[發明專利]一種淺水探測水下球形機器人

在審

• 申請號: 201410092786.4
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN104029805A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 羅均;鄒旭東;姚駿峰;祝川;馮凱;李夢
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52;B63H5/08
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種淺水探測水下球形機器人。具體說就是設計了一個帶有螺旋槳推進器的小型水下球形機器人，該機器人能夠在水平面和垂直面靈活的進行轉向和保持航向運動，是一種能應用于人類無法直接完成的淺水探測球形機器人。

背景技術

隨著地球人口的增加以及人類生活質量的提高，人類的生產和生活需要更多的自然資源來滿足，而目前的陸上資源已被過度地開采，能源危機日益突出。海洋覆蓋了地球三分之二的面積，其內部蘊藏著大量的固體礦物資源和油氣資源，它將是人類生存和發展的最大資源提供者。然而，迄今為止，人類對海洋的探索還剛起步，對海洋內部及其底部的認識仍停留在初級階段。微小型水下機器人（Autonomous?Underwater?Vehicles）簡稱AUV，近年來引起了研究人員越來越多的關注，因為一方面具有搭載方便，運動靈活，成本低的特點，方便進行水下探測和水中數據采集等科學研究；另一方便具有噪音低、隱蔽性好的優勢，可利用其執行水域偵查，海上突擊等軍事任務。由此可見，對小型水下機器人的研發具有極其重要的意義。

隨著研究的深入和廣泛，微小型AUV的種類也變得多種多樣。最常見的水下機器人主要分為兩種，一種是由魚雷發展而來，具有圓柱形外殼，依靠單推進器和尾舵機構配合來完成推進和轉向。另一種則是開架式的，具有方形的結構，需要配置較多推進器，每一個動作都需要幾個推進器協同作用完成。然而兩種類型水下機器人都有一定的缺點，前者轉向能力較差，轉彎半徑大，通常需要推進器和尾舵的綜合控制，設計較復雜。后者雖然只需推進器，?但由于外形的影響，在行動力方面則較弱。因此，針對以上不足，設計一種運動靈活的水下機器人是很有價值的。

目前，球形機器人作為一種新穎的移動機器人，同傳統的輪式、履帶式或足式移動機器人相比，具有一定的野外適應能力，不容易傾覆失效特性。球形的外殼能很好的適應水下特殊環境。另外，一般的水下機器人的推進器都安裝在機體的外側，容易與水中物體發生接觸甚至碰撞，導致推進器的損壞。

發明內容

本發明的目的在于針對現有水下機器人不足，提出一種淺水探測水下球形機器人，能滿足在水中的水平面和垂直面靈活的進行轉向和保持航向運動，是一種能應用于人類無法直接完成的淺水探測球形機器人。

為了達到上述要求，本發明的構思是：

本發明采用球形機構，能夠很好的適應水下環境進行探測工作，同時對內部螺旋槳推進器起到保護作用。該機器人采用一個主螺旋槳推進器實現水中垂直方向運動，同時通過對等距均勻分布于半球截面處的四個輔助螺旋槳推進器實現機器人水中水平方向運動。在機器人底部安裝錐形底座，為機器人提供一個穩定降落平臺。

根據上述發明構思，本發明采用下述技術方案：

一種淺水探測水下球形機器人，主要包括一個抗壓的密封球殼結構、四個輔助螺旋槳推進器、一個主螺旋槳推進器、一個內部控制裝置、一個錐形底座、一個攝像頭裝置和一個密封條；其特征在于：所述抗壓的密封球殼結構由兩個半圓球殼通過所述密封條密封而成；所述四個輔助螺旋槳推進器固定安裝在抗壓的密封球殼結構球殼上，等距均勻分布于球殼半球截面處；所述主螺旋槳推進器固定安裝在抗壓的密封球殼結構底部，安裝軸線與輔助螺旋槳推進器安裝軸線垂直，且經過球心。所述內部控制裝置包括控制系統及電源模塊；所述錐形底座固定安裝在抗壓的密封球殼結構底部，對主螺旋槳推進器進行保護；所述攝像頭裝置安裝在抗壓的密封球殼結構內部平臺上，便于水下偵查。

所述抗壓的密封球殼結構的球殼材料選擇透明有機玻璃材質，既耐壓又方便內部探測設備偵查，且外形美觀。

所述四個輔助螺旋槳推進器等距均勻分布于半球截面處，一個主螺旋槳推進器固定安裝在抗壓的密封球殼結構底部，通過協調控制能滿足在水中的水平面和垂直面靈活的進行轉向和保持航向運動，實現機器人在水下靈活運動。

所述錐形底座固定安裝在抗壓的密封球殼結構底部，對主螺旋槳推進器進行保護，同時為機器人提供一個穩定降落平臺。

本發明與現有技術相比，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點：

(1)?本發明淺水探測水下球形機器人主螺旋槳推進器和輔助螺旋槳推進器垂直對稱分布安裝，結構緊湊，穩定性好；

(2)?本發明淺水探測水下球形機器人通過協調控制主螺旋槳推進器和輔助螺旋槳推進器，可以實現機器人在水中的水平面和垂直面靈活的進行轉向和保持航向運動；

(3)?本發明淺水探測水下球形機器人螺旋槳推進器和內部控制系統都在球殼的內部，球殼起到保護作用，提高了機器人水中運動時的安全；