本实用新型涉及水下设备技术领域，尤其是涉及一种水下机器人。
背景技术：
近年来，随着科学技术水平的不断发展，水下机器人行业迅速崛起，使得水下机器人逐渐在各种水下作业中扮演着日益重要的角色。
现有的水下机器人的动力装置采用两个水平推进电机和一个垂直电机，垂直电机用于水下机器人深度的控制，通过垂直电机的正反转实现水下机器人的垂直上升或者垂直下降；两个水平推进电机起推进作用，通过改变两个水平推进电机的转速差来实现水下机器人航行方向的改变。这种方式虽然能够实现水下机器人位置的升降以及航行方向的改变，但是也存在一个不容忽视的缺点，那就是——水下机器人改变航行状态时对水体的扰动较大，致使水下观测和样品采集的可靠性较差。
因此，亟待设计一种新的水下机器人来改善上述问题。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种水下机器人，以缓解现有技术中存在的水下机器人改变航行状态时对水体的扰动较大，致使水下观测和样品采集的可靠性较差的技术问题。
本实用新型提供的水下机器人包括机器人本体、方向舵、左升降舵、右升降舵、左舵机、右舵机以及方向舵机，所述方向舵设置于所述机器人本体的上端，用于在所述方向舵机的驱动下改变所述水下机器人的航行方向；所述左升降舵和所述右升降舵间隔设置于所述机器人本体的尾端，用于在对应的所述左舵机或者所述右舵机的驱动下控制所述水下机器人上浮或者下潜；所述左舵机、所述右舵机和所述方向舵机均设置于所述机器人本体的内部；
所述机器人本体尾端的中部设置有螺旋桨，所述螺旋桨用于在推进电机的驱动下推动所述水下机器人前进；所述左升降舵和所述右升降舵各位于所述螺旋桨的一侧。
进一步的，所述方向舵设置于所述机器人本体宽度方向上的中部，且所述方向舵靠近所述机器人本体的尾端。
进一步的，所述方向舵通过第一枢转轴设置于所述机器人本体的上端，所述第一枢转轴竖直设置，所述方向舵位于所述机器人本体的尾端与所述第一枢转轴之间。
进一步的，所述方向舵的厚度沿远离所述第一枢转轴的方向逐渐减小。
进一步的，所述左升降舵和所述右升降舵关于所述螺旋桨对称设置。
进一步的，所述左升降舵通过水平设置的第二枢转轴设置于所述机器人本体的尾端。
进一步的，所述左升降舵的厚度沿远离所述第二枢转轴的方向逐渐减小，所述右升降舵的结构与所述左升降舵的结构相同。
进一步的，所述方向舵包括第一舵面和第二舵面，所述第一舵面固设于所述第一枢转轴上，所述第二舵面与所述第一舵面远离所述第一枢转轴的一端枢接；
所述方向舵处于第一状态时，所述第二舵面叠设于所述第一舵面上并与所述第一舵面可拆卸式固定连接；所述方向舵处于第二状态时，所述第二舵面与所述第一舵面并排设置并与所述第一舵面可拆卸式固定连接。
进一步的，所述左升降舵包括第三舵面和第四舵面，所述第三舵面固设于所述第二枢转轴上，所述第四舵面与所述第三舵面远离所述第二枢转轴的一端枢接；
所述左升降舵处于第一状态时，所述第四舵面叠设于所述第三舵面上并与所述第三舵面可拆卸式固定连接；所述左升降舵处于第二状态时，所述第四舵面与所述第三舵面并排设置并与所述第三舵面可拆卸式固定连接；
所述右升降舵的结构与所述左升降舵的结构相同。
进一步的，所述螺旋桨为一个或者间隔设置的两个。
本实用新型提供的水下机器人与现有技术相比的有益效果为：
本实用新型提供的水下机器人包括机器人本体、方向舵、左升降舵、右升降舵、左舵机、右舵机以及方向舵机，通过左舵机驱动左升降舵，通过右舵机驱动右升降舵，从而实现水下机器人的上浮或者下潜；通过方向舵机驱动升降舵，实现水下机器人航行方向的改变，通过舵面的偏转改变水下机器人的航行状态，对水体的扰动更小，有利于提高水下观测和样品采集的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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的附图。
图1为本实用新型实施例提供的水下机器人的整体结构示意图；
图2为图1所示的水下机器人的俯视图；
图3为图1所示的水下机器人的主视图；
图4为本实用新型实施例提供的另一种水下机器人的主视图；
图5为本实用新型实施例提供的水下机器人中的方向舵处于第一状态时的结构示意图；
图6为本实用新型实施例提供的水下机器人中的方向舵处于第二状态时的结构示意图。
图标：1－机器人本体；2－方向舵；3－左升降舵；4－右升降舵；5－螺旋桨；21－第一舵面；22－第二舵面。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1－图4所示，本实施例提供的水下机器人包括机器人本体1、方向舵2、左升降舵3、右升降舵4、左舵机、右舵机以及方向舵机，方向舵2设置于机器人本体1的上端，用于在方向舵机的驱动下改变水下机器人的航行方向。左升降舵3和右升降舵4间隔设置于机器人本体1的尾端，用于在对应的左舵机或者右舵机的驱动下控制水下机器人上浮或者下潜。左舵机、右舵机和方向舵机均设置于机器人本体1的内部。
机器人本体1尾端的中部设置有螺旋桨5，螺旋桨5用于在推进电机的驱动下推动水下机器人前进。左升降舵3和右升降舵4各位于螺旋桨5的一侧。
本实施例提供的水下机器人包括机器人本体1、方向舵2、左升降舵3、右升降舵4、左舵机、右舵机以及方向舵机，通过左舵机驱动左升降舵3，通过右舵机驱动右升降舵4，从而实现水下机器人的上浮或者下潜；通过方向舵机驱动升降舵，实现水下机器人航行方向的改变。本实施例提供的水下机器人通过舵面即方向舵2、左升降舵3和右升降舵4的偏转改变水下机器人的航行状态，对水体的扰动更小，有利于提高水下观测和样品采集的可靠性。
具体的，方向舵2设置于机器人本体1的上端，用于在方向舵机的驱动下改变水下机器人的航行方向，可以是方向舵2通过方向连杆或者方向齿轮与方向舵机连接，并能够在方向舵机的驱动下偏转，进而改变水下机器人的航行方向。
需要说明的是，本实施例中提到的水下机器人的航行方向是指水下机器人在水平面内的航行方向，本实施例中提到的水下机器人的尾端是指水下机器人沿直线推进时，其在航行方向的末端。
同理，左升降舵3和右升降舵4用于在对应的左舵机或者右舵机的驱动下控制水下机器人上浮或者下潜，可以是左升降舵3通过左连杆或者左齿轮与左舵机连接，右升降舵4通过右连杆或者右齿轮与右舵机连接，左升降舵3能够在左舵机的驱动下偏转，右升降舵4能够在右舵机的驱动下偏转。
需要水下机器人上浮时，左升降舵3和右升降舵4在对应的左舵机或者右舵机的驱动下同时向上偏转一定的角度，推进电机驱动螺旋桨5使水下机器人推进，则左升降舵3和右升降舵4会与周围水体产生作用力与反作用力，使得水下机器人的头部(即沿航行方向上的前端)受到一个垂直向上的作用力，水下机器人的尾部受到一个垂直向下的作用力，从而使得水下机器人抬头、上浮。
需要水下机器人下潜时，左升降舵3和右升降舵4在对应的左舵机或者右舵机的驱动下同时向下偏转一定的角度，推进电机驱动螺旋桨5使水下机器人推进，则左升降舵3和右升降舵4会与周围水体产生作用力与反作用力，使得水下机器人的头部受到一个垂直向下的作用力，尾部受到一个垂直向上的作用力，使水下机器人低头、下潜。
需要水下机器人左转(即左旋)时：方向舵2在方向舵机的驱动下左转一定角度，推进电机驱动螺旋桨5使水下机器人推进，则方向舵2会与周围水体产生作用力与反作用力，使得水下机器人头部受到一个水平向左的作用力，尾部受到一个水平向右的作用力，使得水下机器人左转。
水下机器人右转(即右旋)：方向舵2在方向舵机的驱动下右转一定角度，推进电机驱动螺旋桨5使水下机器人推进，则方向舵2会与周围水体产生作用力与反作用力，使得水下机器人的头部受到一个水平向右的作用力，水下机器人尾部受到一个水平向左的作用力，使得水下机器人右转。
进一步的，水下机器人改变航行姿态时可以是姿态传感器感知航行器姿态，并把姿态信息发送给控制器，控制器根据遥控器指令进行融合计算，把控制PWM信号发送给对应的舵机，舵机带动对应的舵面，从而实现平衡与姿态的改变。例如：机器人本体1内的水深传感器采集水下机器人的深度数据传给机器人本体1内的控制器，控制器根据遥控器指令计算出深度期望值，并与当前深度数据对比计算然后发送控制指令给左舵机和右舵机，左舵机和右舵机驱动对应的左升降舵3和右升降舵4偏转，使得航行器抬头或者低头运动，实现航行器上浮或下潜。
具体的，水下机器人在水下航行，通过机器人本体1尾部的推进电机带动螺旋桨5进行推进，若需要水下机器人上浮，则遥控器发送上升指令给控制器，控制器接受到指令根据水下机器人当前深度计算出期望到达的深度和需要左舵机和右舵机偏转的角度，然后发射指令给左舵机和右舵机，使左升降舵3和右升降舵4向上偏转指定的角度，上翘左升降舵3和右升降舵4的表面形成对水流的阻碍面，由于作用力与反作用力，使得水下机器人的头部受到一个向上的作用力，的尾部受到一个向下的作用力，水下机器人抬头运动，水下机器人上浮。
水下机器人需要左转时，方向舵2向左转动一定角度，对于左侧面的水流形成阻碍，由于作用力与反作用力使得水下机器人的头部向左偏转，实现左转弯运动。
如图1和图2所示，本实施例中，方向舵2可以设置于机器人本体1宽度方向上的中部，且方向舵2靠近机器人本体1的尾端。
需要说明的是，本实施中提到的机器人本体1的宽度方向是指水下机器人沿直线航行时，与其航行方向垂直的方向。
如图1所示，本实施例中，方向舵2可以通过第一枢转轴设置于机器人本体1的上端，第一枢转轴竖直设置，方向舵2位于机器人本体1的尾端与第一枢转轴之间。
方向舵2通过竖直设置的第一枢转轴设置于机器人本体1的上端，并位于机器人本体1的尾端与第一枢转轴之间，能够在方向舵2偏转改变水下机器人航行方向时使水下机器人的姿态更加平稳。
作为一种替换方式，方向舵2还可以设置于机器人本体1上端的其他位置，也可以通过竖直设置的枢转轴设置于机器人本体1的下端相应的位置，只要能够在方向舵2偏转时，使水下机器人向预定方向偏转即可。
如图1所示，本实施例中，方向舵2的厚度可以沿远离第一枢转轴的方向逐渐减小。
本实施例中，左升降舵3和右升降舵4可以关于螺旋桨5对称设置。
左升降舵3和右升降舵4关于螺旋桨5对称设置，有利于提高水下航行器上浮或者下潜时的姿态的稳定性。
如图1所示，本实施例中，左升降舵3可以通过水平设置的第二枢转轴设置于机器人本体1的尾端。右升降舵4与左升降舵3关于螺旋桨5对称设置，即右升降舵4也通过水平设置的枢转轴设置于机器人本体1的尾端。
本实施例中，左升降舵3的厚度可以沿远离第二枢转轴的方向逐渐减小，右升降舵4的结构与左升降舵3的结构相同。
如图5和图6所示，本实施例中，方向舵2可以包括第一舵面21和第二舵面22，第一舵面21固设于第一枢转轴上，第二舵面22与第一舵面21远离第一枢转轴的一端枢接。
方向舵2处于第一状态时，第二舵面22叠设于第一舵面21上并与第一舵面21可拆卸式固定连接。方向舵2处于第二状态时，第二舵面22与第一舵面21并排设置并与第一舵面21可拆卸式固定连接。
方向舵2包括枢接在一起的第一舵面21和第二舵面22，当方向舵2处于第二状态时其在水下机器人改变航向时能够提供更大的动力，从而使得使用本实施例提供的水下机器人作业时，使用者可以根据实际需要选择使方向舵2处于上述第一状态或者第二状态，使本实施例提供的水下机器人的适用范围更广。
具体的，方向舵2处于第一状态和第二状态时第二舵面22与第一舵面21之间的可拆卸式固定连接均可以是螺栓连接。
本实施例中，左升降舵3可以包括第三舵面和第四舵面，第三舵面固设于第二枢转轴上，第四舵面与第三舵面远离第二枢转轴的一端枢接。
左升降舵3处于第一状态时，第四舵面叠设于第三舵面上并与第三舵面可拆卸式固定连接。左升降舵3处于第二状态时，第四舵面与第三舵面并排设置并与第三舵面可拆卸式固定连接。
左升降舵3包括枢接在一起的第三舵面和第四舵面，当左升降舵3处于第二状态时其在水下机器人改变上浮或者下潜时能够提供更大的动力，从而使得使用本实施例提供的水下机器人作业时，使用者可以根据实际需要选择使左升降舵3处于上述第一状态或者第二状态，使本实施例提供的水下机器人的适用范围更广。
具体的，左升降舵3处于第一状态和第二状态时第三舵面与第四舵面之间的可拆卸式固定连接均可以是螺栓连接。
右升降舵4的结构与左升降舵3的结构相同，故此处不再重复说明。
如图3和图4所示，本实施例中，螺旋桨5可以为一个或者间隔设置的两个。
现有技术中通过电机驱动螺旋桨5来改变水下机器人航行方向、控制水下机器人上浮或者下潜时，需要电机持续的运转才能够改变水下机器人的航行姿态，而采用本实施例提供的舵面控制的方式则能够在只安装一个或者2个推进电机的情况下，对水下机器人的航行姿态进行控制，可见本实施例提供的水下机器人能够更有利于降低功耗、提高、效率，增加航时。例如：现有技术中电机驱动方式如使用2808电机，700KV，工作电压12V，单个电机的平均工作电流为15A左右，3个电机平均工作电流达18A，功率为：16v*15A*＝720W；转弯、上升和下降时功率更大。舵面控制方式如使用FUTABAS3010舵机，单个推进电机(2808电机，700KV)平均工作电流20A，电压12V；舵机平均工作电流为0.3A，电压5V，共3个舵机，总功率为：(20A*16V)+(0.3*5V)*3＝324.5W，明显低于电机驱动的方式。
此外，水下机器人航行的过程中，由于水体复杂，泥沙、石子和水草等会经常性卷入电机，电机的数量越多，卷入杂物导致堵转的几率越大，危险性越高，而舵面会降低缠绕水草以及泥沙堵转的危险。电机驱动方式，如果一个电机出现故障，无法进行正常运作；而舵面控制的方式其中一个舵面失效可以通过其他几个舵面组合的方式实现运动控制，例如：方向舵2失效，要实现左转，则可通过调节左升降舵3上翘，右升降舵4下沉的方式实现。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。