[發明專利]全向浮游爬壁水下機器人

有效

• 申請號: 201310545280.X
• 申請日: 2013-11-07
• 公開（公告）號: CN103600821A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 王志東;竇京;周玉龍;李洋;凌宏杰;陳劍文;劉家歡;呂紅皊
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

?本發明涉及一種水下機器人，特別是一種密封式全向浮游還能爬壁的水下機器人，屬于海洋工程技術領域。

背景技術

水下機器人由于其工作安全、適應能力強、作業范圍廣且具有經濟和高效性，已成為水下作業的重要裝備，其應用涉及海洋環境調查、海底地質勘探、海洋結構物的安裝與維修、水利水電工程、科學考察等諸多領域。特別是帶纜遙控水下機器人（Remotely?Operated?Vehicle，簡稱ROV），它續航力強，動力充沛、安全可靠。ROV可分為拖曳式與自航式兩種，拖曳式水下機器人本身無動力，被吊放入海并依靠母船拖帶航行。自航式水下機器人自身具備動力系統，可以執行復雜的水下作業任務，它通過臍帶纜來傳輸機器人本體所需的動力，同時也上傳傳感器信號和下傳控制信號，工程人員可在母船上通過連接在臍帶纜一端的控制平臺來操縱ROV。其自航航態（模態）一般分為浮游、吸附、爬行三類。

大多數自航式水下機器人都以浮游的方式在水中作業，例如CN101386340公開的“一種船體檢測水下機器人”為一開架式水下機器人，在縱向、垂向、橫向各布置一對導管螺旋槳推進器，可以進行六個自由度浮游運動，但其活動范圍有限，靠浮游來接近船體進行檢測，無法爬壁；浮游差速轉艏會使載體轉動，需克服較大水動力且在狹窄空間轉向不便。也已出現可以爬壁的水下機器人，例如CN?1024241002公開了“一種復合吸附船體清刷機器人”是一種將磁力吸附和推力吸附結合在一起的船體清刷機器人，可實現船體水下、水上部分的清洗。但是該機器人工作時必須沿船體壁面爬行進入區域作業，無法浮游，活動范圍有限。US2007/0276552?AL公開一種“UNDERWATER?CRAWLER?VEHICLE?HAVING?SEARCH?AND?IDENTIFICATION?CAPABILITIES?AND?METHODS?OF?USE?”（可浮游和爬壁的自航式水下機器人），它在浮游機器人上加裝一四輪小車，使用小車上的渦流發生器來產生壁面吸附力。該機器人屬于開架式設計，在水中的阻力較大；爬行需要外加四輪小車，結構復雜，增大了制造成本；每個車輪各由一電機來驅動，控制復雜且控制對象多；浮游運動與小車運動控制相互獨立且控制原理不同，使得其控制系統比浮游機器人復雜的多。

????綜上所述，現有的自航式水下機器人尚存在以下缺點：1、單一航態水下機器人活動范圍有限，轉艏時本體需回轉，在狹窄空間作業不便且受水流影響較大；2、可浮游和爬壁的水下機器人機構臃腫，運動阻力大，控制系統復雜。

發明內容

本發明的目的是提供一種結構緊湊、控制簡單、運動阻力小的密封式浮游爬壁水下機器人，這種機器人可以在水平方向進行全向浮游作業或沿水下壁面進行全向爬行作業，可根據任務要求在浮游狀態與爬壁（吸附、爬行）狀態之間自由切換。

本發明通過以下技術方案予以實現：

????一種全向浮游爬壁水下機器人，所述全向浮游爬壁水下機器人通過臍帶纜與水面控制平臺連接，包括密封的艙體、設置在艙體上側的至少一對帶云臺的水下高清攝像機、設置在艙體內的主控模塊、設置在艙體內外的水下傳感設備以及設置在艙體內外的用于驅動水下機器人在水下全向浮游作業和全向爬壁作業的全向動力系統和垂向動力系統，所述全向動力系統包括對稱設置在艙體兩側、兩對共四個導管螺旋槳、控制各導管螺旋槳繞垂直軸轉動的轉向裝置、控制各導管轉動的爬行裝置和控制各導管內第一螺旋槳旋轉的浮游裝置，所述浮游裝置設置在艙體內，浮游裝置一端與導管螺旋槳連接；所述轉向裝置和爬行裝置分成上下兩層分別設置在艙體內，且通過各自的傳動裝置彼此連接；所述垂向動力系統垂直設置在艙體上側內，包括至少兩臺軸線垂直于第一螺旋槳的第二螺旋槳以及垂向動力驅動電機，所述第二螺旋槳固定在垂向動力驅動電機軸上。

????本發明的目的還可以通過以下技術措施來進一步實現。