一种小型水下机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种小型水下机器人。

背景技术：

进入21世纪，随着国家对海洋经济发展重视程度不断提升，我国海洋科考、海洋救援、海洋石油勘探、海洋旅游等领域日益火热，对于水下拍摄、监测设备的需求与日俱增。水下无人机在船舶检修、渔业养殖等方面也发挥了重要作用。具体而言，传统上大型货轮、客轮、渔船的船底外部检查必不可少，一般采用人力下水检查的方式，但是这样不仅成本高昂，而且还易受外部环境因素影响;在渔业养殖方面，传统上也主要依靠人力来完成水质检查、鱼群监测、网箱布放与修理等。如今，水下无人机的应用能够很好地解决这两个领域所面临的难题，既能降低成本、又能提升效率。

目前，水下无人机在关键技术上不断取得新的进步，拍摄能力、下潜能力以及续航能力都持续增强，在水下搜救、海洋环保、科研考古、海底勘测、水下摄影、潜水娱乐等诸多领域实现了愈加广泛的应用。

然而，目前市场上的水下无人机结构单一，可拓展性极差，企业针对不同功能的无人机研发、运营、制作成本都非常高，水下无人机售价也非常高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种小型水下机器人。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种小型水下机器人，包括依次连接的机器人尾部壳体、机器人中部壳体和机器人头部壳体，所述机器人尾部壳体的两侧连接有尾部螺旋桨，用于驱动控制机器人的前后左右移动，所述机器人中部壳体内设有步进电机，所述步进电机的驱动轴连接并驱动吸盘-法兰作活塞运动，所述吸盘-法兰的一端设有采样管，并通过吸盘-法兰的活塞运动抽/排水质，所述机器人头部壳体的上顶部和下底部设有头部螺旋桨，用于驱动控制机器人头部的上升和下降，所述机器人头部壳体的前端设有摄像头，用于采集图像。

进一步的，所述机器人中部壳体内设有电池和主控板，所述电池通过主控板分别电连接步进电机、以及头部螺旋桨和尾部螺旋桨上对应的驱动电机，用于为各电机提供电力及控制。

进一步的，所述采样管、吸盘-法兰、步进电机、电池和主控板在机器人中部壳体内依序设置，并且所述采样管邻靠机器人头部壳体的后端，所述主控板邻靠机器人尾部壳体的前端。

进一步的，所述步进电机与电池之间、电池与主控板之间、以及主控板与靠机器人尾部壳体的前端之间分别设置防水垫，用于防水。

进一步的，所述机器人中部壳体内设有定位装置，用于机器人的定位。

进一步的，所述机器人头部壳体的上顶部和下底部设有开孔，并在该开孔内设置头部螺旋桨。

进一步的，所述采样管的开口端通过机器人头部壳体上的开孔连通水体。

进一步的，所述机器人尾部壳体的两侧通过连接架连接尾部螺旋桨。

本实用新型的有益效果是:

本实用新型结构简单科学可靠，并采用模块化结构，机器人尾部壳体、机器人中部壳体和机器人头部壳体内的功能仓可根据不同的用途进行选配，如摄像模块、抽样模块、定位模块等，运行可靠、稳定，定位导航高效、快速。

附图说明

图1为本实用新型的爆炸结构示意图；

图2为本实用新型的主视图；

图3为本实用新型的俯视图；

图4为本实用新型的侧视图。

图中标号说明：1、摄像头，2、头部螺旋桨，3、采样管，4、吸盘-法兰，5、步进电机，6、电池，7、定位装置，8、主控板，9、尾部螺旋桨。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。

如图1至图4所示，一种小型水下机器人，包括依次连接的机器人尾部壳体、机器人中部壳体和机器人头部壳体，机器人总长1.5米，直径为110mm，重20kg（配重及水舱满负载），所述机器人尾部壳体的两侧连接有尾部螺旋桨9，用于驱动控制机器人的前后左右移动，所述机器人中部壳体内设有步进电机5，所述步进电机5的驱动轴连接并驱动吸盘-法兰4作活塞运动，所述吸盘-法兰4的一端设有采样管3，并通过吸盘-法兰4的活塞运动抽/排水质，在本实施例中，采样管3由配备3个医用蠕动泵加抽样管构成自制六管抽样系统，所述机器人头部壳体的上顶部和下底部设有头部螺旋桨2，用于驱动控制机器人头部的上升和下降，所述机器人头部壳体的前端设有摄像头1，用于采集图像。

所述机器人中部壳体内设有电池6和主控板8，电池6采用12v，20000mah，3s航模锂电池，可在4海里每小时的情况下续航20海里，最大时速6海里每小时，电池6可灵活拆卸，达到更持久的续航能力，所述电池6通过主控板8分别电连接步进电机5、以及头部螺旋桨2和尾部螺旋桨9上对应的驱动电机，用于为各电机提供电力及控制。

所述采样管3、吸盘-法兰4、步进电机5、电池6和主控板8在机器人中部壳体内依序设置，并且所述采样管3邻靠机器人头部壳体的后端，所述主控板8邻靠机器人尾部壳体的前端。

所述步进电机5与电池6之间、电池6与主控板8之间、以及主控板8与靠机器人尾部壳体的前端之间分别设置防水垫，用于防水，在本实施例中，防水垫采用工业级pvc防水法兰，配备硅胶8孔防水垫圈，实验室水下可保证1.5m水深24小时不漏水，对整机内部进行打压测试，在0.5mpa气压下（相当于50m水深），情况下，静置24h，气压下降量低于0.5%，气密性高。

所述机器人中部壳体内设有定位装置7，用于机器人的定位，在本实施例中，定位装置7采用北斗与gps双定位，使得定位更加精准可靠，对于通信问题，在本实施例中，采用常规的433mhz低频与2.4ghz高频进行通信，水面上采用2.4ghz，浅水采用433mhz，深水采用2.4ghz+电力线载波信号浮标，以多重方式确保水中的通信，导航采用常规的pid方式的高效快速导航，并配有相应的地面基站，在图像传输上，采用1080p，5.8ghz高清无线图传，可将图像数据传输到2000米外的接收器上。

所述机器人头部壳体的上顶部和下底部设有开孔，并在该开孔内设置头部螺旋桨2。

所述采样管3的开口端通过机器人头部壳体上的开孔连通水体。

所述机器人尾部壳体的两侧通过连接架连接尾部螺旋桨9。

本实用新型原理

运行时，机器人尾部壳体两侧的两个尾部螺旋桨9同步驱动时，机器人向前运动或向后运动，两个尾部螺旋桨9非同步驱动时，机器人向左或向右运动，步进电机5驱动吸盘-法兰4作活塞运动时，实现采样管3的抽水和排水，便于采样，机器人头部壳体的上顶部和下底部的螺旋桨2运动时，机器人进行抬头或下潜动作。

以上所述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，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种小型水下机器人，包括依次连接的机器人尾部壳体、机器人中部壳体和机器人头部壳体，其特征在于，所述机器人尾部壳体的两侧连接有尾部螺旋桨（9），用于驱动控制机器人的前后左右移动，所述机器人中部壳体内设有步进电机（5），所述步进电机（5）的驱动轴连接并驱动吸盘-法兰（4）作活塞运动，所述吸盘-法兰（4）的一端设有采样管（3），并通过吸盘-法兰（4）的活塞运动抽/排水质，所述机器人头部壳体的上顶部和下底部设有头部螺旋桨（2），用于驱动控制机器人头部的上升和下降，所述机器人头部壳体的前端设有摄像头（1），用于采集图像。

2.根据权利要求1所述的小型水下机器人，其特征在于，所述机器人中部壳体内设有电池（6）和主控板（8），所述电池（6）通过主控板（8）分别电连接步进电机（5）、以及头部螺旋桨（2）和尾部螺旋桨（9）上对应的驱动电机，用于为各电机提供电力及控制。

3.根据权利要求2所述的小型水下机器人，其特征在于，所述采样管（3）、吸盘-法兰（4）、步进电机（5）、电池（6）和主控板（8）在机器人中部壳体内依序设置，并且所述采样管（3）邻靠机器人头部壳体的后端，所述主控板（8）邻靠机器人尾部壳体的前端。

4.根据权利要求3所述的小型水下机器人，其特征在于，所述步进电机（5）与电池（6）之间、电池（6）与主控板（8）之间、以及主控板（8）与靠机器人尾部壳体的前端之间分别设置防水垫，用于防水。

5.根据权利要求1所述的小型水下机器人，其特征在于，所述机器人中部壳体内设有定位装置（7），用于机器人的定位。

6.根据权利要求1所述的小型水下机器人，其特征在于，所述机器人头部壳体的上顶部和下底部设有开孔，并在该开孔内设置头部螺旋桨（2）。

7.根据权利要求5所述的小型水下机器人，其特征在于，所述采样管（3）的开口端通过机器人头部壳体上的开孔连通水体。

8.根据权利要求1所述的小型水下机器人，其特征在于，所述机器人尾部壳体的两侧通过连接架连接尾部螺旋桨（9）。

技术总结
本实用新型是一种小型水下机器人，包括依次连接的机器人尾部壳体、机器人中部壳体和机器人头部壳体，所述机器人尾部壳体的两侧连接有尾部螺旋桨，用于驱动控制机器人的前后左右移动，机器人中部壳体内设有步进电机，步进电机的驱动轴连接并驱动吸盘‑法兰作活塞运动，吸盘‑法兰的一端设有采样管，并通过吸盘‑法兰的活塞运动抽/排水质，机器人头部壳体的上顶部和下底部设有头部螺旋桨，用于驱动控制机器人头部的上升和下降，机器人头部壳体的前端设有摄像头。本实用新型结构简单科学可靠，并采用模块化结构，机器人尾部壳体、机器人中部壳体和机器人头部壳体内的功能仓可根据不同的用途进行选配，运行稳定，定位导航高效快速。

技术研发人员：黄天宇;张苏新;张旭;韩仲洋;谈佳豪;张云昊
受保护的技术使用者：苏州市职业大学
技术研发日：2019.12.12
技术公布日：2020.09.01