混合動力水下機器人制造技術

本發明專利技術涉及一種混合動力水下機器人，包括水下機器人本體和水上控制箱兩個部分，其特征在于：水下機器人本體頂部開有輸出電纜插座，通過屏蔽的電纜與水上控制箱相連，所述的電纜為硅膠管封裝的六芯導線，兩對雙絞信號線，分別與水上控制箱的控制電路Ⅱ的信號差分變換電路和水下機器人本體的控制電路Ⅰ的信號差分變換電路相連，一對電源線與將水上控制箱和水下機器人本體的直流電源相連。本發明專利技術通過視頻傳感器將水下被測物的外形、運作狀態圖像實時的傳送至水上工作站，供專業人員分析使用，并且配備各種機械手可以進行輕量級的抓取作業。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于光電測控領域，特別涉及一種用于水下作業與探測的功能性機器人。
技術介紹
隨著經濟的發展，人類對水下資源的探測與利用越來越廣泛，如水電站、核電站、大壩的修建。混合動力水下機器人在海洋石油開發、海洋科學研究、海底礦藏勘測開發、海底打撈救生、核電工業設備測量、水庫堤壩探測等方面具有重要的意義，特別是一些狹窄、污染水質，且有一定危險的深水環境下作業，對混合動力水下機器人的需求越來越大。某些特殊設備常年處于水下工作，其運行狀態無法實時了解，給正常的工程生產帶來巨大的安全隱患。目前，上述對于水下設備的觀測基本上都是取出水面觀測或是采用進口水下觀測機器人產品，其價格、維護費用都相當昂貴，在很大程度上制約了工程生產的進度，給工程生產帶來了不便。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題為了克服現有技術中存在的不能實時掌握水下設備的運作狀態而帶來的安全隱患及現有觀測產品價格、維護費用昂貴的不足，提供了一種可以通過視頻傳感器把水下被測設備的外形、運作狀態圖像實時地傳送至水上控制箱，供檢修人員分析使用，并且配置的機械手可以進行輕量級的抓取作業。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案一種混合動力水下機器人，包括水下機器人本體和水上控制箱兩個部分，其特征在于水下機器人本體頂部開有輸出電纜插座，通過屏蔽的電纜與水上控制箱相連，所述的電纜為硅膠管封裝的六芯導線，兩對雙絞信號線，分別與水上控制箱的控制電路II的信號差分變換電路和水下機器人本體的控制電路I的信號差分變換電路相連，一對電源線與將水上控制箱和水下機器人本體的直流電源相連。所述的水下機器人本體包括控制瓶、五個推進器、攝像機、云臺、機械手、支架、照明燈，控制瓶的底部安裝一個支架，四個推進器分別通過支架安裝在控制瓶底部四個角上，另一個推進器安裝在控制瓶中部垂直上方，云臺、機械手安裝在支架上，攝像機、照明燈安裝在云臺上，所述的推進器由封裝在內部的直流電機和螺旋槳組成。所述的控制瓶內部安裝有控制電路I、電子羅盤、溫度傳感器、深度傳感器、陀螺儀；控制電路I包含電源轉換模塊、水下主控制器、串口通信電路、信號差分變換路由器。所述的水上控制箱包括控制面板、控制電路II、電源轉換器、LED顯示屏、機箱本體，控制面板設計有四個角的推進器及垂直的推進器控制搖桿、變倍調焦按鈕、電源開關按鈕、視頻切換按鈕、照明亮度旋鈕、顯示屏對比度旋鈕、機械手推桿、云臺推桿，控制面板通過四個立柱與機箱本體下部相接；控制電路II、電源轉換器安裝在機箱本體下部內，所述的控制電路II包含五個推進器控制電路、機械手及云臺控制電路、攝像機控制電路、LED照明燈控制電路、數據處理電路；其中所述的數據處理電路包括信號濾波電路、模數轉換電路、主控制器、串口通信電路、信號差分變換電路，LED顯示屏安裝在機箱本體上部。所述的推進器的螺旋槳由電力推動，機械手由液壓推動。所述的推進器的直流電機與驅動電路集成，采用磁性聯軸器密封電機，為水下控制瓶節省體積和減輕重量，推進器的導流罩采用尼龍加玻纖高強度及耐腐蝕的硬材料，借助磁性連軸器的靜密封完成在深水環境條件下的動密封。所述的攝像機為可變焦攝像機，并配有LED照明燈，在混暗和夜間都能正常工作；所述的云臺為俯仰方向的一維云臺，運動范圍為上下正負90度。所述的機械手為單自由度夾持式機械手，夾持能力20Kg，可根據不同的工作需求，安裝不同的機械手。所述的水上控制箱本體為黑色工程塑料儀器箱，下箱體還安裝有直流電源。所述的水上控制箱控制電路II包含的推進器控制電路、機械手及云臺控制電路、攝像機控制電路、照明燈控制電路具體特征如下推進器控制電路接收控制面板中的推進器控制搖桿的控制信號，首先經水上控制箱控制電路II中信號濾波電路進行信號濾波處理，再經模數轉換電路至水上主控制器，同時進行方向判斷，水上主控制器將控制信號及方向信號經串口通信電路，再經信號差分變換電路，經電纜傳輸經水下機器人信號差分變換電路變換，傳至串口通信電路，經由水下機器人主控制器電路將控制信號給電機驅動電路，電機驅動電路輸出至水下機器人推進器的電機各推進器工作原理相同，通過控制面板上文字標示區分。機械手及云臺控制電路接收控制面板中的機械手推桿及云臺推桿控制信號，首先經水上控制箱控制電路II中信號濾波電路進行信號濾波處理，再經模數轉換電路至水上主控制器，同時進行方向判斷，水上主控制器輸出控制信號及方向信號經串口通信電路，再經信號差分變換電路，經電纜傳輸與水下機器人信號差分變換電路變換，傳至串口通信電路，經水下機器人主控制器電路將控制信號給電機驅動電路，電機驅動電路輸出至水下機器人機械手、云臺的電機。攝像機控制電路接收控制面板中的變倍調焦按鈕控制信號，首先經水上控制箱控制電路II板中信號濾波電路進行信號濾波處理，再經水上主控制器I/o端口判讀電路至串口通信電路，再經信號差分變換電路，經電纜傳輸與水下機器人信號差分變換電路變換，傳至串口通信電路，經由水下機器人主控制器電路控制器相應端口輸出高低電平至視頻切換電路、前攝像機變倍調焦電路；照明燈控制電路接收控制面板中的照明亮度旋鈕控制信號，首先經水上控制箱控制電路II板中信號濾波電路進行信號濾波處理，再經模數轉換電路至水上主控制器，水上主控制器輸出控制信號經串口通信電路，再經信號差分變換電路，經電纜傳輸與水下機器人信號差分變換電路變換，傳至串口通信電路，經由水下機器人主控制器電路將控制信號給照明燈控制電路。所述的控制面板上還裝有輔顯示器，用于顯示水下機器人本體的深度、方位以及機器人所在環境的溫度。所述的機箱本體上還開有充電接口、視頻輸出接口和屏蔽電纜接口。本專利技術與現有技術相比具有如下優點I、本專利技術的特點主要表現在具有潛水巡航觀察、狹窄區域安全監測、偵查、搜索等功能，體積小，成本低廉，便于攜帶，操作靈活，可以實時觀測水下被測物的狀態，臍帶電纜導線芯數較少，適合批量生產；2、本專利技術所述水下機器人配備了不同功能的傳感器，為操作人員提供了豐富的信息數據3、本專利技術可以推廣應用于核電反應堆大修管道檢查以及石油、水下養殖、考古、探礦、航運、水下工程監測等一些危險或人無法進入的場合。附圖說明圖I是本專利技術的系統結構框圖；圖2是本專利技術的水下機器人本體的結構示意圖；圖3是本專利技術的水上控制箱結構示意圖；圖4是本專利技術的推進器控制電路原理框圖；圖5是本專利技術的機械手，攝像機及攝像機云臺、LED照明燈控制電路原理框圖；圖6是本專利技術的傳感器控制電路原理框具體實施例方式下面結合附圖及具體實時方式對本專利技術作進一步詳細說明。如圖I、圖2、圖3所示，一種混合動力水下機器人，包括水下機器人本體和水上控制箱兩個部分，水下機器人本體頂部開有輸出電纜插座，通過屏蔽的電纜5與水上控制箱相連，所述的電纜5為硅膠管封裝的六芯導線，兩對雙絞信號線，分別與水上控制箱的控制電路II的信號差分變換電路和水下機器人本體的控制電路I的信號差分變換電路相連，一對電源線與將水上控制箱和水下機器人本體的直流電源相連。其中一對雙絞線負責控制信號的傳輸；另一對雙絞線負責視頻圖像差分信號的傳輸，采用差分信號適合遠距離傳輸，抗干擾能力強剩下兩芯為電源線，為推進器、各傳感器及控制電路I系統提供電源。如圖2所示，所述的水下機器人本體包括控制瓶6、五個推進器11、攝像機I本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種混合動力水下機器人，包括水下機器人本體和水上控制箱兩個部分，其特征在于:水下機器人本體頂部開有輸出電纜插座，通過屏蔽的電纜(5)與水上控制箱相連，所述的電纜(5)為硅膠管封裝的六芯導線，兩對雙絞信號線，分別與水上控制箱的控制電路Ⅱ的信號差分變換電路和水下機器人本體的控制電路Ⅰ的信號差分變換電路相連，一對電源線與將水上控制箱和水下機器人本體的直流電源相連。

【技術特征摘要】
1.一種混合動力水下機器人，包括水下機器人本體和水上控制箱兩個部分，其特征在于水下機器人本體頂部開有輸出電纜插座，通過屏蔽的電纜(5)與水上控制箱相連，所述的電纜(5)為硅膠管封裝的六芯導線，兩對雙絞信號線，分別與水上控制箱的控制電路II的信號差分變換電路和水下機器人本體的控制電路I的信號差分變換電路相連，一對電源線與將水上控制箱和水下機器人本體的直流電源相連。2.根據權利要求I所述的混合動力水下機器人，其特征在于所述的水下機器人本體包括控制瓶、五個推進器、攝像機、云臺、機械手、支架、照明燈，控制瓶的底部安裝一個支架，四個推進器分別通過支架安裝在控制瓶底部四個角上，另一個推進器安裝在控制瓶中部垂直上方，云臺、機械手安裝在支架上，攝像機、照明燈安裝在云臺上，所述的推進器由封裝在內部的直流電機(10 )和螺旋槳(9 )組成。3.根據權利要求2所述的混合動力水下機器人，其特征在于所述的控制瓶內部安裝有控制電路I、電子羅盤、溫度傳感器、深度傳感器、陀螺儀；控制電路I包含電源轉換模塊、水下主控制器、串口通信電路、信號差分變換路由器。4.根據權利要求I所述的混合動力水下機器人，其特征在于所述的水上控制箱包括控制面板(12)、控制電路II、電源轉換器、LED顯示屏(13)、機箱本體(14)，控制面板(12)設計有四個角的推進器及垂直的推進器控制搖桿、變倍調焦按鈕、電源開關按鈕、視頻切換按鈕、照明亮度旋鈕、顯示屏對比度旋鈕、機械手推桿、云臺推桿，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬衛澤，
申請(專利權)人：武漢勞雷綠灣船舶科技有限公司，
類型：發明
國別省市：