全方位水下监测机器人的制作方法

本发明涉及水下机械设备领域，具体是指一种全方位水下监测机器人。

背景技术：

近年来，随着经济的发展，水上桥梁等工程越来越多地投入建设，桥梁建设过程中普遍采用沉井的方式建筑水下桥墩，水下桥墩建设工程量大、工程技术要求高、工程环境影响因素复杂，所以在工程施工过程中需要对沉井内外进行全方位的监测，做到问题早发现，早修复，保证施工的安全有效进行，水下机器人被广泛用于水下环境监测，工程进度及质量监测等，中国专利cn207423824u公开了一种用于水下垂直面冲刷缺陷检测的装置，其特征在于：所述的装置包含搭载平台、云台以及检测设备；所述的搭载平台为遥控无人潜水器，所述的搭载平台包含框架、浮力块、推进器以及控制系统；所述的云台为机械旋转云台，所述的检测设备包含光学摄像机和三维成像声呐，所述的搭载平台，其框架两侧设有竖直的侧栏，中间设有水平的隔板架，所述的框架，其隔板架之上还固定有控制系统，所述的控制系统设置在机械旋转云台与浮力块之间，所述的控制系统与机械旋转云台、检测设备以及推进器通过线缆电连接，所述的机械旋转云台能够水平旋转180°，机械旋转云台的上部设有能够竖直旋转360°的旋转臂，使用时，水上的控制系统通过一定长度的脐带缆将电力和控制信号传到水下机器人，并将数据信号上传控制系统并输出，检测设备能够实现上下检测仰角的调整，确保进行水下水平扫描和360°球形扫描，上述专利的不足：检测设备的位置不能移动，扫描范围受限，而且在需要进行不同高度或深度的监测时需要整个装置移动，操作不方便，操作人员将整个装置移到特定位置后，根据声呐扫描影像，在确定位置是否对，然后在根据声呐扫描影像反馈比对，如此需要多次移动整个装置的位置，而且整个装置移动不方便，费时费力，增加了电力损耗，工作效率低。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术不足，提供一种检测设备可单独调节可置于机架上方或机架前方或机架下方、调节方便、取景稳定、成本低、工作效率高的全方位水下监测机器人。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种全方位水下监测机器人，包括机架，所述机架上设有电气舱和检测设备，所述电气舱内设有控制系统，所述控制系统经电缆与水上控制箱相连接，其特征在于：所述机架上设有检测设备驱动机构，所述检测设备驱动机构一端与机架连接，另一端与检测设备连接，所述检测设备经检测设备驱动机构驱动可伸出机架置于机架上方或机架前方或机架下方，以利于在需要进行不同高度或深度的监测时，检测设备位置可调节，操作方便，取景稳定。

本发明所述检测设备驱动机构包括第一套筒、第二套筒、连接架、第一驱动电机和第一旋转轴，所述第一套筒和第二套筒间隔设置，所述第一套筒和第二套筒之间设有连接架，所述第一套筒外壁与机架固定连接，所述第一套筒内设有第一驱动电机，所述第一套筒两端分别设有第一旋转轴，所述第一套筒一端的第一旋转轴与第一驱动电机的输出轴固定连接，所述第一旋转轴一端经轴承、轴承座与第一套筒内壁密封连接，第一旋转轴另一端与连接架一端固定连接，所述连接架另一端与第二套筒一端固定连接，所述第二套筒另一端与检测设备固定连接，所述第一驱动电机与第一套筒内壁固定连接，所述第一驱动电机与控制系统相连接，以利于第一电机驱动第一旋转轴水平旋转，第一旋转轴带动连接架水平旋转，连接架与第二套筒固定连接，第二套筒又与检测设备固定连接，故通过第一旋转轴的旋转可带动检测设备以第一套筒为中心水平旋转，检测设备向上可置于机架上方，向下可置于机架下方，如此，不需要移动机器人，既可以改变检测设备的位置。

本发明所述第二套筒上设有旋转机构，所述旋转机构包括第二驱动电机和第二旋转轴，所述第二驱动电机置于第二套筒内并与第二套筒内壁固定连接，所述第二驱动电机与控制系统相连接，所述第二旋转轴与第二驱动电机的输出轴固定连接，所述第二旋转轴一端经轴承、轴承座与第二套筒内壁密封连接，另一端穿出第二套筒与检测设备固定连接，以利于通过第二驱动电机驱动第二旋转轴旋转，进而带动检测设备旋转，实现检测设备的360°旋转扫描。

本发明所述第二套筒和检测设备之间设有检测设备俯仰调节机构，所述检测设备俯仰调节机构包括第三套筒、连接座、第三驱动电机、第三旋转轴和连接板，所述第三套筒外壁经连接座与第二旋转轴固定连接，所述第三套筒和检测设备之间设有连接板，所述第三套筒内设有第三驱动电机，所述第三套筒两端设有第三旋转轴，所述第三旋转轴经轴承、轴承座与第三套筒内壁密封连接，所述第三套筒一端的第三旋转轴与第三驱动电机的输出轴固定连接，所述第三驱动电机与第三套筒内壁固定连接，所述第三驱动电机与控制系统相连接，所述连接板呈u型，所述第三套筒置于连接板两端之间，所述第三套筒两端的第三旋转轴与连接板固定连接，所述连接板中间与检测设备固定连接，以利于通过检测设备俯仰调节机构实现检测设备-90°-90°的旋转。

本发明所述第二旋转轴呈空心状，所述第二旋转轴内设有滑环，所述第二套筒上固定设有接线插头，所述第三套筒外壁上设有线缆穿孔，所述滑环置于第二旋转轴内并与第二旋转轴固定连接，所述滑环一端的引线穿过线缆穿孔与第三驱动电机相连接，滑环另一端的引线穿出第二旋转轴经接线插头与控制系统相连接，以利于滑环为第三驱动电机供电，避免线缆置于机架外部造成缠绕现象。

本发明所述第二套筒内设有第二驱动电机旋转角度检测机构，所述第二驱动电机旋转角度检测机构包括主动齿轮、从动齿轮、角度传感器齿轮、旋转角度传感器和连接轴，所述主动齿轮与第二驱动电机输出轴固定连接，所述主动齿轮与从动齿轮啮合，所述从动齿轮与角度传感器齿轮啮合，所述从动齿轮与第二旋转轴固定连接，所述角度传感器齿轮与旋转角度传感器上连接轴固定连接，所述旋转角度传感器与第二套筒内壁固定连接，所述旋转角度传感器与控制系统相连接，以利于通过旋转角度传感器时时监测第二驱动电机的旋转角度。

本发明所述第一套筒内和第三套筒内分别设有电机旋转角度检测机构，所述电机旋转角度检测机构包括角度传感器、传感器固定筒和连接轴，所述角度传感器经传感器固定筒与第一套筒内壁或第三套筒内壁固定连接，所述角度传感器的连接轴与第一旋转轴或者第三旋转轴固定连接，所述角度传感器与控制系统相连接，以利于通过角度传感器时时监测第一电机和第三驱动电机的旋转角度。

本发明所述机架上设有配重块，以利于通过配重块来平衡机器人。

本发明所述机架上设有配重平衡机构，所述配重平衡机构包括配重块、丝杆和配重电机，所述配重电机与机架固定连接，所述丝杆与配重电机的输出轴固定连接，所述丝杆上设有配重块，所述配重块套在丝杆上并与丝杆螺纹连接，以利于通过丝杆旋转带动配重块移动，调整机器人的平衡。

本发明丝杆上设有丝杆保护壳，所述丝杆保护壳呈筒状，一端封闭，丝杆保护壳另一端穿过丝杆和配重块与配重电机固定连接，所述配重块上设有导向滑块，所述丝杆保护壳上设有与导向滑块相配合的导向滑槽，以利于通过丝杆保护壳保护丝杆，同时通过导向滑块和导向滑槽导向配重块，方便配重块的移动。

本发明所述检测设备驱动机构位于机架中间，所述检测设备驱动机构一侧的机架上固定有配重块或配重平衡机构，检测设备驱动机构另一侧的机架上端和下端分别设有供检测设备驱动机构和检测设备伸出的开口，以利于通过开口方便检测设备驱动机构带动检测设备伸出机架置于机架上方或机架前方或机架下方。

本发明所述机架上设有推进器、浮体、摄像机和照明灯，所述检测设备为声呐，所述推进器、摄像机、照明灯和声呐分别与控制系统相连接，以利于通过推进器实现机器人前进、后退、左右转艏、上浮、下沉等动作，通过声呐扫描和监测，通过照明灯照明，摄像机拍摄水下影像。

本发明所述机架上设有吊装架，所述吊装架下端与机架固定连接，以利于方便机器人整体吊装。

本发明由于采用上述结构，具有检测设备可单独调节可置于机架上方或机架前方或机架下方、调节方便、取景稳定、成本低、工作效率高等优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中机架剖开的一个角度结构示意图。

图3是本发明中机架剖开的另一个角度结构示意图。

图4是本发明中第一套筒的剖视图。

图5是本发明中第二套筒的剖视图。

图6是本发明图5中a处放大图。

图7是本发明中第三套筒的剖视图。

图8是本发明中配重结构去掉丝杆保护壳的结构示意图。

图9是本发明使用时，检测设备旋转至机架上方的示意图。

图10是本发明使用时，检测设备旋转至机架下方的示意图。

图中：机架1、电气舱2、推进器3、浮体4、检测设备6、检测设备驱动机构7、第一套筒8、第二套筒9、连接架10、第一驱动电机11、第一旋转轴12、旋转机构13、第二驱动电机14、第二旋转轴15、检测设备俯仰调节机构16、第三套筒17、连接座18、第三驱动电机19、第三旋转轴20、连接板21、滑环22、接线插头23、线缆穿孔24、第二驱动电机旋转角度检测机构25、主动齿轮26、从动齿轮27、角度传感器齿轮28、旋转角度传感器29、电机旋转角度检测机构30、角度传感器31、传感器固定筒32、配重平衡机构33、配重块34、丝杆35、配重电机36、丝杆保护壳37、导向滑块38、导向滑槽39、开口40、摄像机41、照明灯42、吊装架43。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

一种全方位水下监测机器人，包括机架1，所述机架1上设有电气舱2和检测设备6，所述电气舱2内设有控制系统，所述控制系统经电缆与水上控制箱相连接，其特征在于：所述机架1上设有检测设备驱动机构7，所述检测设备驱动机构7一端与机架1连接，另一端与检测设备6连接，所述检测设备6经检测设备驱动机构7驱动可伸出机架1置于机架1上方或机架1前方或机架1下方，以利于在需要进行不同高度或深度的监测时，检测设备位置可调节，操作方便，取景稳定。

本发明所述检测设备驱动机构7包括第一套筒8、第二套筒9、连接架10、第一驱动电机11和第一旋转轴12，所述第一套筒8和第二套筒9间隔设置，所述第一套筒8和第二套筒9之间设有连接架10，所述第一套筒8外壁与机架1固定连接，所述第一套筒8内设有第一驱动电机11，所述第一套筒8两端分别设有第一旋转轴12，所述第一套筒8一端的第一旋转轴12与第一驱动电机11的输出轴固定连接，所述第一旋转轴12一端经轴承、轴承座与第一套筒8内壁密封连接，第一旋转轴12另一端与连接架10一端固定连接，所述连接架10另一端与第二套筒9一端固定连接，所述第二套筒9另一端与检测设备6固定连接，所述第一驱动电机11与第一套筒8内壁固定连接，所述第一驱动电机11与控制系统相连接，以利于第一电机驱动第一旋转轴旋转，第一旋转轴带动连接架旋转，连接架与第二套筒固定连接，第二套筒又与检测设备固定连接，故通过第一旋转轴的旋转可带动检测设备以第一套筒为中心旋转，检测设备向上可置于机架上方，向下可置于机架下方，如此，不需要移动机器人，既可以改变检测设备的位置。

本发明所述第二套筒9上设有旋转机构13，所述旋转机构13包括第二驱动电机14和第二旋转轴15，所述第二驱动电机14置于第二套筒9内并与第二套筒9内壁固定连接，所述第二驱动电机14与控制系统相连接，所述第二旋转轴15与第二驱动电机14的输出轴固定连接，所述第二旋转轴15一端经轴承、轴承座与第二套筒9内壁密封连接，另一端穿出第二套筒9与检测设备6固定连接，以利于通过第二驱动电机驱动第二旋转轴旋转，进而带动检测设备旋转，实现检测设备的360°旋转扫描。

本发明所述第二套筒9和检测设备6之间设有检测设备俯仰调节机构16，所述检测设备俯仰调节机构16包括第三套筒17、连接座18、第三驱动电机19、第三旋转轴20和连接板21，所述第三套筒17外壁经连接座18与第二旋转轴15固定连接，所述第三套筒17和检测设备6之间设有连接板21，所述第三套筒17内设有第三驱动电机19，所述第三套筒17两端设有第三旋转轴20，所述第三旋转轴20经轴承、轴承座与第三套筒17内壁密封连接，所述第三套筒17一端的第三旋转轴20与第三驱动电机19的输出轴固定连接，所述第三驱动电机19与第三套筒17内壁固定连接，所述第三驱动电机19与控制系统相连接，所述连接板21呈u型，所述第三套筒17置于连接板21两端之间，所述第三套筒17两端的第三旋转轴20与连接板21固定连接，所述连接板21中间与检测设备6固定连接，以利于通过检测设备俯仰调节机构实现检测设备-90°-90°的旋转。

本发明所述第二旋转轴15呈空心状，所述第二旋转轴15内设有滑环22，所述第二套筒9上固定设有接线插头23，所述第三套筒17外壁上设有线缆穿孔24，所述滑环22置于第二旋转轴15内并与第二旋转轴15固定连接，所述滑环22一端的引线穿过线缆穿孔24与第三驱动电机19相连接，滑环22另一端的引线穿出第二旋转轴15经接线插头23与控制系统相连接，以利于滑环为第三驱动电机供电，避免线缆置于机架外部造成缠绕现象。

本发明所述第二套筒9内设有第二驱动电机旋转角度检测机构25，所述第二驱动电机旋转角度检测机构25包括主动齿轮26、从动齿轮27、角度传感器齿轮28、旋转角度传感器29和连接轴，所述主动齿轮26与第二驱动电机14输出轴固定连接，所述主动齿轮26与从动齿轮27啮合，所述从动齿轮27与角度传感器齿轮28啮合，所述从动齿轮27与第二旋转轴15固定连接，所述角度传感器齿轮28与旋转角度传感器29上连接轴固定连接，所述旋转角度传感器29与第二套筒9内壁固定连接，所述旋转角度传感器29与控制系统相连接，以利于通过旋转角度传感器时时监测第二驱动电机的旋转角度。

本发明所述第一套筒8内和第三套筒17内分别设有电机旋转角度检测机构30，所述电机旋转角度检测机构30包括角度传感器31、传感器固定筒32和连接轴，所述角度传感器31经传感器固定筒32与第一套筒8内壁或第三套筒17内壁固定连接，所述角度传感器31的连接轴与第一旋转轴12或者第三旋转轴20固定连接，所述角度传感器31与控制系统相连接，以利于通过角度传感器时时监测第一电机和第三驱动电机的旋转角度。

本发明所述机架1上设有配重块，以利于通过配重块来平衡机器人。

本发明所述机架1上设有配重平衡机构33，所述配重平衡机构33包括配重块34、丝杆35和配重电机36，所述配重电机36与机架1固定连接，所述丝杆35与配重电机36的输出轴固定连接，所述丝杆35上设有配重块34，所述配重块34套在丝杆35上并与丝杆35螺纹连接，以利于通过丝杆旋转带动配重块移动，调整机器人的平衡。

本发明丝杆35上设有丝杆保护壳37，所述丝杆保护壳37呈筒状，一端封闭，丝杆保护壳37另一端穿过丝杆35和配重块34与配重电机36固定连接，所述配重块34上设有导向滑块38，所述丝杆保护壳37上设有与导向滑块38相配合的导向滑槽39，以利于通过丝杆保护壳保护丝杆，同时通过导向滑块和导向滑槽导向配重块，方便配重块的移动。

本发明所述检测设备驱动机构7位于机架1中间，所述检测设备驱动机构7一侧的机架1上固定有配重块或配重平衡机构33，检测设备驱动机构7另一侧的机架1上端和下端分别设有供检测设备驱动机构7和检测设备6伸出的开口40，以利于通过开口方便检测设备驱动机构带动检测设备伸出机架置于机架上方或机架前方或机架下方。

本发明所述机架1上设有推进器3、浮体4、摄像机41和照明灯42，所述检测设备6为声呐，所述推进器3、摄像机41、照明灯42和声呐分别与控制系统相连接，以利于通过推进器实现机器人前进、后退、左右转艏、上浮、下沉等动作，通过声呐扫描和监测，通过照明灯照明，摄像机拍摄水下影像。

本发明所述机架1上设有吊装架43，所述吊装架43下端与机架1固定连接，以利于方便机器人整体吊装。

本发明在使用前，首先将本发明、水上控制箱放置在水岸或船上，检测设备处于附图1或附图2或附图3中的水平位置，将本发明与水上控制箱通过电缆连接，也可以将电缆接通缆车在接入水上控制箱，方便控制电缆，然后将本发明投放入水中，利用水上控制箱上的显示屏观察水下情况，利用操作手柄控制本发明在水下的航向，例如前进、后退、左右转艏、上浮、下沉等动作，控制检测设备的旋转角度，具体来说，机架上设置了检测设备驱动机构、旋转机构和检测设备俯仰调节机构，第一套筒内的第一旋转轴可驱动第二套筒和第三套筒及检测设备做-90°~90°旋转，第一旋转轴处于0°水平位置时，如附图1或附图2或附图3，第三旋转轴可带动检测设备做-90°~90°旋转；第一旋转轴旋转至90°位置，如附图9所示，第三旋转轴可带动检测设备做-90°~90°旋转，之后第二旋转轴可带动检测设备做360°旋转，可扫描机器人上面水域中检测设备可视范围内的所有位置；第一旋转轴旋转至-90°位置，如附图10所示，第三旋转轴可带动检测设备做-90°~90°旋转，之后第二旋转轴可带动检测设备做360°旋转，可扫描机器人下面水域中检测设备可视范围内的所有位置，所以机器人同深度的各方向均在扫描范围之内，为了方便调整机器人的重心，在机架上设置配重平衡机构，配重电机带动丝杆旋转，丝杆旋转带动配重块前后移动，调整机器人平衡，相比现有技术，本发明中检测设备可围绕机器人上下旋转，在需要进行不同深度和高度的扫描时，不需要反复调整机器人的位置，只需要通过检测设备驱动机构调整检测设备即可，操作十分方便，而且扫描范围全，取景稳定，大大提高了水下工作效率，节约了电能。

本发明由于采用上述结构，具有检测设备可单独调节可置于机架上方或机架前方或机架下方、调节方便、取景稳定、成本低、工作效率高等优点。