一种六自由度ROV的制作方法

本实用新型属于水下机器人技术领域，特别涉及一种六自由度rov。

背景技术：

rov，即遥控无人潜水器(remoteoperatedvehicle)，功能多种多样，不同类型的rov用于执行不同的任务，被广泛应用于军队、海岸警卫、海事、海关、核电、水电、海洋石油、渔业、海上救助、管线探测和海洋科学研究等各个领域。

现有技术中，普遍的rov上设置有水平推进器，用于为水平移动提供动力，有些设置有竖直推进器，用于为竖直升降移动提供动力，但是现在的rov均不能实现整机在空间中旋转，因此具有灵活度不够的缺点。

技术实现要素：

本实用新型提供一种六自由度rov，用以解决现有技术中的rov使用时不够灵活的技术问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种六自由度rov，包括：

机架和浮材，所述浮材安装在所述机架的顶板上；

垂直推进器，所述垂直推进器安装在所述机架顶板上并用于驱动所述机架在竖直方向内运动，所述垂直推进器的数量为四个，并且四个所述垂直推进器分布于同一矩形的四个顶角处；

水平推进器，所述水平推进器安装在所述机架内并用于驱动所述机架在水平方向内运动，所述水平推进器的数量也是四个，所述机架的四周分别安装一个所述水平推进器。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述机架为矩形框架，所述水平推进器的轴线与所述机架的边线之间呈45°角，并且相邻水平推进器的轴线互相垂直。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述垂直推进器嵌装于所述浮材中。

进一步地，为了更好地实现本实用新型，所述水平推进器和所述垂直推进器均为电动推进设备，所述电动推进设备包括第一电动机、导流罩和叶片，所述叶片安装在所述第一电动机的转轴上，所述导流罩安装在所述第一电动机外壳上并罩在所述叶片外。

进一步地，为了更好地实现本实用新型，所述第一电动机为正反转电动机。

进一步地，为了更好地实现本实用新型，还包括云台和控制器，所述云台安装在所述机架上，所述机架中设有密封舱，所述控制器安装在所述密封舱中，所述云台包括摄影机和照明灯，所述控制器与所述摄影机、照明灯、所述第一电动机均电连接以接收所述摄影机信号并控制所述照明灯以及八个所述第一电动机的工作状态。

进一步地，为了更好地实现本实用新型，所述云台还包括第二电动机、支架、旋转轴和安装座，所述支架安装在所述机架上，所述第二电动机安装在所述支架上，所述旋转轴与所述第二电动机的转轴联动连接且该旋转轴转动插装在所述支架上，所述摄影机和所述照明灯通过所述安装座固接于所述旋转轴上，所述控制器与所述第二电动机电连接以控制所述第二电动机的工作状态。

进一步地，为了更好地实现本实用新型，还包括起吊装置，所述起吊装置安装在所述机架的顶板中心位置并朝上伸出所述浮材。

进一步地，为了更好地实现本实用新型，所述起吊装置包括第一平板、第二平板、圆轴和承力杆，所述第二平板的数量为两块，两块所述第二平板均垂直地设于所述第一平板上且位于所述第一平板上方，并且两块所述第二平板正对且间隔设置，所述圆轴的一端转动插装在其中一块第二平板上，所述圆轴的另一端转动插装在另一块所述第二平板上，所述承力杆的底部设有圆孔，所述圆轴插装在所述圆孔中，并且所述承力杆的中部位置设有与所述承力杆同轴的环形槽；

所述第一平板连接在所述机架的顶板上。

进一步地，为了更好地实现本实用新型，所述机架的顶板下表面设有凹槽，所述凹槽的槽底设有两个通孔，两块所述第二平板分别插装在两个所述通孔内，所述第一平板容纳于所述凹槽中；

上拉时，所述第一平板的上表面与所述凹槽的槽底相抵。

本实用新型相较于现有技术具有以下有益效果：

本实用新型提供的六自由度rov包括机架和浮材，浮材安装在机架的顶板上，从而使得整个六自由度rov能够在水中悬浮，在机架上还安装有四个垂直推进器，并且四个垂直推进器分布在同一矩形的四个顶角处，这样，通过驱动不同的垂直推进器运行，便能实现整个六自由度rov在垂直方向360°旋转的运动，也即驱动六自由度rov垂直升降或者在垂直方向内旋转，在机架的四周分别安装有一个水平推进器，从而驱动六自由度rov在水平方向内直线移动或者360°旋转，采用上述结构，本实施例提供的六自由度rov能够在垂直方向以及水平方向内进行直线移动或者360°旋转，从而在六个自由度上均能实现自由移动，灵活度更高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例中的六自由度rov的结构示意图；

图2是图1所示结构的俯视图；

图3是本实用新型实施例中的水平推进器在机架上的安装结构示意图；

图4是本实用新型实施例中的云台的结构示意图；

图5是本实用新型实施例中的电动推进设备的结构示意图；

图6是本实用新型实施例中的起吊装置的结构示意图；

图7是本实用新型实施例中的顶板的结构示意图；

图8是本实用新型实施例中的起吊装置与顶板的安装结构示意图；

图9是本实用新型实施例中的六自由度rov的控制原理图。

图中：

1-机架；11-顶板；111-凹槽；112-通孔；

2-浮材；

3-垂直推进器；

4-水平推进器；

5-云台；51-摄影机；52-照明灯；53-第二电动机；54-支架；55-旋转轴；56-安装座；

6-起吊装置；61-第一平板；62-第二平板；63-圆轴；64-承力杆；641-环形槽；

7-第一电动机；

8-导流罩；

9-叶片；

10-密封舱；

100-控制器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

实施例1：

本实施例提供一种六自由度rov，也即能够在六个自由度上动作的水下机器人，值得注意的是，本实用新型中所述的rov实际上是水下机器人。

如图1-3所示，该六自由度rov包括机架1和浮材2，其中，机架1为一个矩形框架，其具有顶板11和底板，上述浮材2可以是密度比水小的固体物质，使用浮材2，可以使得整个六自由度rov在空中悬浮，也即浮材2提供的浮力与浮材2以及机架1以及其上的各个部件的重力之和达到平衡。

该六自由度rov还包括垂直推进器3，该垂直推进器3安装在机架1的顶板11上，而且该垂直推进器3的数量为四个，四个垂直推进器3分布于同一矩形的四个顶角处，最佳地，四个垂直推进器3分别安装在矩形框架(也即机架1)顶板11的四个边角处。该垂直推进器3能够产生垂直方向的推力，从而驱使整个六自由度rov在垂直方向上升降，而且，通过控制不同的垂直推进器3运行，便能使得整个六自由度rov能够在垂直方向上进行翻转，比如前仰、后倾、左翻滚、右翻滚等运动。作为本实施例的最佳实施方式，本实施例中的四个垂直推进器3的轴向均与机架1的高度方向轴向同向。当然，作为本实施例的另一种实施方式，本实施例中的四个垂直推进器3的轴向与机架1高度方向的轴向之间具有一定小角度的夹角，也即四个垂直推进器3相对于机架1倾斜安装。

该六自由度rov还包括四个水平推进器4，四个水平推进器4则安装在上述机架1内，并且四个水平推进器4分别位于机架1的四周，最佳地，在机架1的四个顶角处分别安装一个水平推进器4。通过运行不同的水平推进器4，则可以驱动该六自由度rov在水平方向内做直线运动或者360°旋转，比如前进、后退、左移、右移、左转、右转运动。作为本实施例的一种最佳实施方式，本实施例中的水平推进器4的轴线与机架1的边线之间呈45°角，相邻两个水平推进器4的轴向互相垂直。

通过上述结构，本实施例提供的六自由度rov在水中不仅能够升降和平移，而且可以在水平方向以及垂直方向上旋转，也即在六个自由度上能够灵活地运动，灵活度更高。

作为本实施例的一种具体实施方式，本实施例中，在上述机架1的顶板11上设有安装孔，垂直推进器3则安装在安装孔里面并嵌装于浮材2中，但是垂直推进器3的进水端和出水端均突出浮材2，上述水平推进器4则安装在机架1的底板上。

实施例2：

本实施例作为实施例1的一种具体实施方式，本实施例提供的六自由度rov中的水平推进器4和垂直推进器3均是电动推进设备，如图5所示，该电动推进设备包括第一电动机7、导流罩8以及叶片9，叶片9安装在第一电动机7的转轴上，导流罩8安装在第一电动机7的外壳上并罩在叶片9外。导流罩8可以对叶片9进行保护，第一电动机7通电运行时，带动叶片9在导流罩8中转动，从而形成推力。

作为本实施例的一种最佳实施方式，本实施例中的第一电动机7为正反转电动机，这样，水平推进器4和垂直推进器3均可以产生正向和反向推力，从而根据需要驱动六自由度rov更加灵活地动作。

实施例3：

本实施例作为上述实施例的一种更优实施方式，本实施例提供的六自由度rov还包括云台5和控制器100，其中云台5包括摄影机51和照明灯52，而且该云台5安装在机架1上，照明灯52能够发出光线，以实现照明，摄影机51则能够采集水中的影像信息，如图1所示，在上述机架1中还设有密封舱10，该密封舱10为一个塑料的密封腔室。上述控制器100则安装在密封舱10中，值得注意的是，本实施例中的控制器100为stm32f4或者stm32h7系列单片机。

该控制器100与上述摄影机51、照明灯52以及八个第一电动机7(四个水平推进器4的第一电动机7以及四个垂直推进器3的第一电动机7)均电连接，该控制器100能够接收摄影机51采集的影像信息并回传给地面中控台，而且该控制器100能够接收地面中控台的指令而驱使八个第一电动机7中一个或者多个运行，而且控制器100能够给照明灯52供电。需要说明的是，本实施例中的控制器100与地面中控台以及摄影机51、照明灯52以及八个第一电动机7之间的控制以及供电所采用的技术，在现有技术中已经非常普遍，比如现在的潜水艇等设备上均有使用，故而在此不再对其进行详细的介绍。本实施例中，实际上是使用控制器100的控制以及接受、处理、传递信号的功能，来实现与地面中控台的信号互通，以及与摄影机51、照明灯52以及八个第一电动机7之间的控制效果。

作为本实施例的一种更优实施方式，如图4所示，本实施例中的云台5还包括第二电动机53、支架54、旋转轴55以及安装座56，其中，支架54安装在机架1上，第二电动机53安装在支架54上，旋转轴55则与第二电动机53的转轴通过联轴器进行联动连接，并且该旋转轴55转动插装在上述支架54上，支架54对旋转轴55的旋转进行支撑，上述摄影机51和照明灯52通过安装座56固接在旋转轴55上，具体地，如图4所示，该安装座56包括夹板和钢带，钢带的两端通过螺钉固定在夹板上，夹板则夹紧在旋转轴55上，而上述照明灯52通过一根钢带绑在旋转轴55上，摄影机51则通过两根钢带绑在旋转轴55上。最佳地，该第二电动机53也通过上述控制器100进行控制。

采用该种结构，第二电动机53可以驱动摄影机51和照明灯52转动，以提供更大的视野影像，从而利用控制器100指导本实施例提供的六自由度rov行进。

实施例4：

本实施例在上述实施例的基础上作进一步改进，本实施例中，在上述机架1的顶板11中心位置还安装有朝上伸出浮材2的起吊装置6，使用者可以使用吊绳勾在起吊装置6上而实现对本实施例提供的六自由度rov进行布放或者回收。

作为本实施例的一种具体实施方式，如图6、图7和图8所示，本实施例中的起吊装置6包括第一平板61、第二平板62、圆轴63和承力杆64，上述第二平板62的数量为两块，两块第二平板62均垂直地设与第一平板61上表面，并且两块第二平板62正对且间隔设置，上述圆轴63的一端转动插装在其中一块第二平板62上，圆轴63的另一端转动插装在另一块第二平板62上，此时圆轴63可以在第二平板62上转动，如若不想要圆轴63在两块第二平板62之间转动，本实施例中，在上述第二平板62上还设有螺钉孔，螺钉孔中螺接螺钉，且该螺钉可以顶在上述圆轴63表面，当不需要转动的时候，可以将螺钉拧紧并压在圆轴63表面。上述承力杆64为空心直杆结构，而且该承力杆64的底部设有圆孔，圆轴63插装在圆孔中，而且该承力杆64位于两块第二平板62之间，为了实现外接，该承力杆64的中部位置设有与承力杆64同轴的环形槽641，使用时，则可以将吊绳上的吊具作用于环形槽641中，从而实现连接起吊。

而上述第一平板61则连接在机架1的顶板11上。

作为本实施例的一种最佳实施方式，如图7和图8所示，本实施例中的机架1的顶板11中心位置处的下表面设有与第一平板61适配的凹槽111，而且在凹槽111槽底还设有两个通孔112，两块上述第二平板62远离第一平板61的一端穿过凹槽111后分别插在两个通孔112中，此时，上述第一平板61则位于上述顶板11的下方而上述圆轴63位于顶板11的上方。当上拉时，第一平板61容纳在凹槽111中且第一平板61的上表面与凹槽111的槽底相抵，从而形成相互干涉，进而将六自由度rov朝上拉。

采用该种结构，本实施例提供的六自由度rov中，起吊装置6与机架1之间的连接没有使用到螺栓，从而可以避免因为水的腐蚀而导致螺栓损坏以至起吊装置6不能从机架1上取下来的情况发生。另外，本实施例中的起吊装置6与机架1之间的连接方式，当将六自由度rov放入水中时，由于浮材2的浮力，可以使得第一平板61的上表面与凹槽111的槽底分离，也即起吊装置6此时与机架1之间没有干涉，这样，便能够使得六自由度rov在近乎自然状态下进入水中，减小起吊装置6与机架1之间的干涉而影响六自由度rov下沉轨迹的程度，进一步增强实用性。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型记载的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。