[发明专利]一种小型水下观测机器人

说明书

技术领域

本发明属于光电测控领域，特别涉及一种用于水下探测的小型作业机器人。

背景技术

随着经济的发展，人类对水下资源的探测与利用越来越广泛，如水电站、核电站、大坝的修建。小型水下观测机器人在海洋石油开发、海洋科学研究、海底矿藏勘测开发、海底打捞救生、核电工业设备测量、水库堤坝探测等方面具有重要的意义，特别是一些狭窄、污染水质，且有一定危险的浅水环境下作业，对小型水下观测机器人的需求越来越大。某些特殊设备常年处于水下工作，其运行状态无法实时了解，给正常的工程生产带来巨大的安全隐患。目前，上述对于水下设备的观测基本上都是取出水面观测或是采用进口水下观测机器人产品，其价格、维护费用都相当昂贵，在很大程度上制约了工程生产的进度，给工程生产带来了不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题：为了克服现有技术中存在的不能实时掌握水下设备的运作状态而带来的安全隐患及现有观测产品价格、维护费用昂贵的不足，提供了一种可以通过视频传感器把水下被测设备的外形、运作状态图像实时地传送至水上控制箱，供检修人员分析使用，并且配置的机械手可以进行轻量级的抓取作业。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种小型水下观测机器人，它包括水下机器人本体和水上控制箱两个部分，其特征在于：所述的水下机器人本体电子舱6两侧安装有左推进器9、右推进器10、照明灯4；在电子舱6中部垂直上方安装有垂直推进器11，各推进器由封装在内部的直流电机和螺旋桨组成，支架8、机械手7与电子舱6下部安装在一起；在电子舱6前部安装前摄像机1、前摄像机云台2，后部安装后摄像机3，电子舱6内部安装有控制电路；控制电路包含模数转换电路、水下主控制器、串口通信电路、信号差分变换电路、电机驱动电路；在电子舱6顶部开有输出电缆插座，通过屏蔽电缆5至水上控制箱；

所述的水上控制箱包括控制面板12、控制电路、液晶显示屏13、机箱本体14四部分，控制面板12由主推进器、垂推进器控制摇杆、变倍调焦按钮、电源开关按钮、视频切换按钮、照明亮度旋钮、显示屏对比度旋钮、机械手推杆、云台推杆组成，控制面板12通过四个立柱与机箱本体14下部相接；控制电路安装在机箱本体14下部内，包含推进器控制电路、机械手及摄像机云台控制电路、摄像机控制电路、照明灯控制电路、数据处理电路；其中数据处理电路包括信号滤波电路、模数转换电路、水上主控制器、串口通信电路、信号差分变换电路；液晶显示屏13安装在机箱本体14上部。

所述的电子舱6前部端面为45度锥面。

所述的电子舱6前部配置的前摄像机1为可变焦摄像机，后摄像机3为红外照明定焦摄像机，前摄像机云台2为俯仰方向的一维云台，运动范围为±60°。

所述的电子舱6内还安装有用于测量深度、温度的深度计和温度计及运动状态的电子罗盘。

所述的电子舱6下部安装的机械手7为单自由度小型夹持式机械手，与水平成30度安装，夹持能力1Kg。

所述的左推进器9、右推进器10以及垂直推进器11采用的密封方式为：静环采用光洁度为0.8的陶瓷面，动环采用光洁度为0.8的石墨，在不锈钢弹簧的压力作用及丁晴胶的辅助密封下，可完成在水下50m环境条件下的动密封，密封面的运动速度不小于12m/s。

所述的水上控制箱本体为黑色工程塑料仪器箱，下箱体还安装有直流电源。

所述的水上控制箱控制电路包含的推进器控制电路、机械手及摄像机云台控制电路、摄像机控制电路、照明灯控制电路具体特征如下：

推进器控制电路接收控制面板12中的推进器控制摇杆的控制信号，首先经水上控制箱控制电路中信号滤波电路进行信号滤波处理，再经模数转换电路至水上主控制器，同时进行方向判断，水上主控制器将控制信号及方向信号经串口通信电路，再经信号差分变换电路，经电缆5传输与水下机器人信号差分变换电路变换，传至串口通信电路，经由水下机器人主控制器电路将控制信号给电机驱动电路，电机驱动电路输出至水下机器人推进器的电机；各推进器工作原理相同，通过控制面板12上文字标示区分。

机械手及摄像机云台控制电路接收控制面板12中的机械手推杆及云台推杆控制信号，首先经水上控制箱控制电路中信号滤波电路进行信号滤波处理，再经模数转换电路至水上主控制器，同时进行方向判断，水上主控制器输出控制信号及方向信号经串口通信电路，再经信号差分变换电路，经电缆传输与水下机器人信号差分变换电路变换，传至串口通信电路，经由水下机器人主控制器电路将控制信号给电机驱动电路，电机驱动电路输出至水下机器人机械手、云台的电机。