一种水下巡检机器人

1.本实用新型专利涉及水下航行器研究领域，具体涉及一种水下巡检机器人。


背景技术：

2.目前，我国是世界上水库大坝拥有最多的国家，且土石坝占多数，由于时间的推移，许多不利因素例如水流的冲刷、气候的变化、风化等导致水下构筑物出现了裂缝、破损等隐患。如此隐患不仅仅会为坝体带来不可控因素也同样会对水库大坝的生活圈、生产圈带来非常可怕的不可控因素。裂缝、破损后混凝土的瓦解会逐渐进入坝内，递增型破坏直至坝体全部溃烂导致坍塌。目前我国水下检测主要靠人携带检测装置进行水下大面积作业，水下区域特别是深水区水压大，对人而言，具有很大的健康隐患；且环境很多未知性，具有较大的安全隐患。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型的目的是设计出一种能够下潜到设定位置，对水下建筑物的裂缝、孔洞等进行巡检，提高大坝、桥梁等水下结构的安全性的水下巡检机器人。
4.本实用新型的一种水下巡检机器人，包括壳体、驱动系统、航行控制系统、下潜系统和图像采集系统；所述壳体的前端和尾端分别设有前罩和尾罩；所述前罩为透明材料制作，所述图像采集系统包括设置于前罩内的摄像模块；所述驱动系统包括设置于尾罩后端的旋翼和位于尾罩内用于驱动旋翼旋转的行进驱动电机；所述航行控制系统包括设置于壳体前部两侧的前部升降舵、设置于尾罩后端后部升降舵和方向舵、设置于尾罩内用于控制前部升降舵和后部升降舵摆动的升降舵机以及用于控制方向舵摆动的转向舵机；所述下潜系统包括位于壳体内的水舱和用于控制水进入或排出水舱的下潜控制机构。
5.进一步，所述壳体内设有前罩安装座、尾罩安装座和固定连接于前罩安装座、尾罩安装座之间的连接柱；所述摄像模块固定安装于前罩安装座上；所述驱动电机、升降舵机和转向舵机均固定安装于尾罩安装座。
6.进一步，所述下潜控制机构包括位于水舱内的活塞、固定于活塞的活塞杆、与活塞杆通过螺纹配合的螺母和用于驱动所述螺母转动的下潜电机。
7.进一步，所述下潜电机通过两级减速齿轮副驱动螺母转动。
8.进一步，所述水舱通过外套于其外圆柱面的多个固定环支承；所述连接柱穿过各固定环。
9.进一步，所述升降舵机和转向舵机均通过曲柄摇杆机构分别带动升降舵和方向舵摆动。
10.进一步，所述尾罩尾部固定有包围旋翼的保护罩；所述保护罩上固定设有垂直稳定翼和水平稳定翼。
11.本实用新型的有益效果：
12.本实用新型的水下巡检机器人，可通过机器人下潜到设定位置，通过安装于前部
的摄像模块对水下结构进行拍摄，以检测水下构件的裂缝、孔洞等隐患。
附图说明
13.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：
14.图1为本实用新型的结构示意图；
15.图2为本实用新型的内部结构示意图；
16.图3为本实用新型舵控制机构的结构示意图；
17.图4为本实用新型的下潜系统的结构示意图；
18.图5为本实用新型的下潜系统的剖视图。
19.1-前罩；2-壳体；3-尾罩；4-后部升降舵；5-转向舵；6-旋翼；7-水平稳定翼；8-前部升降舵；9-摄像模块；10-前罩安装座；11-固定环；12-连接柱；13-固定环；14-连接拉杆；15-升降舵机；16-升降拉杆；17-传动轴；18-转向拉杆；19-曲柄；20-连杆；21-转向舵机；22-驱动电机；23-活塞杆；24-双联齿轮；25-螺母齿轮；26-主动齿轮；27-活塞；28-水舱；29-下潜电机。
具体实施方式
20.如图1、2所示，本实施例的一种水下巡检机器人，包括壳体2、驱动系统、航行控制系统、下潜系统和图像采集系统；
21.如图1所示，所述壳体2为圆柱形结构，其前端和尾端分别设有前罩1和尾罩3；所述前罩1为透明材料制作，所述图像采集系统包括设置于前罩1内的摄像模块9；如图2所示为壳体2内部结构示意图，所述壳体2内设有前罩安装座10、尾罩安装座10和固定连接于前罩安装座10、尾罩安装座10之间的连接柱12；所述摄像模块9固定安装于前罩安装座10上；由于前罩1为透明材料制作，通过摄像模块9可以拍摄机器人前方的画面。
22.如图3所示，所述驱动系统包括设置于尾罩3后端的旋翼6和位于尾罩3内用于驱动旋翼6旋转的行进驱动电机22；尾罩3的后端固定设有保护罩，所述保护罩上固定设有垂直稳定翼和水平稳定翼7，旋翼6位于保护罩内部；行进驱动电机22安装在尾罩安装座10上，其转轴通过一贯穿尾罩3的传动轴17连接旋翼6，以驱动旋翼6转动。
23.所述航行控制系统包括设置于壳体2前部两侧的前部升降舵8、设置于尾罩3后端后部升降舵4和方向舵、设置于尾罩3内用于控制前部升降舵8和后部升降舵4摆动的升降舵机15以及用于控制方向舵摆动的转向舵机21；如图1和3所示，前部升降舵8和方向舵均安装在保护罩外，升降舵机15和转向舵机21分别安装在行进驱动电机22的两侧，舵机的转轴上固定有驱动曲柄，尾罩安装座10设有两个过渡曲柄19，驱动曲柄与过渡曲柄19之间通过连杆20连接，过渡曲柄19与后部升降舵4之间通过升降拉杆16连接，同时该过渡曲柄19还通过连接拉杆14与前部升降舵8连接，以确保前部升降舵8和后部升降舵4能够同步摆动；另一过渡曲柄19与转向舵5之间通过转向拉杆18连接，通过上述结构使升降舵机15和转向舵机21能够分别控制升降舵和转向舵5摆动，最终控制水下机器人的行进方向。
24.所述下潜系统包括位于壳体2内的水舱28和用于控制水进入或排出水舱28的下潜控制机构。如图2所示，水舱28为圆柱形结构，并通过两个固定环11箍紧，前罩安装座10和尾罩安装座10之间的连接柱12穿过固定环11，实现水舱28的固定；如图4和5所示，所述下潜控
制机构包括位于水舱28内的活塞27、固定于活塞27的活塞杆23、与活塞杆23通过螺纹配合的螺母和用于驱动所述螺母转动的下潜电机29。下潜电机29固定安装在水舱28的一端，水舱28的端面还安装有双联齿轮24，下潜电机29的转轴上设有主动齿轮26，该主动齿轮26与双联齿轮24的大齿轮啮合；活塞杆23上加工有外螺纹段并安装有螺母，螺母外固定有螺母齿轮25，该螺母齿轮25与双联齿轮24的小齿轮啮合；通过双联齿轮24可以形成两级减速齿轮副，将下潜电机29的动力传递至螺母并带动螺母旋转，螺母以轴向固定的方式安装在水舱28端面上，因此，其转动可转换为活塞杆23和活塞27的轴向往复运动，水舱28的另一端设有进排水口与外界连通；如图5，当活塞27向上运动时，将水通过进排水口排出，使机器人整体上浮；当活塞27下移时，将水通过进排水口吸入到水舱28内，使机器人整体下潜。
[0025] 以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化；凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种水下巡检机器人，其特征在于：包括壳体、驱动系统、航行控制系统、下潜系统和图像采集系统；所述壳体的前端和尾端分别设有前罩和尾罩；所述前罩为透明材料制作，所述图像采集系统包括设置于前罩内的摄像模块；所述驱动系统包括设置于尾罩后端的旋翼和位于尾罩内用于驱动旋翼旋转的行进驱动电机；所述航行控制系统包括设置于壳体前部两侧的前部升降舵、设置于尾罩后端后部升降舵和方向舵、设置于尾罩内用于控制前部升降舵和后部升降舵摆动的升降舵机以及用于控制方向舵摆动的转向舵机；所述下潜系统包括位于壳体内的水舱和用于控制水进入或排出水舱的下潜控制机构。2.根据权利要求1所述的一种水下巡检机器人，其特征在于：所述壳体内设有前罩安装座、尾罩安装座和固定连接于前罩安装座、尾罩安装座之间的连接柱；所述摄像模块固定安装于前罩安装座上；所述驱动电机、升降舵机和转向舵机均固定安装于尾罩安装座。3.根据权利要求2所述的一种水下巡检机器人，其特征在于：所述下潜控制机构包括位于水舱内的活塞、固定于活塞的活塞杆、与活塞杆通过螺纹配合的螺母和用于驱动所述螺母转动的下潜电机。4.根据权利要求3所述的一种水下巡检机器人，其特征在于：所述下潜电机通过两级减速齿轮副驱动螺母转动。5.根据权利要求4所述的一种水下巡检机器人，其特征在于：所述水舱通过外套于其外圆柱面的多个固定环支承；所述连接柱穿过各固定环。6.根据权利要求5所述的一种水下巡检机器人，其特征在于：所述升降舵机和转向舵机均通过曲柄摇杆机构分别带动升降舵和方向舵摆动。7.根据权利要求6所述的一种水下巡检机器人，其特征在于：所述尾罩尾部固定有包围旋翼的保护罩；所述保护罩上固定设有垂直稳定翼和水平稳定翼。

技术总结
本实用新型公开了一种水下巡检机器人，包括壳体、驱动系统、航行控制系统、下潜系统和图像采集系统；壳体的前端和尾端分别设有前罩和尾罩；图形采集系统包括设置于前罩内的摄像模块；驱动系统包括设置于尾罩后端的旋翼和位于尾罩内用于驱动旋翼旋转的行进驱动电机；航行控制系统包括设置于壳体前部两侧的前部升降舵、设置于尾罩后端后部升降舵和方向舵、设置于尾罩内用于控制前部升降舵和后部升降舵摆动的升降舵机以及用于控制方向舵摆动的转向舵机；下潜系统包括位于壳体内的水舱和用于控制水进入或排出水舱的下潜控制机构；本巡检机器人能够下潜到水下设定位置，对水下建筑物的裂缝、孔洞等进行巡检，提高大坝、桥梁等水下结构的安全性。构的安全性。构的安全性。


技术研发人员：邵阳 张晶 郑宏亮 陈杰 邢婷婷
受保护的技术使用者：唐山工业职业技术学院
技术研发日：2021.12.10
技术公布日：2022/6/13