一种水下机器人及多功能水下作业装置的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种水下机器人及多功能水下作业装置。

背景技术：

合理开发利用海洋资源是世界可持续发展的战略选择，作为海洋开发的重要载体，水下机器人在海洋资源及地质勘探、环境监测、水文勘测等方面有着不可替代的作用。传统的水下机器人往往在设计完成后，其结构功能与使用范围便确定了，存在作业功能与结构形式比较单一、应用范围有限、维修升级困难、运输不便等限制。随着海洋开发进程的不断推进，对水下机器人在不同环境、不同任务下的整体性能和作业能力提出了更高的要求。

现有的水下机器人的连接结构存在着加工成本高、模块重构性和密封性差等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种水下机器人，旨在改善水下机器人连接安装不便、模块化程度低的问题。

本发明的另一目的在于提供一种多功能水下作业装置，其能够显著提升水下机器人的模块化程度且安装简便，加工成本低。

本发明是这样实现的：

一种水下机器人，包括头舱、至少一个标准舱、尾舱和用于不同舱室连接的多个卡扣件，头舱上设置有与卡扣件可拆卸连接的第一固定件，尾舱上设置有与卡扣件可拆卸连接的第二固定件；

卡扣件包括第一连接件和第二连接件，第一连接件具有相对的第一端和第二端，第二连接件固定于第一连接件的第一端，第一连接件的第二端设置有凸起部，第一连接件的第一端和第二连接件之间形成与凸起部相配合的凹槽部；

当卡扣件安装于标准舱上时，第一连接件的外壁与标准舱的外壁齐平，第二连接件嵌入标准舱内。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，水下机器人还包括螺旋桨推进舱，螺旋桨推进舱位于头舱和尾舱之间，且螺旋桨推进舱通过卡扣件与标准舱相连；

当卡扣件安装于螺旋桨推进舱上时，第一连接件的外壁与螺旋桨推进舱的外壁齐平，第二连接件嵌入螺旋桨推进舱内。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，第二连接件上向标准舱或螺旋桨推进舱凸设有加固件，标准舱和螺旋桨推进舱的舱体上均设置有用于容置加固件的容置腔。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，第一连接件上的凸起部对应的壁面上设置有第一连接孔，第二连接件的凹槽部对应的壁面上设置有第二连接孔；当卡扣件安装于标准舱或螺旋桨推进舱上时，凸起部位于标准舱或螺旋桨推进舱的外侧，且向舱体内部延伸。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，第二连接件的凹槽部对应壁面的一端设置有凸块，凸块具有第一斜面，第一斜面位于凸块靠近第一连接件的一端，第一连接件上的凸起部具有与第一斜面相配合的第二斜面，第二斜面位于凸起部靠近第二连接件的一端。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，第一连接件还具有第三斜面和第四斜面，第三斜面位于第一连接件靠近第二连接件的一端，第四斜面位于第一连接件远离第二连接件的一端。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，标准舱包括舱身和舱盖，舱身和舱盖可拆卸连接，在舱身和舱盖连接处设置有第一密封圈，在舱盖远离舱身一端的壁面上设置有第二密封圈；

舱身上设置有与多个卡扣件相配合的多个第一连接槽，在舱盖上设置有与多个第一连接槽相配合的多个第二连接槽。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，标准舱的舱体内还固定有多个配重机构。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，头舱上设置有摄像头，标准舱上设置有多个用于测量温度和压力的传感器。

一种多功能水下作业装置，包括上述水下机器人。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的水下机器人，其通过将用于不同舱室连接的卡扣件设置为第一连接件和第二连接件，并通过第一连接件上的凸起部与另一个卡扣件的第二连接件上的凹槽部相配合，实现相连两个舱体的可拆卸连接，连接方便易行，且连接件的制造成本低；当卡扣件安装于标准舱上时，第一连接件的外壁与标准舱的外壁齐平，第二连接件嵌入标准舱内，实现了水下机器人的壁面整体的流线型，有利于降低运行阻力。本发明还提供了一种多功能水下作业装置，包括上述水下机器人，能够在水下实现多功能作业，并拆卸连接方便，能够实现不同功能模块的相互组合，具有很高的重构性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的水下机器人的整体结构示意图；

图2是本发明实施方式提供的水下机器人的爆炸图；

图3是图2中卡扣件的结构示意图；

图4是卡扣件安装于标准舱的结构示意图；

图5是安装卡扣件的标准舱的爆炸图；

图6是图2中螺旋桨推进舱的结构示意图；

图7是图2中尾舱的结构示意图。

图标：100-水下机器人；110-头舱；112-第一固定件；120-标准舱；122-舱身；1222-第一连接槽；124-舱盖；1242-第二连接槽；126-第一密封圈；128-第二密封圈；130-尾舱；131-第二固定件；132-舵机；134-仿生尾巴；136-锥齿轮传动机构；140-卡扣件；141-第一端；142-第一连接件；143-第二端；144-第二连接件；145-加固件；146-凸起部；147-容置腔；148-凹槽部；1491-第一连接孔；1492-第二连接孔；1493-凸块；1494-第一斜面；1495-第二斜面；1496-第三斜面；1497-第四斜面；150-螺旋桨推进舱；152-螺旋推进装置。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参照图1-3，本发明实施例提供了一种水下机器人100，包括头舱110、至少一个标准舱120、尾舱130和用于不同舱室连接的多个卡扣件140，头舱110上设置有与卡扣件140可拆卸连接的第一固定件112，尾舱130上设置有与卡扣件140可拆卸连接的第二固定件131。头舱110和尾舱130分别通过第一固定件112和第二固定件131与卡扣件140的一端相连，不同标准舱120之间通过卡扣件140相互连接。

具体地，第一固定件112和第二固定件131的结构可以互换，头舱110和尾舱130之间的不同标准舱120通过卡扣件140进行连接，头舱110和尾舱130均是和相邻卡扣件140的末端相配合。

在其他实施例中，第一固定件112和第二固定件131也可以与卡扣件140的结构相同。

卡扣件140包括第一连接件142和第二连接件144，第一连接件142具有相对的第一端141和第二端143，第二连接件144固定于第一连接件142的第一端141，第一连接件142的第二端143设置有凸起部146，第一连接件142的第一端141和第二连接件144之间形成与凸起部146相配合的凹槽部148；当卡扣件140安装于标准舱120上时，第一连接件142的外壁与标准舱120的外壁齐平，第二连接件144嵌入标准舱120内。

需要说明的是，水下机器人100的不同标准舱120上均安装卡扣件140,将卡扣件140设置为第一连接件142和第二连接件144，并通过第一连接件142上的凸起部146与相连舱体上的卡扣件140的第二连接件144上的凹槽部148相配合，实现相连两个舱体的可拆卸连接，连接方便易行，且连接件的制造成本低；当卡扣件140安装于标准舱120上时，第一连接件142的外壁与标准舱120的外壁齐平，第二连接件144嵌入标准舱120内，实现了水下机器人100的壁面整体的流线型，有利于降低运行阻力。

进一步地，水下机器人100还包括螺旋桨推进舱150，螺旋桨推进舱150位于头舱110和尾舱130之间，且螺旋桨推进舱150通过卡扣件140与标准舱120相连；当卡扣件140安装于螺旋桨推进舱150上时，第一连接件142的外壁与螺旋桨推进舱150的外壁齐平，第二连接件144嵌入螺旋桨推进舱150内。螺旋桨推进舱150与标准舱120的安装方式相似，均是在其舱壁上安装卡扣件140，通过螺旋桨推进舱150上的卡扣件140上的凸起部146与另一个标准舱120的上卡扣件140的凹槽部148相配合，实现了螺旋桨推进舱150与多个标准舱120的连接。其中，整个连接过程简单方便，卡扣件140的设置使得各模块间相互组合，具有很高的重构性。

进一步地，请结合图3和图4，第一连接件142上的凸起部146对应的壁面上设置有第一连接孔1491，第二连接件144的凹槽部148对应的壁面上设置有第二连接孔1492；当卡扣件140安装于标准舱120或螺旋桨推进舱150上时，凸起部146位于标准舱120或螺旋桨推进舱150的外侧，且向舱体内部延伸。通过将第一连接孔1491和第二连接孔1492设置为螺纹孔，并在标准舱120或螺旋桨推进舱150对应的安装位置上设置相配合的螺纹孔，通过螺钉将相邻的两个舱体进行固定。

进一步地，第二连接件144的凹槽部148对应壁面的一端设置有凸块1493，凸块1493具有第一斜面1494，第一斜面1494位于凸块1493靠近第一连接件142的一端，第一连接件142上的凸起部146具有与第一斜面1494相配合的第二斜面1495，第二斜面1495位于凸起部146靠近第二连接件144的一端。通过第一斜面1494和第二斜面1495的配合使整个装置在连接过程中更加稳固。

进一步地，第一连接件142还具有第三斜面1496和第四斜面1497，第三斜面1496位于第一连接件142靠近第二连接件144的一端，第四斜面1497位于第一连接件142远离第二连接件144的一端。通过一个卡扣件140上的第四斜面1497和相邻舱体上的卡扣件140上的第三斜面1496的配合使卡扣件140在连接不同舱体过程中更加稳固，且有利于达到更好地密封性。

进一步地，请结合图3-图5，第二连接件144上向标准舱120或螺旋桨推进舱150凸设有加固件145，标准舱120和螺旋桨推进舱150的舱体上均设置有用于容置加固件145的容置腔147。在安装卡扣件140的过程中可以将加固件145嵌入容置腔147中，显著增强连接的稳固性，能够满足更高机械强度的要求。

进一步地，请继续参照图4和图5，标准舱120包括舱身122和舱盖124，舱身122和舱盖124可拆卸连接，在舱身122和舱盖124连接处设置有第一密封圈126，在舱盖124远离舱身122一端的壁面上设置有第二密封圈128。第一密封圈126在舱身122和舱盖124的连接过程中实现密封作用，第二密封圈128在标准舱120与另一个舱体连接时起到密封作用，双密封的结构使整个标准舱120的密封性更强。

此外，在螺旋桨推进舱150上也设置类似的第一密封圈126和第二密封圈128，其作用在此不做过多赘述。第一密封圈126和第二密封圈128的材质不限，可以为常用的用于密封的弹性材质。

需要说明的是，本发明中的水下机器人100，电气连接接口采用标准化接口，连接线材通过中间预留空进行布置，第二密封圈128设置于舱盖124上，中间留有通孔，用于放置电气连接线材，密封效果好。

为了和卡扣件140相配合连接，舱身122上设置有与多个卡扣件140相配合的多个第一连接槽1222，在舱盖124上设置有与多个第一连接槽1222相配合的多个第二连接槽1242。舱盖124上的第一连接槽1222和舱身122上的第一连接槽1222的位置相对应，两个槽体的形状与卡扣件140的形状相适应，安装过程中卡扣件140可以嵌入两个槽体中，使第一连接件142的外壁与舱体的壁面齐平。

需要说明的是，螺旋桨推进舱150上安装卡扣件140的位置关系大致与标准舱120的结构相似，在此不做过多赘述。

进一步地，标准舱120的舱体内还固定有多个配重机构(图未示)，配重机构可以为磁铁，将其固定于舱体内，起到稳定中心的作用，增强水下机器人100运行的平稳性。

请参照图6，螺旋桨推进舱150的两端均设置有螺旋推进装置152，采用防水电机带动螺旋桨产生动力，可实行水中的前进、后退、加速、减速等功能。螺旋推进装置152可进行摆动，在舱体内装有舵机，可实时改变姿态。

请再次参照图2，头舱110上设置有摄像头，方便在水下进行拍照作业，采集水下信息。标准舱120上设置有多个用于测量温度和压力的传感器，多种类型的传感器可以使标准舱120具备不同的功能，适应不同的作业需求。具体地，可以根据需要选择多个不同功能的标准舱120进行组合形成机器人进行多功能的作业，有效解决水下机器人100测试、模块升级、运输、多任务执行问题。

请结合图7，尾舱130通过舵机132带动锥齿轮传动机构136实现仿生尾巴134的摆动，增强水下运行的平稳性。此外，尾舱130亦是主控、电源、通讯装置的安装部位。

本发明实施例还提供了一种多功能水下作业装置，包括上述水下机器人，并在机器人上安装其他功能性设备，达到多功能水下作业的目的。此外，该多功能水下作业装置拆卸连接方便，能够实现不同功能模块的相互组合，具有很高的重构性。

综上所述，本发明提供了一种水下机器人，其通过将用于不同舱室连接的卡扣件设置为第一连接件和第二连接件，并通过位于一个舱体的第一连接件上的凸起部与另一个舱体上的第二连接件上的凹槽部相配合，实现相连两个舱体的可拆卸连接，连接方便易行，且连接件的制造成本低；当卡扣件安装于标准舱上时，第一连接件的外壁与标准舱的外壁齐平，第二连接件嵌入标准舱内，实现了水下机器人的壁面整体的流线型，有利于降低运行阻力；螺旋桨推进舱150的设置使得水下机器人具备上升、下潜、加速、减速等功能。

本发明还提供了一种多功能水下作业装置，包括上述水下机器人，能够在水下实现多功能作业，并拆卸连接方便，能够实现不同功能模块的相互组合，具有很高的重构性。

以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。