[实用新型]基于集成式矢量推进器的模块化水下机器人

说明书

本实用新型公开了一种基于集成式矢量推进器的模块化水下机器人，以水下机器人系统为载体平台，其ROV运动平台携带水质传感器和抓取机械手，用于河流的应急移动检测和周期性安全巡检，可较迅速到达河流的指定节点或断面进行现场水样采集和分析，对固体污染物进行抓取，比如核电站的辐射材料和河流中废弃电池包等，其在河流污染的预防与治理方面均可以发挥优势。

技术领域

本实用新型涉及检测装置，确切地说是一种基于集成式矢量推进器的模块化水下机器人。

背景技术

进入21世纪以来，工业的进步带来了经济的繁荣和人类生活质量的提升，但也付出了各种环境污染的代价，尤其是水污染。根据调查，我国目前己经有将近80%的江河受到不同程度的污染，75%的淡水湖泊处于中度污染水平，出现了富营养化。河流污染程度随时间变化，而且扩散快，污染影响大。由此可见，河流污染存在水质难以检测和污染难以治理的问题。

目前实验室检测是最为常规的检测手段，工作人员通过对预先设定好的断面或节点进行采样，封装，并将样品送回实验室后通过专业仪器对水质的各项参数进行精密测量。传统的实验室检测存在以下缺陷与不足：

①需要建立设备完善的实验室和一批专业的技术人才，增加了设备成本和人力成本；

②检测周期长，数据采集、传输较慢，无法应对突发性水污染事件。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于集成式矢量推进器的模块化水下机器人，其以水下机器人系统为载体，携带水质传感器和抓取机械手，用于河流的应急移动检测和周期性安全巡检，可较迅速到达河流的指定节点或断面进行现场水样采集和分析，对固体污染物进行抓取，比如核电站的辐射材料和河流中废弃电池包等，机动性强，测量范围广。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术手段：

一种基于集成式矢量推进器的模块化水下机器人，包括载体平台、通信模块和地面站上位机，所述的载体平台为ROV运动平台，通讯模块分别与ROV运动平台和地面站上位机连接，用于ROV运动平台与地面站上位机的控制信号传输以及ROV运动平台与地面站上位机的采集数据传输；

ROV运动平台设有机架，通过机架连接固定的电子控制舱、电源舱、推进器、浮力块、集成式水质传感器和水下抓取机械手；

电子控制舱为金属密封舱体，电子控制舱内部设有高清摄像头、Pixhawk、树莓派和深度传感器，高清摄像头采集的照片通过树莓派处理识别水中悬浮的固体污染物的类型和位置，并通过通讯模块返回地面站上位机控制系统，用于水下抓取机械手的自主控制，Pixhawk设有3轴数字16位陀螺仪、3轴14位加速度计和磁力计，用于姿态的估计，深度传感器将压力数值解算为深度信息；电子控制舱是ROV的控制中心，内部电路板通过亚克力支撑板固定，再用双O型圈密封，同时将舱盖通线螺纹孔灌入AB胶防止漏水，密封完成后还需进行水密性实验，确定电子控制舱完全密封，最后通过两个半圆形固定环固定在载体框架上；电源舱是ROV的能量来源，包含容量为10400mAh的6s4p锂电池组，电池封装在长度200mm，外径90mm的铝合金电池仓内部，采用O型圈密封，通过两个半圆形固定环固定在框架上，外面留出供电接口连接电子控制仓，供电接头采用400米防压的水密接头，以保证电池的防水能力；推进器作为ROV的动力模块，将六个推进器通过螺栓连接固定在机架上，水平面四个推进器呈45°矢量布置，垂直面两个推进器关于轴线对称布置。

集成式水质传感器采集河流的电导率、电导率、浊度、溶解氧浓度、PH值和温度数据；集成式水质传感器是ROV的感知模块，用来检测水质的情况，通过螺钉固定在框架的底板上，数据线通过穿舱螺栓进入电子控制舱，完成水质信息的传输；

水下抓取机械手对固体污染物进行抓取；水下抓取机械手是ROV的执行模块，具有六个自由度，通过舵机进行驱动，舵机支架由支架来连接，并固定在框架的前端方便进行固体污染物抓取。