[發明專利]一種水下機器人

在審

• 申請號: 201711281034.2
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN107933856A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 李東杰;何歡
• 申請（專利權）人: 青島愛智魚智能裝備有限責任公司
• 主分類號: B63C11/36
• 分類號: B63C11/36;B63C11/48
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司11429
• 代理人: 孫靜雅

技術領域

本發明屬于水下工作機器人設備領域，特別涉及該領域中的一種三自由度球形水下機器人。

背景技術

中國發明專利CN101565095B公開了一種六自由度水下球形機器人，它包括球形外殼，其內設有長軸、活塞式儲水設備，長軸兩端固定在兩圓形孔內，長軸空腔內僅設有一水下推進器，長軸中部套設旋轉方筒，方筒一端設有大齒輪，大齒輪套設固定在長軸上，方筒左側設有第一電機，第一電機輸出軸設有小齒輪，小齒輪與大齒輪齒合，方筒前后側各活動設有短桿，兩短桿對稱，每一短桿外端部設有臂擺，每一臂擺下端部設有配重，方筒右側設有連桿和第二電機，第二電機輸出軸、連桿一端的鏈輪與一短桿的鏈輪通過一鏈條相連，連桿另一端的鏈輪與另一短桿的鏈輪通過一鏈條相連，活塞式儲水設備、第一、第二電機和水下推進器與中央控制器相連。

中國發明專利申請CN103832565A公開了一種通過推進器實現轉向、通過重擺實現俯仰姿態調節的球形水下機器人，該機器人使用透明有機玻璃材料外殼，三推進器均貫通球殼，通過兩側推進器的推力差實現機器人的轉向，通過使重擺轉動時重擺的反作用力實現俯仰姿態的變化，同時重擺也可調節機器人的重心使其姿態穩定。

上述兩種技術方案存在以下問題：

（1）專利申請CN103832565A對于球形外殼的防水性能沒有做詳細描述，無法確定其球形外殼是密封艙還是透水艙。如果是密封艙，上述技術方案沒有說明該球形外殼的構造如何能做到防水密封，若為直接粘死或焊死雖然能可靠密封，但卻不便于內部零部件的維護；球形密封艙的整體排水體積較大，使得機器人整體重量也必須加大才能平衡其浮力；在球面中貫穿三個圓柱面的結構耐壓性也不好。如果是透水艙，此種情況下內部復雜的重擺調節機構不好做防水動密封，而且艙內金屬零部件的防銹防腐也是必須要考慮的問題。

（2）專利申請CN103832565A中使用彈性傳動復位使得重擺無法精確定位，影響角度控制精度，且有了左右推進器之后，中間的推進器實為冗余設計。。

（3）以上兩個專利中球形外殼內部的結構均過于復雜，可靠性不高且制造成本高昂。

發明內容

本發明所要解決的技術問題就是提供一種輕便靈敏、穩定可靠的三自由度球形水下機器人。

本發明采用如下技術方案：

一種水下機器人，所述機器人包括球形外殼，在球形外殼的函道內安裝推進器，球形外殼內設置密封艙，球形外殼與密封艙之間的空腔為透水艙，該密封艙兩側的端蓋與球形外殼固定連接；在密封艙內設置偏心轉子，偏心轉子兩面的端蓋上開有孔；從密封艙兩側的端蓋上各伸出一截短軸，短軸通過軸承與偏心轉子兩面端蓋上開的孔連接；在偏心轉子內安裝舵機、為機器人供電的電池組以及控制電路，所述舵機本體與偏心轉子固定連接，而舵機的舵盤固定安裝在密封艙一側端蓋的中心處，舵機上的齒軸伸出偏心轉子端蓋上開的孔并插入到舵盤的齒孔內，偏心轉子內下部還設置有姿態穩定配重塊。

進一步的，所述的球形外殼包括兩個半球殼，兩個半球殼之間通過沿周向分布的定位銷定位連接，密封艙兩側的端蓋則分別正對該兩個半球殼設置；每一個半球殼分別通過螺絲和與之相鄰的密封艙端蓋固定連接。

進一步的，球形外殼的兩個半球殼連接處周向為內凹圓柱面，并開有圓孔；在該內凹圓柱面上套設有環狀橡膠保護套。

進一步的，在密封艙兩側的端蓋上分別開設兩組以上沿圓周均勻分布的法蘭孔，在每組法蘭孔之間裝入一個帶長孔的支撐塊，螺栓穿過法蘭孔及支撐塊，兩頭用螺母鎖緊。

進一步的，水下攝像頭圖傳模組安裝在密封艙外前部帶長孔的支撐塊上，攝像頭嵌入球形外殼圓孔中，水下線纜連接器模組安裝在密封艙外后部帶長孔的支撐塊上并與偏心轉子內的控制電路連接，外部設備通過穿出球形外殼圓孔的線纜接至該水下線纜連接器模組。

進一步的，所述密封艙為圓柱形，在密封艙的圓筒形側壁兩端各有一道裝有密封圈的密封圈槽，密封艙兩側的端蓋壓緊與之相鄰的密封圈，形成防水密封結構。

進一步的，所述密封艙的圓筒形側壁為薄壁鋁合金材質，密封艙兩側的端蓋為塑料材質。

進一步的，在偏心轉子內還安裝與電池組電連接的直流穩壓模塊、充放電保護板。

進一步的，所述偏心轉子內部的姿態穩定配重塊為鉛塊。

進一步的，所述球形外殼上開有可嵌入浮力調節配重塊的凹槽。

本發明的有益效果是：