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专利号: 2020101442391
申请人: 南京涵铭置智能科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-13
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种防止水草缠绕的水下采集机器人,其特征是包括:基础组件,包括壳体,固定在所述壳体上的收纳筐,转动连接在所述收纳筐上的密封盖,以及固定在所述壳体下端的起落架;

驱动组件,包括六个安装在所述壳体上预定位置处的桨叶隐藏式推进器,以及安装在所述壳体内部、并位于其首尾两端的两个蓄水舱,所述蓄水舱与壳体外连通;

抓取组件,包括伸缩连接在所述起落架一侧的机械臂,以及伸缩连接在所述机械臂一端的机械爪;

遥测组件,包括固定在所述壳体一侧的图像采集单元,安装在所述壳体内部的控制电路,以及与所述图像采集单元之间无线电连接的用户终端;

位于所述壳体四角的桨叶隐藏式推进器垂直于水平面安装,位于所述壳体一端两侧的桨叶隐藏式推进器为角度可调式安装,调节角度通过步进电机控制,调节范围为以水平线为基准线正负45度;

所述桨叶隐藏式推进器包括一个动力发生器和一个焊接在所述动力发生器上的风道形成器;所述动力发生器与所述壳体贯通连接,所述动力发生器包括筒体,固定在所述筒体内部的驱动电机,以及与所述驱动电机的输出轴连接的桨叶,所述筒体的底部镂空;所述风道形成器包括两段相互交错焊接在所述筒体上的第一风道部和第二风道部,所述第一风道部和第二风道部之间留有预定间隙,所述第一风道部和第二风道部的截面呈U形,即一端闭合、一端开口;空气从动力发生器内形成后经过风道形成器,气流最终从预定间隙内喷射出,并夹带着周边的空气一起向前形成负压,最终形成能够推动水下机器人前进的推力;

所述机械臂包括固定在所述起落架上的第一电动推杆,固定在所述第一电动推杆一端的连接座,与所述连接座转动连接的第一关节,与所述第一关节转动连接的第二关节,以及与所述第二关节转动连接的第二电动推杆;

所述连接座与第一关节之间、第一关节与第二关节之间通过谐波减速机联动,所述第二关节和第二电动推杆之间通过伺服电机输出动力;

所述谐波减速机包括一个带有内齿圈的刚轮,嵌入设置在所述刚轮内、且带有外齿圈的柔轮,以及一个与所述柔轮内壁压紧贴合的波发生器;所述波发生器包括一根杆状部件,所述杆状部件的两端分别设有滚动轴承,与柔轮的内壁相互压紧;柔轮为可产生较大弹性变形的薄壁齿轮,其内孔直径略小于波发生器的总长,所述柔轮可产生预定范围内的弹性形变;波发生器是使柔轮产生可控弹性变形的构件;

当波发生器装入柔轮后,迫使柔轮的剖面由原先的圆形变成椭圆形,其长轴两端附近的齿与刚轮的齿完全啮合,而短轴两端附近的齿则与刚轮完全脱开;

周长上其他区段的齿处于啮合和脱离的过渡状态;

当波发生器连续转动时,柔轮的变形不断改变,使柔轮与刚轮的啮合状态也不断改变,由啮入、啮合、啮出、脱开、再啮入……,周而复始地进行,从而实现柔轮相对刚轮沿波发生器相反方向的缓慢旋转;

工作时,固定刚轮,由电机带动波发生器转动,柔轮作为从动轮,输出转动,带动负载运动。

2.根据权利要求1所述的一种防止水草缠绕的水下采集机器人,其特征在于:所述图像采集单元包括一对摄像头、一对照明灯、以及一对距离传感器,所述摄像头仿照人眼的位置关系设置,所述照明灯设置在所述摄像头两侧,所述距离传感器以预定距离设置在所述摄像头上方;

所述摄像头通过焊接在控制电路板上的OV7620摄像头芯片处理数据,从而使得该水下机器人具有视觉处理能力,视觉系统具体的工作过程如下:首先水下机器人移动至接近摄像头,向图像采集部分发送触发脉冲,随后图像采集部分按照事先设定的程序分别向摄像头和照明灯发送触发脉冲;图像采集部分接收摄像头数据并将视频信号由模拟信号转变为数字信号,最终通过无线电将该数字信号发送至用户终端;SH‑4处理器用于对图像数据进行处理、分析、识别、纠正。

3.根据权利要求1所述的一种防止水草缠绕的水下采集机器人,其特征在于:所述用户终端包括预装有预定操作系统的便携式移动设备,包括但不局限于平板电脑、手机、智能手表;所述便携式移动设备与图像采集单元之间通过无线电接收数据并发送指令。

4.基于权利要求1所述的一种防止水草缠绕的水下采集机器人的采集方法,其特征在于包括以下步骤:

S1、打开蓄水舱,往蓄水舱内注水,此时采集机器人因重力持续增大开始下沉;

S2、当采集机器人下沉至海底后,抓取组件开始工作;

S3、第一电动推杆控制机械臂整体伸出和缩回,机械臂上的多个关节和第二电动推杆之间相互配合,控制机械爪达到所需位置,对海底样本进行采集;

S4、采集到的样本通过机械臂和机械爪的协同工作放入收纳筐中,并通过密封盖盖紧;

S5、蓄水舱利用压力向外排水,此时采集机器人重量减小,开始上浮;

S6、桨叶隐藏式推进器工作,通过动力发生器和风道形成器之间配合工作,其中四个垂直于水平面安装的桨叶隐藏式推进器用于控制采集机器人上浮速度,两个角度可调式安装的桨叶隐藏式推进器用于控制采集机器人前进与转向;

S7、图像采集单元实时收集图像数据,并通过无线电传输信号至用户终端;

S8、用户终端发送控制指令、并通过无线电传输至控制电路,控制电路驱动采集机器人做出动作。