CN113492956A

CN113492956A - 一种水下机器人

Info

Publication number: CN113492956A
Application number: CN202110833787.XA
Authority: CN
Inventors: 陈嘉真; 王成才; 李静芳; 雷欣; 保璞; 张文泽; 王春苗
Original assignee: CETC Ocean Information Co Ltd
Current assignee: CETC Ocean Information Co Ltd
Priority date: 2021-07-22
Filing date: 2021-07-22
Publication date: 2021-10-12

Abstract

本申请公开了一种水下机器人，包括：密封舱，所述密封舱侧部设置有垂直推进器，密封舱的一端设置有第一横向推进器，密封舱的另一端设置有第二横向推进器；艏部导流外壳，艏部导流外壳设置于密封舱设置第一横向推进器的外侧；艉部导流外壳，艉部导流外壳设置于密封舱设置第二横向推进器的外侧，艉部导流外壳设置有前进推进器。该方案将AUV与ROV相结合，采用全自由度控制方案，可在风浪大、障碍多的复杂水域内实现有效的搜救。

Description

一种水下机器人

技术领域

本申请一般涉及机器人领域，具体涉及一种水下机器人。

背景技术

水下救援作业包括水下搜寻和水下救援作业，首要是搜寻，传统的蛙人水下搜救方式存在下潜成本高、效率低、安全隐患大的问题。随着科技的发展与技术迭代，传统的搜救任务完全可以由水下机器人来完成。水下机器人最大的特点是深水作业能力强，操作简便，在地面控制室通过控制台的手柄或者按键即可遥控机器人在水下进行高难度的作业。水下机器人能够在潜水员不能到达的深度和不安全的水域，完成长时间、高强度、大负荷的水下救援作业。

目前水下机器人分为无缆水下机器人与有缆水下机器人两种形式，有缆水下机器人又称为遥控潜器(RemoteOperatedVehicle，简称ROV)，其操控灵活但是需要母船进行跟随保障，且工作范围受缆绳长度限制，无法实现全天候自主工作，以及流体阻力大，续航能力弱；另一类是无缆水下机器人又称为自主式水下潜器(AutonomousUnderwaterVehicle，简称AUV)，其续航时间长但多为欠驱动控制，运动不够灵活，无法实现精细化定位搜寻，无法实现水下悬停、回转等搜救动作。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种水下机器人。

第一方面，本申请提供了一种水下机器人，该水下机器人包括：

密封舱，密封舱侧部设置有垂直推进器，密封舱的一端设置有第一横向推进器，密封舱的另一端设置有第二横向推进器；

艏部导流外壳，艏部导流外壳设置于密封舱设置第一横向推进器的外侧；

艉部导流外壳，艉部导流外壳设置于密封舱设置第二横向推进器的外侧，艉部导流外壳设置有前进推进器。

在其中一个实施例中，垂直推进器包括第一垂直推进器和第二垂直推进器；

密封舱的左舷设置有第一垂直推进器，密封舱右舷设置有第二垂直推进器。

在其中一个实施例中，密封舱左舷设置有两个第一垂直推进器，密封舱右舷设置有两个第二垂直推进器。

在其中一个实施例中，左舷设置的两个第一垂直推进器对称设置，右舷设置的两个第二垂直推进器对称设置。

在其中一个实施例中，艏部导流外壳外侧设置有超短基线传感器。

在其中一个实施例中，密封舱外侧设置有通信定位天线组。

在其中一个实施例中，密封舱底部设置有传感器扩展架，传感器扩展架上开设有至少一个固定孔。

在其中一个实施例中，至少一个固定孔用于固定侧扫声呐、高度计、温盐深仪中至少一个。

在其中一个实施例中，密封舱外侧设置有提手。

在其中一个实施例中，该水下机器人还包括：分别与第一横向推进器和第二横向推进器匹配的第一导流槽和第二导流槽。

本申请实施例提供的水下机器人，通过设置垂直推进器、横向推进器及前进推进器，可以实现机器人的全自由度灵活控制，使其能够在恶劣的搜救环境下实现姿态的稳定，进而实现快速搜救。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请实施例提供的水下机器人的主视图；

图2为本申请实施例提供的水下机器人的俯视图一；

图3为本申请实施例提供的水下机器人的俯视图二；

图4为本申请实施例提供的水下机器人的后视图；

图5为本申请实施例提供的水下机器人的仰视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与申请相关的部分。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

相关技术中，ROV操控灵活但是需要母船进行跟随保障，且工作范围受缆绳长度限制，无法实现全天候自主工作，以及流体阻力大，续航能力弱；而AUV续航时间长但多为欠驱动控制，运动不够灵活，无法实现精细化定位搜寻，无法实现水下悬停、回转等搜救动作。即现有水下机器人控制方式单一、工况受限，无法保证在多种搜救工况下的有效工作。

基于上述缺陷，本申请提出一种水下机器人，可以实现全自由度可控，不仅能够替代ROV执行水下定点巡查、搜救、抵近侦察等任务，亦可替代欠驱动型AUV，执行超视距的搜寻勘探任务。

参照图1-图5，其示出了适用于本申请水下机器人的结构示意图。

如图1-5所示，一种水下机器人，可以包括：

密封舱1，密封舱1上设置有垂直推进器11，密封舱1的一端设置有第一横向推进器12，密封舱的另一端设置有第二横向推进器13；

艏部导流外壳2，艏部导流外壳2设置于密封舱1设置第一横向推进器12的外侧；

艉部导流外壳3，艉部导流外壳3设置于密封舱设置第二横向推进器13的外侧，艉部导流外壳设置有前进推进器31。

具体的，密封舱1是外部躯壳，可以设置为流线型，密封舱可以采用塑料、有机玻璃例如亚克力等材料制作，这里对此不做限制。

密封舱1内位于水下机器人中部，主要起保护敏感电子元器件的作用，其内部含有电路板、电池组、惯性导航模块、通信模块等。

艏部导流外壳2与艉部导流外壳3通过螺栓分别固定于密封舱1前后部外侧。

第一横向推进器12和第二横向推进器13成对安装在密封舱1前部与后部伸出的桨座上，通过螺栓固定。

前进推进器31位于机器人的最后部，通过螺栓与艉部导流外壳3固定。

可选的，垂直推进器11包括第一垂直推进器111和第二垂直推进器112；

密封舱1的左舷设置有第一垂直推进器111，密封舱右舷设置有第二垂直推进器112。

可以理解的，一般的，从机器人尾向机器人前看，左边是左舷，右边是右舷。从机器人前向机器人尾看左边是右舷，右边是左舷。

可选的，密封舱1左舷设置有两个第一垂直推进器111，密封舱1右舷设置有两个第二垂直推进器112。

可选的，左舷设置的两个第一垂直推进器111对称设置，右舷设置的两个第二垂直推进器112对称设置。左舷设置的两个第一垂直推进器111分别与右舷设置的两个第二垂直推进器112也对称设置。

4个垂直推进器成对安装于机器人的艏部和艉部，通过固定架113与螺栓固定于密封舱1。

可以理解的，在水下机器人左右舷分别设计有两组垂直推进器，可以控制水下机器人上浮、下潜、横滚、俯仰自由度运动。在水下机器人艏部与艉部设置有两个横向推进器，可以控制水下机器人航向角，艉部设置1个前进推进器，可以控制水下机器人前进与后退。

在一个实施例中，艏部导流外壳2外侧设置有超短基线传感器(USBL)21，AUV可以利用USBL测量得到的与信标(海底基站安装有配套位置已知的信标)之间的相对位置及相对方位信息，通过调整自身的姿态实现与基站之间的对接。即该水下机器人可采用无缆自主超视距控制的方式进行作业。

在一个实施例中，密封舱1外侧设置有通信定位天线组14。该通信定位天线组14可以设置于密封舱1中部上端，可以通过钢箍与密封舱1抱紧固定。通过设置的通信定位天线组14，该水下机器人可以采用带缆遥控的方式进行作业。

在一个实施例中，密封舱1底部设置有传感器扩展架15，传感器扩展架15上开设有至少一个固定孔。可选的，至少一个固定孔用于固定侧扫声呐、高度计、温盐深仪中至少一个。

具体的，传感器扩展架15可以包括传感器横向固定架151、传感器侧向固定架152以及连接固定块153。传感器扩展架15可以通过螺栓固定与传感器固定架上。

在一个实施例中，密封舱1外侧设置有提手16。可以理解的，提手16可以在密封舱1靠近艏部导流外壳及艉部导流外壳的一侧均设置一个，设置于密封舱1外侧上方。在密封舱1上设置提手16可以方便提取水下机器人。

在一个实施例中，水下机器人还包括：分别与第一横向推进器和第二横向推进器匹配的第一导流槽17和第二导流槽18。

岸基控制中心通过无线信号传输装备发送控制信号被潜航器接收，控制螺旋桨转动，进行自主式运动执行搜救任务。

岸基控制中心通过通信缆连接机器人，控制机器人进行遥控式运动执行精细化搜救任务。

搜救机器人可通过搭载水质传感器、地形扫测传感器等其它任务传感器，执行海底探测、海洋科考等搜救以外的任务。

本申请实施例提供的水下机器人，可采用带缆控制的ROV模式，实现在母船附近的精细化搜寻、定点搜救。采用AUV模式时，机器人可实现超视距搜寻作业，在完成阶段搜寻任务后，机器人上浮至水面，通过天通等电磁通信方式将搜寻数据传回岸基控制端。两种运动模式依据不同工况合理切换。将AUV与ROV相结合，采用全自由度控制方案，可在风浪大、障碍多的复杂水域内实现有效的搜救。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims

1.一种水下机器人，其特征在于，包括：

密封舱，所述密封舱侧部设置有垂直推进器，所述密封舱的一端设置有第一横向推进器，所述密封舱的另一端设置有第二横向推进器；

艏部导流外壳，所述艏部导流外壳设置于所述密封舱设置所述第一横向推进器的外侧；

艉部导流外壳，所述艉部导流外壳设置于所述密封舱设置所述第二横向推进器的外侧，所述艉部导流外壳设置有前进推进器。

2.根据权利要求1所述的水下机器人，其特征在于，所述垂直推进器包括第一垂直推进器和第二垂直推进器；

所述密封舱的左舷设置有所述第一垂直推进器，所述密封舱右舷设置有所述第二垂直推进器。

3.根据权利要求2所述的水下机器人，其特征在于，所述密封舱左舷设置有两个所述第一垂直推进器，所述密封舱右舷设置有两个所述第二垂直推进器。

4.根据权利要求3所述的水下机器人，其特征在于，所述左舷设置的两个所述第一垂直推进器对称设置，所述右舷设置的两个所述第二垂直推进器对称设置。

5.根据权利要求1-4任一项所述的水下机器人，其特征在于，所述艏部导流外壳外侧设置有超短基线传感器。

6.根据权利要求1-4任一项所述的水下机器人，其特征在于，所述密封舱外侧设置有通信定位天线组。

7.根据权利要求1-4任一项所述的水下机器人，其特征在于，所述密封舱底部设置有传感器扩展架，所述传感器扩展架上开设有至少一个固定孔。

8.根据权利要求7所述的水下机器人，其特征在于，所述至少一个固定孔用于固定侧扫声呐、高度计、温盐深仪中至少一个。

9.根据权利要求1-4任一项所述的水下机器人，其特征在于，所述密封舱外侧设置有提手。

10.根据权利要求1-4任一项所述的水下机器人，其特征在于，所述水下机器人还包括：分别与所述第一横向推进器和所述第二横向推进器匹配的第一导流槽和第二导流槽。