[发明专利]一种无缆小型垂直起降水下机器人及其控制方法

说明书

本发明涉及水下机器人技术，旨在提供一种无缆小型垂直起降水下机器人及其控制方法。在其耐压壳体外部套设了一个水平方向的外部安装支架，外部安装支架至少有四个悬臂，在每个悬臂上各安装一组推进器；在前部半球形导流罩的内部装有摄像机，在法兰盘外表面上设有深度计；耐压壳体的内部装有电池、控制板和电子调速器，电子调速器通过导线分别连接电池、控制板和推进器的电机以驱动螺旋桨。本发明尺寸小，重量轻，操作简便，无需吊车、船等其它设备辅助，没有任何专业背景的个人即可操作。价格低廉，有明确的用途和使用价值，便于推广。易于加工、生产，工艺简单，便于快速投放市场。能够完成垂直起降、定深悬停等功能，具有很强的实用性和娱乐性。

技术领域

本发明涉及水下机器人技术领域，尤其涉及一种无缆小型垂直起降水下机器人及其控制方法。该水下机器人是一种小尺度、智能化、能够在水下自动航行的小型垂直起降水下航行器。

背景技术

机器人技术是一种新兴的智能制造技术，在国内外受到广泛应用。大疆无人机和云洲智能无人船的兴起就说明了这一点。自主水下机器人是一种能够在水面以下几米甚至上千米、上万米深度进行自主航行的机器人，具有自动航行、自主导航、自主执行水下任务的能力。与无人机、无人车和无人船相比，它所处的任务环境更加复杂，所使用的传感器和推进系统也有不同。具体表现在：1)高频无线电波在水下十几米以下深度无法使用，将会导致操作人员与水下机器人难以保持良好的通信联系；而采用水声通信机，不仅成本高，且通信速率和容量都无法与无线电波相比；2)电子元部件等任何非水密电子部件、机械部件、推进部件均须做水密、耐压保护，否则将发生渗水、漏水导致不能正常水下航行。

目前，水下机器人用户基本上全部是国家、地方或者企业、高校，价格十分昂贵，体积和重量都很大，装载的传感器大多为科学仪器。具有定深悬停、垂直起降的能力，专门面向垂直剖面水下信息采集用于水下工程检测等民用领域的小微水下机器人研究，尚未见报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种无缆小型垂直起降水下机器人及其控制方法。该水下机器人体积小，运动平稳，可搭载专门的水下摄像模块及传感器，成本低，适用于水下工程检测等民用领域。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种无缆小型垂直起降水下机器人，包括中空的机身主体，以及由电机和螺旋桨组成的推进器；所述机身主体包括由上至下依次布置的法兰盘、圆柱形耐压壳体和半球形导流罩，彼此为密封连接；其中，在耐压壳体外部套设了一个水平方向的外部安装支架，外部安装支架至少有四个悬臂，在每个悬臂上各安装一组推进器；

在半球形导流罩的内部装有摄像机，在法兰盘外表面上设有深度计；耐压壳体的内部装有电池、控制板和电子调速器，电子调速器通过导线分别连接电池、控制板和推进器的电机以驱动螺旋桨；

所述机身主体内部设内部安装支架，所述电池、控制板和电子调速器由内部安装支架实现限位或安装；其中，控制板上装有基本控制模块、蓝牙通讯模块、磁罗盘和电源供电模块；基本控制模块分别通过导线连接其它模块或传感器，以实现控制、通讯和供电。

本发明中，在法兰盘上设有多个水密插接件，其一端通过导线连接内部设备，另一端通过水密导线连接外部设备。

本发明中，所述摄像机自带wifi通讯模块和存储模块。

本发明中，所述机身主体内部装有压载材料。

本发明中，所述外部安装支架是由亚克力板切割制成，具有适配耐压壳体外径尺寸的圆环形主体；在圆环形主体外侧均匀布置了四个向外突出的悬臂，每个悬臂上装有一组推进器；推进器的电机通过水密导线和设于法兰盘上的水密插接件与安装在机身主体内部的电子调速器相连。

本发明中，所述水下机器人的垂直方向总长度不超过30cm，最大外径不超过12cm，在空气中的重量小于5kg。