷水口和第九喷水口分别位于两护罩正前方中心处；第七喷水口位于主腔体左侧的护罩的左侧中心处；第十喷水口位于主腔体右侧的护罩的右侧中心处；喷水管道包括进水管道、第一水平管道、竖向管道、第二水平管道、第三水平管道，进水管道与水管网路进水口连通，进水管道水平面左右两侧分别与两第一水平管道连通，第一水平管道竖向与竖向管道连通，第一水平管道水平面左右方向与第二水平管道连通，两第二水平管道水平面前后方向分别与第三水平管道连通；电磁阀为十个，各个电磁阀分别设置在连接相应喷水口的管路上的喷水口处；各个电磁阀与潜水泵分别与脐带缆线连接， 脐带缆线通过脐带缆出口连接到设在水面工作船上的计算机。为进一步实现本技术目的，所述主腔体优选为对各边进行了圆角处理的长方体空腔。所述主腔体顶部优选设有吊环，吊环固定在主腔体框架上，用于机器人进出水的吊装操作。所述主腔体的空腔上部优选设有泡沫浮力材，与潜水泵重量配对产生维持水下机器人稳定的稳定力矩。所述潜水泵的入水口优选设置于主腔体前挡板下部。所述护罩优选为椭圆柱形或者对称机翼型。所述护罩左右方向优选伸出的主腔体的高度为50 300mm。所述主腔体下部优选设有主体支架。本技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果(1)控制相对简单。仅仅只需通过开关电磁阀控制喷水组合实现多自由度操作。 较之传统的带缆遥控水下机器人，本技术的控制系统的设计难度大大降低，同时控制的自由度也更多。(2)喷水推进装置水下工作性能稳定。本技术使用了潜水泵作为机器人喷水推进装置的动力来源，降低了传统的螺旋桨推进系统中电机系统和螺旋桨之间的轴线接合处漏水的风险、降低了水下作业的故障率。(3)姿态稳定性好。机器人主腔体上部布置的泡沫浮力材与潜水泵重量配对产生维持水下机器人稳定的稳定力矩从而保证了机器人在作业过程中具有比较强的自主稳定能力，这一特性减少了使用者维持其姿态稳定所要求发出的控制动作，降低了控制系统的设计难度。(4)多自由度，控制起来更为灵活。该技术所述推喷水装置可产生各个方向的推力，能垂直升降，可后退，可侧向移动。附图说明图1是本技术喷水推进带缆遥控水下机器人主视图；图2是本技术喷水推进带缆遥控水下机器人俯视图；图3是本技术喷水推进带缆遥控水下机器人左视图；图4是本技术喷水推进水管网路主视图；图5是本技术喷水推进水管网路俯视图；图6是本技术喷水推进水管网路左视图；图7是本技术喷水管道装置产生竖直方向推力时的工作部位示意图；图8是本技术喷水管道装置产生水平方向推力时的工作部位示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步的说明，但本技术要求保护的范围并不局限于实施方式表述的范围。为了便于叙述，在图1 8中，从后挡板17向前挡板16的方向界定为前进方向， 机器人沿着该方向的垂直对称面为垂直纵剖面，前进方向的右侧为右方向，左侧为左方向， 上侧为上方向，下侧为下方向，主腔体2上左方向、右方向、上方向和下方向的挡板分别为左挡板、右挡板、上挡板和下挡板。如图1 3所示，喷水推进带缆遥控水下机器人包括主腔体2、潜水泵1、喷水推进水管网路6、护罩7和计算机；潜水泵1安装于主腔体2内，喷水推进水管网路6安装于主腔体2和护罩7内，主腔体2和护罩7连通，计算机设置在设置水面工作船上。主腔体2与护罩7板厚优选为2 3mm。主腔体2为一个长方体的空腔结构，优选为对各边进行了圆角处理的长方体空腔；潜水泵1通过潜水泵支架8的支承固定，安装于主腔体2底部的中心位置；主腔体2顶部的吊环3固定在主腔体框架上，用于机器人进出水的吊装操作；主腔体2的空腔上部设有泡沫浮力材4，与潜水泵重量配对产生维持水下机器人稳定的稳定力矩，这一稳定力矩为机器人提供了较大的横摇、纵摇阻尼，从而保证了机器人作业过程中具有比较强的自主稳定能力；潜水泵1的入水口 12设置于主腔体前挡板16下部，使外部的水能通过入水口 12顺利进入到潜水泵1中；主腔体2左右两侧设有护罩7，护罩7优选为椭圆柱形或者对称机翼型，护罩7为空腔结构，护罩7的内部空腔与主腔体的空腔连通，护罩7前后方向的长度与主腔体2长度相同，护罩7左右方向伸出的主腔体2的高度优选为50 300mm，设置护罩 7可在控制主腔体的体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴家鸣，唐建军，谷男男，叶劲华，赵锴瑜，甘晓，黄若东，马承华，李全林，
申请(专利权)人：华南理工大学，广州市番禺灵山造船厂有限公司，
类型：实用新型
国别省市：