[发明专利]全向浮游爬壁水下机器人

说明书

技术领域

 本发明涉及一种水下机器人，特别是一种密封式全向浮游还能爬壁的水下机器人，属于海洋工程技术领域。

背景技术

水下机器人由于其工作安全、适应能力强、作业范围广且具有经济和高效性，已成为水下作业的重要装备，其应用涉及海洋环境调查、海底地质勘探、海洋结构物的安装与维修、水利水电工程、科学考察等诸多领域。特别是带缆遥控水下机器人（Remotely Operated Vehicle，简称ROV），它续航力强，动力充沛、安全可靠。ROV可分为拖曳式与自航式两种，拖曳式水下机器人本身无动力，被吊放入海并依靠母船拖带航行。自航式水下机器人自身具备动力系统，可以执行复杂的水下作业任务，它通过脐带缆来传输机器人本体所需的动力，同时也上传传感器信号和下传控制信号，工程人员可在母船上通过连接在脐带缆一端的控制平台来操纵ROV。其自航航态（模态）一般分为浮游、吸附、爬行三类。

大多数自航式水下机器人都以浮游的方式在水中作业，例如CN101386340公开的“一种船体检测水下机器人”为一开架式水下机器人，在纵向、垂向、横向各布置一对导管螺旋桨推进器，可以进行六个自由度浮游运动，但其活动范围有限，靠浮游来接近船体进行检测，无法爬壁；浮游差速转艏会使载体转动，需克服较大水动力且在狭窄空间转向不便。也已出现可以爬壁的水下机器人，例如CN 1024241002公开了“一种复合吸附船体清刷机器人”是一种将磁力吸附和推力吸附结合在一起的船体清刷机器人，可实现船体水下、水上部分的清洗。但是该机器人工作时必须沿船体壁面爬行进入区域作业，无法浮游，活动范围有限。US2007/0276552 AL公开一种“UNDERWATER CRAWLER VEHICLE HAVING SEARCH AND IDENTIFICATION CAPABILITIES AND METHODS OF USE ”（可浮游和爬壁的自航式水下机器人），它在浮游机器人上加装一四轮小车，使用小车上的涡流发生器来产生壁面吸附力。该机器人属于开架式设计，在水中的阻力较大；爬行需要外加四轮小车，结构复杂，增大了制造成本；每个车轮各由一电机来驱动，控制复杂且控制对象多；浮游运动与小车运动控制相互独立且控制原理不同，使得其控制系统比浮游机器人复杂的多。

    综上所述，现有的自航式水下机器人尚存在以下缺点：1、单一航态水下机器人活动范围有限，转艏时本体需回转，在狭窄空间作业不便且受水流影响较大；2、可浮游和爬壁的水下机器人机构臃肿，运动阻力大，控制系统复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑、控制简单、运动阻力小的密封式浮游爬壁水下机器人，这种机器人可以在水平方向进行全向浮游作业或沿水下壁面进行全向爬行作业，可根据任务要求在浮游状态与爬壁（吸附、爬行）状态之间自由切换。

本发明通过以下技术方案予以实现：

    一种全向浮游爬壁水下机器人，所述全向浮游爬壁水下机器人通过脐带缆与水面控制平台连接，包括密封的舱体、设置在舱体上侧的至少一对带云台的水下高清摄像机、设置在舱体内的主控模块、设置在舱体内外的水下传感设备以及设置在舱体内外的用于驱动水下机器人在水下全向浮游作业和全向爬壁作业的全向动力系统和垂向动力系统，所述全向动力系统包括对称设置在舱体两侧、两对共四个导管螺旋桨、控制各导管螺旋桨绕垂直轴转动的转向装置、控制各导管转动的爬行装置和控制各导管内第一螺旋桨旋转的浮游装置，所述浮游装置设置在舱体内，浮游装置一端与导管螺旋桨连接；所述转向装置和爬行装置分成上下两层分别设置在舱体内，且通过各自的传动装置彼此连接；所述垂向动力系统垂直设置在舱体上侧内，包括至少两台轴线垂直于第一螺旋桨的第二螺旋桨以及垂向动力驱动电机，所述第二螺旋桨固定在垂向动力驱动电机轴上。

    本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。