[发明专利]一种用于深海多金属结核采集的机器人及采集方法

权利要求书

1.一种用于深海多金属结核采集的机器人，包括水下移动载体和采集模块，其特征在于：所述采集模块固定安装在水下移动载体上，通过水下移动载体实现水下移动，采集模块包括采集框、采集泵、机架和采集管，所述采集框安装在机架底部，所述采集泵为活塞泵，其包括活塞和下端开放式的缸体，所述缸体上部为采集区，下部为活塞行程区，活塞安装在活塞行程区内，采集管连接在采集区的缸体上，且采集管与缸体内活塞行程区之间设有第一单向阀，所述活塞中部设有单向向下开启的第二单向阀，所述采集泵安装在机架上，且缸体下端出口与采集框顶部入口相连，所述采集管另一端延伸到采集模块四周的地面上。

2.如权利要求1所述的机器人，其特征在于：所述缸体为圆形缸体，缸体的采集区中部设有中部隔板，所述中部隔板上表面为中部低四周高的斜坡形，所述第一单向阀设于中部隔板中间的低点处。

3.如权利要求2所述的机器人，其特征在于：所述活塞通过驱动装置驱动上下运动，所述驱动装置包括偏心轮、连杆和电机，所述偏心轮安装在缸体下部，偏心轮通过连杆与活塞相连，电机与偏心轮动力传动相连，电机安装在机架内。

4.如权利要求2所述的机器人，其特征在于：所述采集泵有多个，每个采集泵均设有对应的采集管，多个采集泵均布在机架两侧，所述采集管的管口设有加厚的保护圈。

5.如权利要求2所述的机器人，其特征在于：所述采集管采用刚性材料制成，采集管入口为缩径口。

6.如权利要求2所述的机器人，其特征在于：所述采集框采用多空网制成，为分为底部储存段和顶部分离段，顶部分离段为斜坡形滤网，用于分离多金属结核与泥沙。

7.如权利要求2所述的机器人，其特征在于：所述水下移动载体包括翼型浮舱、压缩气舱和水下推进器，所述翼型浮舱为密封型的中空舱，通过固定装置安装在机架上方，其上设有进气口、排气口、进水口以及出水口四个带控制阀门的进出口，其中进气口通过连接管道与压缩气舱相连，排气口、进水口和出水口均与外部环境相连通，两个压缩气舱对称的固定安装在机架两侧，所述压缩气舱用于充填高压气体，并通过高压气体调节翼型浮舱内水量多少，实现上升和下潜功能，所述水下推进器用于推进水下移动载体的水下移动。

8.如权利要求7所述的机器人，其特征在于：所述水下推进器为两个螺旋桨，两个螺旋桨对称的安装在机架下方的采集框两侧，两个螺旋桨通过两个电机独立控制转速，完成前进、后退和差速转向。

9.如权利要求1至8任意一项所述的机器人，其特征在于：所述水下移动载体上安装有图像采集模块。

10.一种利用机器人进行深海多金属结核采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将机器人的翼型浮舱内满载水进行下潜至深海作业区，然后通过压缩气舱内高压气体排水，使得整个机器人受力平衡处于悬浮状态；

步骤2、利用图像采集模块的摄像头识别多金属结核分布区域，通过水下推进器将机器人移动到该区域，使得采集管的入口对准多金属结核分布区域；

步骤3、启动采集泵，采集泵的活塞向下运动，在采集泵的缸体采集区形成负压，在负压作用下，采集管入口孔处的多金属结核泥水沙混合物被吸入；

步骤4、采集泵活塞向上运动，此时由于活塞上设有单向阀，因此多金属结核泥水沙混合物通过活塞上的单向阀进入采集框内；

步骤5、随着采集进行，采集框加重，机器人下沉，通过排出翼型浮舱内水量使得机器人再次悬浮平衡；

步骤6、重复步骤2至步骤5进行采集作业，当采集框收满时，通过水下移动载体使得将机器人移动到中转站释放采集框或者上浮完成深海多金属结核采集作业。