本發(fā)明涉及水下監(jiān)測設備技術領域，尤其涉及一種框架結構水下堤壩巡視機器人。

背景技術：

隨著科技的進步，水下機器人已廣泛應用于海洋工程、海洋軍事和水下工程的各個領域，水下機器人不僅具備工業(yè)機器人的所有特點，還具備良好的密封和抗腐蝕性能。隨著水下機器人的應用，人類可以進行更多的水下資源開發(fā)，如海洋能源、陸地河流、湖泊資源的開發(fā)等，水下機器人可以通過裝備各種機械手、水下工具等進行水下作業(yè)。

目前，水下機器人配備有先進的導航、定位、推進和控制等設備，因而可以準確的到達預定的位置，其可以到達潛水員無法到達的深度從而替代潛水員，進而避免水下的危險環(huán)境危及人的生命安全，操作人員只需要在水面進行操作即可。

目前公開的一些水下機器人體積和重量比較大，適用性較差，穩(wěn)定性差，不便于對水下情況進行全方位的監(jiān)測。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種體積小、穩(wěn)定性好且轉動靈活的框架結構水下堤壩巡視機器人。

本發(fā)明提供一種框架結構水下堤壩巡視機器人，所述機器人包括機器人主架、動力系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)、聲納、機械手和控制裝置，所述動力系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)、聲納和機械手均安裝在機器人主架上，所述控制裝置位于機器人主架內，所述機器人通過聲納進行定位，所述機器人通過機械手實現(xiàn)抓取作業(yè)，所述動力系統(tǒng)包括水平螺旋槳推進器、垂直螺旋槳推進器、第一浮力模塊和第二浮力模塊，所述水平螺旋槳推進器設置在機器人主架的后端，所述垂直螺旋槳推進器設置在機器人主架的前端和中端，所述第一浮力模塊設置在機器人主架的上端，所述第二浮力模塊設置在機器人主架的下端。

進一步地，所述控制裝置包括密封艙，所述密封艙的上端與第一浮力模塊的下端連接，所述密封艙的下端與第二浮力模塊的上端連接，從而將密封艙固定。

進一步地，所述密封艙包括聲納驅動器模塊、視頻處理模塊、機械手控制模塊和螺旋槳驅動模塊，所述螺旋槳驅動模塊與水平螺旋槳推進器、垂直螺旋槳推進器的線纜連接，所述螺旋槳驅動模塊可以驅動水平螺旋槳推進器和垂直螺旋槳推進器進行轉動，從而實現(xiàn)機器人的自由運動，所述視頻處理模塊與視覺系統(tǒng)的線纜連接，所述視頻處理模塊將視覺系統(tǒng)拍攝的信號進行智能分析，并及時將有裂紋的位置進行準確記錄，而后將信號實時傳輸?shù)侥复系目刂葡?，所述聲納驅動器模塊與聲納的線纜連接，所述聲納驅動器模塊可以驅動聲納發(fā)出信號，所述機械手控制模塊與機械手的線纜連接，所述機械手控制模塊可以控制機械手的抓取，從而所述機器人可以清除障礙物。

進一步地，所述密封艙還包括傾角傳感器模塊和信號傳輸模塊，所述傾角傳感器模塊與信號傳輸模塊連接，所述傾角傳感器模塊能夠對機器人的平穩(wěn)性進行實時監(jiān)測，當機器人發(fā)生較大的偏移或者俯仰時，所述傾角傳感器模塊將偏移或俯仰信號實時傳輸?shù)叫盘杺鬏斈K，所述信號傳輸模塊將接收到的偏移或俯仰信號傳輸?shù)侥复系目刂葡洹?/p>

進一步地，所述控制裝置還包括入線防水接頭和出線防水接頭，所述入線防水接頭設置在密封艙的一端，所述出線防水接頭設置在密封艙的另一端，所述動力系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)、聲納和機械手的線纜由入線防水接頭進入，所述螺旋槳驅動模塊、機械手控制模塊、視頻處理模塊、聲納驅動器模塊、傾角傳感器模塊和信號傳輸模塊的線纜在密封艙內整合成一條控制線，由所述出線防水接頭引出與母船上放置的控制箱連接。

進一步地，所述水平螺旋槳推進器和垂直螺旋槳推進器均通過連接板安裝在機器人主架上，所述機器人主架上分布有調節(jié)螺孔，安裝螺栓穿過所述水平螺旋槳推進器和垂直螺旋槳推進器上的連接板與調節(jié)螺孔螺紋配合。

進一步地，所述動力系統(tǒng)還包括驅動電機，所述驅動電機通過第一支架安裝在機器人主架上，所述第一支架通過螺栓固定連接在機器人主架上，所述驅動電機可帶動水平螺旋槳推進器的葉片旋轉從而產生推力。

進一步地，所述視覺系統(tǒng)包括攝像頭和照明燈，所述攝像頭通過第二支架安裝在機器人主架上，所述第二支架通過螺栓固定連接在機器人主架上，所述攝像頭用于拍攝水下環(huán)境，所述照明燈的數(shù)量為四個，所述照明燈分別固定安裝在機器人主架的前端、后端、左端和右端，所述照明燈用以照亮水下環(huán)境。進一步地，所述聲納通過第三支架安裝在機器人主架上，所述機械手通過第四支架安裝在機器人主架上，所述第三支架、第四支架均通過螺栓固定連接在機器人主架上。

進一步地，所述第一浮力模塊和第二浮力模塊均采用空心玻璃微珠材料制成，所述空心玻璃微珠材料的密度小于海水的密度。

本發(fā)明提供的技術方案帶來的有益效果是：本發(fā)明提供的框架結構水下堤壩巡視機器人，體積小、運動空間大，其通過螺旋槳驅動器模塊驅動水平螺旋槳推進器和垂直螺旋槳推進器轉動從而控制機器人的運動，機器人運動靈活；視頻處理模塊能夠實現(xiàn)對堤壩的裂紋智能識別和判斷，有效提高了裂紋識別的精度和效率；傾角傳感器模塊能夠實時監(jiān)測機器人的平穩(wěn)性，機器人上設置的機械手可以有效清除障礙物，從而有效保證機器人水下運動的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明框架結構水下堤壩巡視機器人的一示意圖。

圖2是本發(fā)明框架結構水下堤壩巡視機器人的控制裝置的一示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地描述。

請參考圖1和圖2，本發(fā)明的實施例提供了一種框架結構水下堤壩巡視機器人，包括機器人主架1、動力系統(tǒng)2、視覺系統(tǒng)3、聲納4、機械手5和控制裝置6，動力系統(tǒng)2、視覺系統(tǒng)3、聲納4和機械手5均安裝在機器人主架1上，機器人主架1為機器人的骨架和支撐部件，動力系統(tǒng)2包括水平螺旋槳推進器21、驅動電機22、垂直螺旋槳推進器23、第一浮力模塊24和第二浮力模塊25，水平螺旋槳推進器21的數(shù)量為兩個，分別設置在機器人主架1的后端的左右兩側，兩個水平螺旋槳推進器21用于驅動機器人的前進、后退和旋轉，設置兩個水平螺旋槳推進器21能夠保持機器人的平衡，水平螺旋槳推進器21的推進方向為水平方向，驅動電機22通過第一支架11安裝在機器人主架1上，第一支架11通過螺栓固定連接在機器人主架1上，驅動電機22可帶動水平螺旋槳推進器21的葉片旋轉從而產生推力；垂直螺旋槳推進器23的數(shù)量為四個，分別設置在機器人主架1的前端和中端，四個垂直螺旋槳推進器23用于驅動機器人的上浮和下潛，垂直螺旋槳推進器23的推進方向為垂直方向，設置四個垂直螺旋槳推進器23能夠保證機器人在上浮和下潛過程的穩(wěn)定性，水平螺旋槳推進器21和垂直螺旋槳推進器23均通過連接板15安裝在機器人主架1上，機器人主架1上分布有調節(jié)螺孔16，安裝螺栓穿過水平螺旋槳推進器21和垂直螺旋槳推進器23上的連接板15與調節(jié)螺孔16螺紋配合，第一浮力模塊24設置在機器人主架1的上端，第二浮力模塊25設置在機器人主架1的下端，第一浮力模塊24和第二浮力模塊25均采用空心玻璃微珠材料制成，空心玻璃微珠材料的密度小于海水的密度，第一浮力模塊24和第二浮力模塊25可以減小機器人的能耗并進一步保證機器人水下運動的安全性。

視覺系統(tǒng)3包括攝像頭31和照明燈32，照明燈32的數(shù)量為四個，四個照明燈32分別固定安裝在機器人主架1的前端、后端、左端和右端，照明燈32用以照亮水下環(huán)境，攝像頭31通過第二支架12安裝在機器人主架1上，第二支架12通過螺栓固定連接在機器人主架1上，攝像頭31用于拍攝水下的環(huán)境，攝像頭31可以實現(xiàn)135°廣角的拍攝。

聲納4通過第三支架13安裝在機器人主架1上，機器人通過聲納4進行定位，機械手5通過第四支架14安裝在機器人主架1上，機器人通過機械手5實現(xiàn)抓取作業(yè)，第三支架13、第四支架14均通過螺栓固定連接在機器人主架1上。

機器人主架1內還設有一個控制裝置6，控制裝置6包括密封艙61、入線防水接頭62和出線防水接頭63，密封艙61的上端與第一浮力模塊24的下端連接，密封艙61的下端與第二浮力模塊25的上端連接，從而將密封艙61固定，密封艙61內包括聲納驅動器模塊611、信號傳輸模塊612、視頻處理模塊613、機械手控制模塊614、傾角傳感器模塊615和螺旋槳驅動模塊616，入線防水接頭62設置在密封艙61的一端，出線防水接頭63設置在密封艙61的另一端，動力系統(tǒng)2、視覺系統(tǒng)3、聲納4和機械手5的線纜由入線防水接頭62進入，其中，水平螺旋槳推進器21、垂直螺旋槳推進器23的線纜與螺旋槳驅動模塊616連接，螺旋槳驅動模塊616可以驅動水平螺旋槳21和垂直螺旋槳23進行轉動，從而實現(xiàn)機器人的自由運動，視覺系統(tǒng)3的線纜與視頻處理模塊613連接，視頻處理模塊613將攝像頭31拍攝的信號進行智能分析，并及時將有裂紋的位置進行準確記錄，而后將信號實時傳輸?shù)侥复系目刂葡?，聲納4的線纜與聲納驅動器模塊611連接，聲納驅動器模塊611可以驅動聲納4發(fā)出信號從而實現(xiàn)對機器人進行定位，機械手控制模塊614與機械手5的線纜連接，機械手控制模塊614可以控制機械手5的抓取，從而機器人可以清除障礙物，傾角傳感器模塊615與信號傳輸模塊612連接，傾角傳感器模塊615能夠對機器人的平穩(wěn)性進行實時監(jiān)測，當機器人發(fā)生較大的偏移或者俯仰時，傾角傳感器模塊615將偏移或俯仰信號實時傳輸?shù)叫盘杺鬏斈K612，信號傳輸模塊612將接收到的偏移或俯仰信號傳輸?shù)侥复系目刂葡?，螺旋槳驅動模塊616、機械手控制模塊614、視頻處理模塊613、聲納驅動器模塊611、傾角傳感器模塊615和信號傳輸模塊612的線纜在密封艙61內整合成一條控制線，由出線防水接頭63引出與母船上放置的控制箱連接。

一實施例中，機器人的工作過程為：螺旋槳驅動器模塊616驅動兩個水平螺旋槳推進器21以相同轉速同向轉動，則機器人實現(xiàn)沿直線前進或后退；而螺旋槳驅動器模塊616驅動兩個水平螺旋槳推進器21以相同轉速按不同方向轉動時，機器人可實現(xiàn)原地轉動；螺旋槳驅動器模塊616驅動兩個水平螺旋槳推進器21以差速按照不同方向轉動時，機器人可實現(xiàn)轉彎；螺旋槳驅動器模塊616驅動四個垂直螺旋槳推進器23轉動，機器人可實現(xiàn)沉浮運動；當機器人到達水下指定位置時，攝像頭31拍攝水下環(huán)境，而后傳輸?shù)揭曨l處理模塊613，視頻處理模塊613將水下環(huán)境傳輸?shù)侥复系目刂葡洌奖阊芯咳藛T實時監(jiān)測水下環(huán)境。

本發(fā)明提供的框架結構水下堤壩巡視機器人，體積小、運動空間大，其通過螺旋槳驅動器模塊616驅動水平螺旋槳推進器21和垂直螺旋槳推進器23轉動從而控制機器人的運動，機器人運動靈活；視頻處理模塊613能夠實現(xiàn)對堤壩的裂紋智能識別和判斷，有效提高了裂紋識別的精度和效率；傾角傳感器模塊615能夠實時監(jiān)測機器人的平穩(wěn)性，機器人上設置的機械手5可以有效清除障礙物，從而有效保證機器人水下運動的穩(wěn)定性。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位詞是以附圖中零部件位于圖中以及零部件相互之間的位置來定義的，只是為了表達技術方案的清楚及方便。應當理解，所述方位詞的使用不應限制本申請請求保護的范圍。

在不沖突的情況下，本文中上述實施例及實施例中的特征可以相互結合。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。