水下取物机器人的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种水下取物机器人，包括本体结构、站立机构、气囊、推进气管、转向气管、机械手结构，以及设于岸上的气泵，两个所述站立机构沿所述本体结构的轴线方向分别设于所述本体结构的两端，所述气囊设于所述本体结构内，所述推进气管和转向气管的进气端均与所述气泵连接，出气端均连接至所述本体结构的外侧，所述推进气管的出气端开口的朝向平行于所述本体结构的轴向，所述转向气管的出气端开口的朝向沿水平向设置，且垂直于所述本体结构的轴向，所述机械手结构安装于所述本体结构上，所述气囊通过气囊气管与所述气泵连接。
【专利说明】水下取物机器人
【技术领域】
[0001]本发明涉及水下探测领域，尤其涉及一种水下取物机器人。
【背景技术】
[0002]现有的水下机器人一般用于专业领域，对深海湖泊进行探勘，因此对安全可靠性要求高，因此结构复杂，价格昂贵，同时由于体重过大，在水下移动不方便，同时由于用途主要是探测，因此不适用于水下寻找打捞物体。价格过于昂贵，无法进入日常领域。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种适用于水下寻找打捞物体的水下取物机器人。
[0004]为了解决这一技术问题，本发明提供了一种水下取物机器人，包括本体结构、站立机构、气囊、推进气管、转向气管、机械手结构，以及设于岸上的气泵，两个所述站立机构沿所述本体结构的轴线方向分别设于所述本体结构的两端，所述气囊设于所述本体结构内，所述推进气管和转向气管的进气端均与所述气泵连接，出气端均连接至所述本体结构的外侦牝所述推进气管的出气端开口的朝向平行于所述本体结构的轴向，所述转向气管的出气端开口的朝向沿水平向设置，且垂直于所述本体结构的轴向，所述机械手结构安装于所述本体结构上，所述气囊通过气囊气管与所述气泵连接。
[0005]所述本体结构包括主壳体与固定设于所述主壳体两端的圆柱形的连接部，两个所述连接部的轴线与所述本体结构的轴线重合，所述站立机构套设于所述连接部外侧，且绕所述连接部的轴向旋转。
[0006]所述连接部外侧设有环形槽，所述站立机构上固定设有轴向固定结构，所述轴向固定结构卡设于所述环形槽中。
[0007]所述连接部上设有供气管穿过的通孔，该通孔沿所述连接部的轴向设置，所述主壳体的底部也设有供气管穿过的通孔，所述推进气管和转向气管通过所述连接部上的通孔进入所述主壳体内，再经所述主壳体底部的通孔连接至所述主壳体的外侧，所述气囊气管经所述连接部上的通孔连接至所述主壳体内。
[0008]所述站立机构包括了一个中空的转轮轴和垂直设于所述转轮轴外侧的叶片，所述转轮轴套设于所述本体结构的两端，且所述转轮轴的轴线与所述本体结构的轴线重合。
[0009]所述叶片的数量为四个，四个所述叶片均匀分布于所述转轮轴外侧。
[0010]其中两个相邻的所述叶片为实心的，另两个相邻的所述叶片为空心，实心的所述叶片的厚度沿连接转轮轴的一端到另一端的方向由薄变厚。
[0011]所述机械手结构包括了气压缸、活塞杆、两个吸铁石、两个支架和两个曲杆，所述活塞杆沿所述气压缸做直线移动，所述气压缸通过气压缸气管与所述气泵连接，两个所述支架与所述本体结构固定连接，两个所述曲杆的杆身分别与两个所述支架铰接，两个所述曲杆相对设置，且两个所述曲杆的旋转轴心平行，两个所述吸铁石分别设于两个所述曲杆的一端，闭合状态时，两个所述吸铁石相吸闭合，打开状态时，通过所述活塞杆的直线移动推动两个所述曲杆的另一端，进而使得两个所述曲杆旋转，最终使得两个所述吸铁石分开。
[0012]所述本体结构上还设有摄像头。
[0013]所述本体结构上还设有指示灯。
[0014]将水下机器人放入水中，气囊不充气，由于重力作用，机器人落入水底，这时岸边的打捞人员通过安装在机器人上的摄像头观察水底情况。用岸上的气泵先给气囊充气，使气囊充气，但不充满，使机器人悬浮在水中，之后对推进气管充气，在水中形成反推力，带动机器人前进，以及对控制转向的转向气管充气控制前进方向，使机器人移动到相应的区域。到达观察好的位置后，将气囊中的气抽出，使机器人重新落在水底，进而通过机械手结构实现水下的取物。进而，本发明结构简单，制造成本低，可普遍用于生活中，方便警方办案，用机器人代替人力，保护了工作人员的安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明一实施例提供的水下取物机器人的结构示意图；
[0016]图2是本发明一实施例中本体结构的一结构示意图；
[0017]图3是本发明一实施例中本体结构的另一结构示意图；
[0018]图4是本发明一实施例中机械手结构的结构示意图；
[0019]图中，1-本体结构；11_主壳体；12_连接部；13_环形槽；14、15_通孔；16_中空区域；17_气囊区域；18_推进块；19_转向块；2_站立机构；21_转轮轴；22、23_叶片；24_钉子；3_机械手结构；31_气压缸；32_活塞杆；33_吸铁石；34_曲杆；35_支架；4_指示灯；5_摄像头。
【具体实施方式】
[0020]以下将结合图1至图4对本发明提供的水下取物机器人进行详细的描述，其为本发明一可选的实施例，可以认为，本领域的技术人员在不改本发明精神和内容的范围内能够对其进行修改和润色。
[0021]请参考图1，本实施例提供了一种水下取物机器人，包括本体结构1、站立机构2、气囊(图未示)、推进气管(图未示)、转向气管(图未示)、机械手结构3，以及设于岸上的气泵(图未示)，两个所述站立机构2沿所述本体结构I的轴线方向分别设于所述本体结构I的两端，所述气囊设于所述本体结构I内，所述推进气管和转向气管的进气端均与所述气泵连接，出气端均连接至所述本体结构I的外侧，所述推进气管的出气端开口的朝向平行于所述本体结构I的轴向，所述转向气管的出气端开口的朝向沿水平向设置，且垂直于所述本体结构I的轴向，所述机械手结构3安装于所述本体结构I上，所述气囊通过气囊气管与所述气泵连接。
[0022]本体结构I外侧还可设有冲刷气管(图未示)，用于冲刷水底的泥沙，所述冲刷气管与所述气泵连接。冲刷气管、推进气管、转向气管、气泵气管上还设有开关阀进行进一步控制。
[0023]将水下机器人放入水中，气囊不充气，由于重力作用，机器人落入水底，这时岸边的打捞人员通过安装在机器人上的摄像头观察水底情况。用岸上的气泵先给气囊充气，使气囊充气，但不充满，使机器人悬浮在水中，之后对推进气管充气，在水中形成反推力，带动机器人前进，以及对控制转向的转向气管充气控制前进方向，使机器人移动到相应的区域。到达观察好的位置后，将气囊中的气抽出，使机器人重新落在水底，进而通过机械手结构实现水下的取物。进而，本发明结构简单，制造成本低，可普遍用于生活中，方便警方办案，用机器人代替人力，保护了工作人员的安全性。
[0024]请参考图2和图3，气囊设于气囊区域17中，其在主壳体11中对称分布。推进气管通过推进块18实现出气端开口方向，转向气管通过转向块19实现出气端开口方向。
[0025]所述本体结构I包括主壳体11与固定设于所述主壳体11两端的圆柱形的连接部12，两个所述连接部12的轴线与所述本体结构I的轴线重合，所述站立机构2套设于所述连接部12外侧，且绕所述连接部12的轴向旋转。
[0026]所述连接部12外侧设有环形槽13，所述站立机构2上固定设有轴向固定结构，所述轴向固定结构卡设于所述环形槽13中。本实施例中，轴向固定结构为钉子24，钉子24穿过转轮轴21插入到环形槽13中，以限制连接部12与转轮轴21之间沿其轴向运动，进而限制本体结构I与站立机构2之间的轴向运动，同时保证两者间相对转动。
[0027]所述连接部12上设有供气管穿过的通孔14，该通孔14沿所述连接部12的轴向设置，所述主壳体11的底部也设有供气管穿过的通孔15，所述推进气管和转向气管通过所述连接部12上的通孔14进入所述主壳体11内，再经所述主壳体11底部的通孔15连接至所述主壳体11的外侧，所述气囊气管经所述连接部12上的通孔14连接至所述主壳体11内。气囊气管、推进气管、转向气管、冲刷气管等在中空区域16集中再分别通向其他区域。
[0028]请参考图2和图3，所述站立机构2包括了一个中空的转轮轴21和垂直设于所述转轮轴21外侧的叶片，所述转轮轴21套设于所述本体结构I的两端，且所述转轮轴21的轴线与所述本体结构I的轴线重合。
[0029]所述叶片的数量为四个，四个所述叶片均匀分布于所述转轮轴21外侧。
[0030]其中两个相邻的所述叶片23为实心的，另两个相邻的所述叶片22为空心，实心的所述叶片23的厚度沿连接转轮轴21的一端到另一端的方向由薄变厚。
[0031]请参考图4，所述机械手结构3包括了气压缸31、活塞杆32、两个吸铁石33、两个支架35和两个曲杆34，所述活塞杆32沿所述气压缸31做直线移动，所述气压缸31通过气压缸气管与所述气泵连接，当然，气压缸气管也通过通孔14进入到主壳体11，进而进入到气压缸31，气压缸气管上也设有开关阀，两个所述支架35与所述本体结构I固定连接，两个所述曲杆34的杆身分别与两个所述支架35铰接，两个所述曲杆34相对设置，且两个所述曲杆34的旋转轴心平行，两个所述吸铁石33分别设于两个所述曲杆34的一端，闭合状态时，两个所述吸铁石33相吸闭合，打开状态时，通过所述活塞杆32的直线移动推动两个所述曲杆34的另一端，进而使得两个所述曲杆34旋转，最终使得两个所述吸铁石33分开。
[0032]本实施例中,所述本体结构I上还设有摄像头5,所述本体结构I上还设有指示灯4。
[0033]本实施例的水下取物机器人完全由气控制，材料为工程塑料以及铝。结构主要包含一个中空的椭球形状的机器人本体结构1，其中中空部位用于安装气囊以及分配气管，体上开孔防止泥沙堆积在体内；两个安放在机器人主体两侧用于机器人在水下站立的站立机构2，其对称布置，两个转轮轴21都有四个叶片，其中两个叶片22头部到基部宽度不变，且为中空，另外两个实心叶片23为基部到头部逐渐由窄变宽，因此在水中两个实心叶片23 —侧一直在下方，同时两个实心叶片23重量较重，这样保证了两个转轮轴21的重心在几何中心正下方，保证转轮轴21在水底的稳定性，转轮轴21沿轴线开通孔，用于气管进入机器人体内；安放在本体结构I内部的两个相对位置被固定的气囊，其对称布置，以保证浮起时机器人保证平衡；两对用做打捞的机器手结构3，其中，由于吸铁石的作用导致机械手的常态为夹子闭合，当气压缸F端充气时，活塞杆J向前运动，机械手机构3打开。当要打捞的东西为铁制品时，头部的吸铁石可以吸附铁制品，当要打捞的物品为非铁制品时，则用两个曲杆34的夹合抓取物品；安装在机器人身上的摄像头5用于将水下的图像传送至岸上，安装在机器人身体上的显示灯9，其便于岸上的人观察机器人所在位置，方便打捞，用于产生动力的气泵放在岸上，本体结构域站立机构的装配关系为将转轮轴21套在主壳体11两端的连接部12上，此时将钉子24穿过转轮轴21上的孔中，同时卡入环形槽13内，从而限制转轮轴21相对轴线方向的运动。气控的布置为从气泵上连出三根主气管，在岸上将主气管分为5根支气管，分别为气囊气管、推进气管、转向气管、冲刷气管和气压缸气管，并在每跟支气管上安装开关阀，控制充气。气囊气管分为两根二级支气管，分别连到气囊上，用于给两个气囊同时充气，两个二级气管同时充气，保证机器人浮起的平衡；推进气管分为4根二级支气管从主壳体11内部到主壳体11底部,分别通过四个推进块18安放在主体底部对称的四个位置，当着四个气管充气时，产生向前的推力，带动机器人前进，因为四个气管同时充气，且位置在底部的四个角上，从而保证了机器人前进的稳定性；转向气管通过转向块19直接固定在主体底部E的位置，方向为平行于主体底部切与主体轴线的方向垂直，当给该管通气时，气流产生的推力带动机器人前进的头部实现一个方向的转向从而改变机器人的前进方向；气压缸气管分为两根二级支气管分别连在机械手结构3上的气压缸31中，控制机器手的打开与关闭，两根机器手的动作是同步的，因此该两根二级支气管同时充气；冲刷气管通过通孔15连接至主壳体11外侧后不固定，管的长度基本能到达水底，当给该冲刷气管通气时，管在水底摆动，从而吹开水底的淤泥，帮助寻找被打捞物品。
[0034]综上所述，本发明具备以下技术效果:
[0035]1、将水下机器人放入水中，气囊不充气，由于重力作用，机器人落入水底，这时岸边的打捞人员通过安装在机器人上的摄像头观察水底情况。
[0036]I1、根据从摄像头反馈的情况，用岸上的气泵先给控制气囊充气的气管通气，使气囊充气，但不充满，使机器人悬浮在水中，之后对推进气管充气，在水中形成反推力，带动机器人前进，以及对控制转向的转向气管充气控制前进方向，使机器人移动到相应的区域。
[0037]II1、到达观察好的位置后，将气囊中的气抽出，使机器人重新落在水底，之后给排淤泥的冲刷气管充气，将水下的淤泥吹开，确定是否为需要打捞的物品，之后给控制机器手的气阀充气，带动机器手运动，进行打捞，如果为铁制品，则由机械手上的吸铁石将其吸附，若为非铁制品，则由机械手上的网兜套住。
[0038]IV、打捞完成后通过气泵给气囊通气，由气囊产生的浮力将机器人带回水面，工作人员可通过机器人身上的指示灯确定机器人所在位置进行打捞。
【权利要求】
1.一种水下取物机器人，其特征在于:包括本体结构、站立机构、气囊、推进气管、转向气管、机械手结构，以及设于岸上的气泵，两个所述站立机构沿所述本体结构的轴线方向分别设于所述本体结构的两端，所述气囊设于所述本体结构内，所述推进气管和转向气管的进气端均与所述气泵连接，出气端均连接至所述本体结构的外侧，所述推进气管的出气端开口的朝向平行于所述本体结构的轴向，所述转向气管的出气端开口的朝向沿水平向设置，且垂直于所述本体结构的轴向，所述机械手结构安装于所述本体结构上，所述气囊通过气囊气管与所述气泵连接。
2.如权利要求1所述的水下取物机器人，其特征在于:所述本体结构包括主壳体与固定设于所述主壳体两端的圆柱形的连接部，两个所述连接部的轴线与所述本体结构的轴线重合，所述站立机构套设于所述连接部外侧，且绕所述连接部的轴向旋转。
3.如权利要求2所述的水下取物机器人，其特征在于:所述连接部外侧设有环形槽，所述站立机构上固定设有轴向固定结构，所述轴向固定结构卡设于所述环形槽中。
4.如权利要求2所述的水下取物机器人，其特征在于:所述连接部上设有供气管穿过的通孔，该通孔沿所述连接部的轴向设置，所述主壳体的底部也设有供气管穿过的通孔，所述推进气管和转向气管通过所述连接部上的通孔进入所述主壳体内，再经所述主壳体底部的通孔连接至所述主壳体的外侧，所述气囊气管经所述连接部上的通孔连接至所述主壳体内。
5.如权利要求1所述的水下取物机器人，其特征在于:所述站立机构包括了一个中空的转轮轴和垂直设于所述转轮轴外侧的叶片，所述转轮轴套设于所述本体结构的两端，且所述转轮轴的轴线与所述本体结构的轴线重合。
6.如权利要求5所述的水下取物机器人，其特征在于:所述叶片的数量为四个，四个所述叶片均匀分布于所述转轮轴外侧。
7.如权利要求6所述的水下取物机器人，其特征在于:其中两个相邻的所述叶片为实心的，另两个相邻的所述叶片为空心，实心的所述叶片的厚度沿连接转轮轴的一端到另一端的方向由薄变厚。
8.如权利要求1所述的水下取物机器人，其特征在于:所述机械手结构包括了气压缸、活塞杆、两个吸铁石、两个支架和两个曲杆，所述活塞杆沿所述气压缸做直线移动，所述气压缸通过气压缸气管与所述气泵连接，两个所述支架与所述本体结构固定连接，两个所述曲杆的杆身分别与两个所述支架铰接，两个所述曲杆相对设置，且两个所述曲杆的旋转轴心平行，两个所述吸铁石分别设于两个所述曲杆的一端，闭合状态时，两个所述吸铁石相吸闭合，打开状态时，通过所述活塞杆的直线移动推动两个所述曲杆的另一端，进而使得两个所述曲杆旋转，最终使得两个所述吸铁石分开。
9.如权利要求1所述的水下取物机器人，其特征在于:所述本体结构上还设有摄像头。
10.如权利要求1所述的水下取物机器人，其特征在于:所述本体结构上还设有指示灯。
【文档编号】B63C11/00GK104149949SQ201410398417
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月13日 优先权日:2014年8月13日
【发明者】李晓东, 周黎明, 辛绍杰 申请人:上海电机学院