一种可拓展的水下机器人的制作方法

本申请涉及机器人领域，具体为一种可拓展的水下机器人。

背景技术：

水下机器人（ROV）是一种可在水下移动、具有感知系统、通过遥控或自主操作方式、使用机械手或其他工具代替或辅助人去完成水下作业任务的机电一体化智能装置。水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人是人类认识海洋、开发海洋重要的工具。

根据水下机器人发展现状分析，1. 水下机器人制作成本高，针对于不同任务需要不同的执行装置完成，并且水下机器人的可拓展性小，在针对不同作业情况来增加执行装置难度较高。2. 多数水下机器人的电路舱采用圆柱形舱桶式布局，不仅浪费空间，在反复拆卸后法兰的密封圈会产生老损现象导致电路舱漏水，而且执行装置需要在舱桶外围添加；这种布局使机器笨重，电路舱的可靠性无法得到长时间的保证而且在不扩大机器体积的情况下无法对执行装置进行保护。3. 机器人在水中的稳定性会很大程度上影响水下作业效率，水下机器人的浮力装置是一体的，根据需要完成的任务增加或减少执行装置时会改变水下机器人的重力和重心，这样会打破水下机器人在水中的平稳悬浮状态，使得水下机器人整体偏沉或偏浮，也造成了机器在水下不是水平状态，减小了水下作业效率。4. 由于水下机器人的工作环境限制，使水下机器人对功率要求较高，根据简单的任务机器人的多推进器的布局不仅成为一种赘余设计而且浪费了较多功率。

技术实现要素：

针对上述问题，本申请所要解决的技术问题是提供一种可拓展的水下机器人，目的在于提高水下机器人各种结构的可拓展性，使得机器人有更大的发展空间。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本申请是通过以下技术方案实现：

一种可拓展的水下机器人，采用分层式布局，包括侧板，第一功能板，第二功能板，垂直推进器以及浮力装置，所述两个侧板对立平行放置，侧板表面设有标准安装孔，中间部分设有窗型漏洞，上方设有光轴；第一层放置浮力装置，所述浮力设置之间设有垂直推进器；第二层为电路模块和水平推进器，安装在第一功能板上，所述第一功能板中间有两个椭圆形导水孔，所述电路模块包括主控电路舱和执行电路舱，所述主控电路舱和执行电路舱的边角处都设有电路舱安装孔；第三层为执行装置的第二功能板，所述第二功能板水平放置，表面设有长条标准安装孔，中间部分有两个椭圆形导水孔，两侧设有功能板标准安装孔。

进一步地，所述电路采用模块化布局，对主控电路舱和执行电路舱进行灌胶，灌胶的材料为环氧树脂。

进一步地，所述主控电路舱上设有母头防水插座；所述执行电路舱一端设有母头防水插座，另一端设有延长线和公头防水接头。这样设计不仅节约了大量空间，也保证了电路舱的可更换性；执行部分采用总线通信，使得增加执行装置时只需要将相应模块接入电路即可。

进一步地，所述浮力装置包括碳纤维外壳，内置浮力块，所述碳纤维外壳顶部设有端浮力板以及长方体浮力板，所述碳纤维外壳内部为格状空间布局，内部网格放置浮力材料。

进一步地，所述浮力装置的上边界处有浮力板固定环，穿过光轴并用防滑螺母将光轴两端螺纹固定，浮力装置的下边界处有浮力板固定孔，所述浮力装置固定在铝型材上，这样方便更新推进器的布局。

进一步地，根据垂直推进器的个数是4或者2，选择安装多少浮力装置以及每个浮力装置的位置：当推进器为4个时，将中间两个长方体浮力板去掉，两个端浮力板移到中间；需要改变浮力时，拧下螺丝翻转碳纤维外壳，加入浮力块。

有益效果：

1.侧板和功能板的设计可增加机器人的可拓展型，方便增加或减少执行装置。

2.分层设计使机器人在水下运行速率更高，减少了功率的损耗。

3.更换电路舱，大大增加了机器人的使用寿命，减小了因为电路部分造成的困扰；电路部分采用总线通信，增加了电路的可拓展性。

4.浮力装置使我们可以任意调整浮力与浮心，使机器人在水中处于平稳悬浮状态，增加了浮力的可拓展性。

5.机器顶部的结构使机器人可以任意改变浮力装置的个数和位置，并且翻转浮力装置；改变垂直推进器的个数，减小功率，增加了机器的可拓展性。

附图说明

图1是本申请的结构示意图；

图2是本申请的右视图；

图3是本申请的俯视图；

图4是本申请主控电路舱的示意图；

图5是本申请执行电路舱的示意图；

图6是本申请浮力板内侧的示意图；

图7是本申请功能板的示意图；

图8是本申请顶部爆炸的示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-端浮力板外壳、2-长方体浮力板外壳、3-光轴连接键、4-光轴、5-防滑螺母、6-浮力板固定环、7-铝型材、8-侧板、9-执行电路舱、10-导水孔、11-特定功能板、12-功能板、13-垂直推进器、14-水平推进器、15-标准安装孔、16-浮力板固定孔、17-环氧树脂、18-电路舱安装孔、19-母头防水插座、20-主控电路舱、21-延长线、22-公头防水接头、23-内部网格、24-功能板标准安装孔、25-长条标准安装孔。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而

不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

如图1~8所示的一种可拓展的水下机器人，采用分层式布局，包括侧板8，第一功能板11，第二功能板12，垂直推进器13以及浮力装置，两个侧板8对立平行放置，侧板8表面设有标准安装孔15，中间部分设有窗型漏洞，上方设有光轴4；第一层放置浮力装置，所述浮力设置之间设有垂直推进器13；第二层为电路模块和水平推进器14，安装在第一功能板11上，所述第一功能板11中间有两个椭圆形导水孔10，所述电路模块包括主控电路舱20和执行电路舱9，所述主控电路舱20和执行电路舱9的边角处都设有电路舱安装孔18；第三层为执行装置的第二功能板12，所述第二功能板12水平放置，表面设有长条标准安装孔25，中间部分有两个椭圆形导水孔10，两侧设有功能板标准安装孔24。

本实施例的具体应用为，为了方便执行装置的安装，两个带有标准安装孔15侧板8竖直放置，第二功能板12水平放置，增加了机器的可扩展性。机器采用分层式布局，第一层为垂直推进器13和浮力装置，第二层为电路模块和水平推进器14，安装在第一功能板11上。第三层为执行装置的第二功能板12，可以根据水下作业安装执行装置，也可根据需要选择安装多层第二功能板12。侧板8中间部分有窗型漏空，上方的标准安装孔15用来对垂直推进器13进行任意位置的固定，两侧和下方的标准安装孔15用来固定第二功能板12或者执行装置。第二层特定功能板11用来安装水平推进器14和模块化电路舱，中间有两个椭圆形导水孔10，减小机器在行驶中水流的影响。第三层功能板设有长条标准安装孔25用来安装执行机构，例如摄像头，水下探照灯，机械臂等。长条标准安装孔25使得执行装置的安装位置具有多样性。

为了优化机器人的布局，提高电路舱的可靠性，增加机器在水中的速度与可控性，舍弃圆柱形舱桶，电路部分采用了模块化布局。由于水下机器人的主控板是不需要针对不同的水下作业来更换的而控制执行装置的模块需要改变，所以我们将电路分为两部分：主控电路舱20与执行电路舱9。根据各部分电路模块的形状设计了相应的电路舱，将模块放入电路舱后用环氧树脂17进行灌胶防水处理，电路舱留有防水接头，这样设计不仅节约了大量空间，也保证了电路舱的可更换性。执行部分采用总线通信，执行电路舱9的一端设有母头防水插座19，另一端为延长线21和公头防水接头22，这样的设计使得增加执行装置时只需要将相应模块接入电路即可。

为了可更变机器在水中的浮力和浮心位置，设计了一种浮力装置，该装置由两部分组成：碳纤维外壳和内置浮力块。外壳内部为格状空间布局，可以根据需要在对应的内部网格23内添加浮力材料，已达到机器在水中的平稳悬浮状态。

为了方便更新推进器的布局，设计了一种可以临时更换，方便拆卸浮力装置的结构：在机器人两个侧板8的上方安装光轴4，光轴4两端带有螺纹，浮力装置的上边界处有浮力板固定环6，可以穿过光轴4并且下边界处有浮力板固定孔16。在浮力装置穿过光轴4后用防滑螺母5将光轴4两端固定，浮力板下方固定有铝型材7，可以选择在任意位置固定浮力板。根据垂直推进器13的个数是4个或者2个，可以选择安装多少浮力装置以及每个浮力装置的位置，确定位置后拧紧螺丝固定定位孔。当推进器为4个时，可以将中间两个长方体浮力板2去掉，将两个端浮力板1移到中间即可；需要改变浮力时，拧下螺丝翻转碳纤维外壳，加入浮力块。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。