[发明专利]一种水下作业机器人

说明书

技术领域

本发明涉及机器人技术，具体为一种水下作业机器人，特别是涉及一种可在高辐射、弱酸性的水体环境中（如核电站用）进行观测、打捞等作业的水下作业机器人。

背景技术

机器人技术的迅猛发展大大推动了机器人在各个领域的应用，尤其是在一些特殊环境下，机器人已经成为不可或缺的设备。随着人类对海洋开发利用的不断深入，工业化、城市化进程的不断推进，人们所面临的水下作业日益增多，作业环境日益复杂，作业难度也日益增大。如在核电站中，经常需要对不慎落入乏燃料水池中的异物进行打捞作业，由于水池中具有较高的辐射且水体呈弱酸性，操作难度可想而知。目前，水下工程作业大多由潜水员完成，随着人员价值的不断提高和作业难度的加大，水下作业机器人在科学考察、救助打捞等水下工程中显得越发重要。《水下机械手结构设计与研究》（安江波等，机械工程与自动化，第2期2009年4月）一文中，开发了一种AUV用三自由度水下机械手，其结构紧凑、运动灵活，但仅在机械臂末端配置了机械手爪一种末端执行器，致使其只能完成一些特定的作业任务。专利文献“水下多功能机器人（CN1876486A）”和《水下机器人多功能作业工具包》（滕宇浩等，机器人，第24卷第6期2002年11月）中，涉及的水下作业机器人虽具有多种末端执行器，但其驱动电机均布置于末端执行器之中，不仅加大了密封难度、提高了制造成本，而且不便于末端执行器的快速更换，更重要的是，二者均未实现机器人整体的模块化设计，不能根据不同的任务需求，选择性地安装必要的功能模块，或者调整各模块间的相对位置。总之，现今能用于水下作业，尤其是特殊环境中（如核电站）水下作业的机器人不仅种类数量较少，而且一般为专用设备，在处理多任务时，一般需要多种设备协调配合，不仅操作复杂，而且需要投入大量资金。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种水下作业机器人。该机器人主要用于核电站，集自动监控、打捞异物等功能于一体，可在高辐射、空间狭小、水体呈弱酸性等特殊环境下作业，可靠性高、操作方便；该机器人采用模块化设计思想，可根据不同的任务需求选择性安装水下摄像机、机械手等组件或调整组件的安装位置，拆换方便，而主体控制模块不变，只需在控制面板中激活相应组件的功能即可。

本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种水下作业机器人，采用模块化设计，其特征在于该机器人主要包括车体模块、机械手模块或/和水下摄像机模块、功能组件模块以及控制模块，各模块之间的机械与电气完全隔离；

所述车体模块主要由六轮六驱密封车体、车体直流伺服电机、车体电机驱动器、车体水下超声传感器、车体温度压力传感器、水下照明灯、车体防水插头、车体充气阀以及车体防辐射铅板组成，对称布置于车体内部的两套带有制动器的车体直流伺服电机，经车体锥齿轮与车体后轴连接，分别驱动车体两侧用同步带连接的车轮前后、左右无级变速运动；车体电机驱动器布置于车体内部隔板之上，用于驱动车体直流伺服电机运动；车体水下超声传感器与水下照明灯安装于车体前侧功能组件模块储物盒之下；车体温度压力传感器通过传感器支架安装于车体内部；车体防水插头安装于车体后侧，在车体内侧分别与车体电机驱动器和车体温度压力传感器连接，在车体外侧与零重力电缆连接，实现车体内部电器元件与岸上控制模块的电气连接；车体充气阀位于车体后侧左下角；车体防辐射铅板布置于车体内部腔体周围；