[发明专利]混合动力水下机器人

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作业与探测的功能性机器人。

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。混合动力水下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，且有一定危险的深水环境下作业，对混合动力水下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:

一种混合动力水下机器人，包括水下机器人本体和水上控制箱两个部分，其特征在于:水下机器人本体顶部开有输出电缆插座，通过屏蔽的电缆与水上控制箱相连，所述的电缆为硅胶管封装的六芯导线，两对双绞信号线，分别与水上控制箱的控制电路Ⅱ的信号差分变换电路和水下机器人本体的控制电路Ⅰ的信号差分变换电路相连，一对电源线与将水上控制箱和水下机器人本体的直流电源相连。

所述的水下机器人本体包括控制瓶、五个推进器、摄像机、云台、机械手、支架、照明灯，控制瓶的底部安装一个支架，四个推进器分别通过支架安装在控制瓶底部四个角上，另一个推进器安装在控制瓶中部垂直上方，云台、机械手安装在支架上，摄像机、照明灯安装在云台上，所述的推进器由封装在内部的直流电机和螺旋桨组成。

所述的控制瓶内部安装有控制电路Ⅰ、电子罗盘、温度传感器、深度传感器、陀螺仪;控制电路Ⅰ包含电源转换模块、水下主控制器、串口通信电路、信号差分变换路由器。

所述的水上控制箱包括控制面板、控制电路Ⅱ、电源转换器、LED显示屏、机箱本体，控制面板设计有四个角的推进器及垂直的推进器控制摇杆、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，控制面板通过四个立柱与机箱本体下部相接;控制电路Ⅱ、电源转换器安装在机箱本体下部内，所述的控制电路Ⅱ包含五个推进器控制电路、机械手及云台控制电路、摄像机控制电路、LED照明灯控制电路、数据处理电路;其中所述的数据处理电路包括信号滤波电路、模数转换电路、主控制器、串口通信电路、信号差分变换电路，LED显示屏安装在机箱本体上部。

所述的推进器的螺旋桨由电力推动，机械手由液压推动。

所述的推进器的直流电机与驱动电路集成，采用磁性联轴器密封电机，为水下控制瓶节省体积和减轻重量，推进器的导流罩采用尼龙加玻纤高强度及耐腐蚀的硬材料，借助磁性连轴器的静密封完成在深水环境条件下的动密封。

所述的摄像机为可变焦摄像机，并配有LED照明灯，在混暗和夜间都能正常工作；所述的云台为俯仰方向的一维云台，运动范围为上下正负90度。

所述的机械手为单自由度夹持式机械手，夹持能力20Kg，可根据不同的工作需求，安装不同的机械手。

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Ⅱ包含的推进器控制电路、机械手及云台控制电路、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Ⅱ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，经电缆传输经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，通过控制面板上文字标示区分。