引水隧道內(nèi)壁檢測機器人系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種引水隧道內(nèi)壁檢測機器人系統(tǒng)，包括外部遙控裝置和工作端兩部分組成，工作端部分由艇身、照明裝置、水下密封推進器、探測傳感裝置、航姿監(jiān)控模塊、電子控制系統(tǒng)密封艙、防水電源系統(tǒng)、前后防撞導向輪組成。引水隧道內(nèi)壁檢測機器人系統(tǒng)外部遙控裝置與水下工作端通過臍帶纜連接，臍帶纜內(nèi)含有視頻電纜和數(shù)據(jù)傳輸光纖，臍帶纜與水下工作端部分的連接處采用水密封插頭連接，機器人潛入水下后，水下工作端通過攝像頭對引水隧道進行實時監(jiān)測，并及時把監(jiān)測結果傳給操作者，以保證水下工作端順利完成水下檢測任務；本實用新型中的水下工作端可以準確地到達水下指定位置，航程大、受天氣影響小，可以檢測引水隧道運行狀況及是否存在受損等缺陷情況。
【專利說明】
引水隧道內(nèi)壁檢測機器人系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型是涉及一種引水隧道內(nèi)壁檢測機器人系統(tǒng)，具體地說是涉及一種可以進行密封引水隧道內(nèi)壁定期檢測，適應多變水下環(huán)境和復雜地形，進行現(xiàn)場環(huán)境拍照和視頻錄制，完成人所不能及的工作任務的機器人系統(tǒng)?！颈尘凹夹g】
[0002]21世紀是人類向海洋進軍的世紀。深海作為人類開發(fā)的寶地和高技術領域之一， 已經(jīng)成為各國的重要戰(zhàn)略目標，也是近幾年國際上競爭的焦點之一。無人遙控潛水器 (Remote Operated Vehicles, R0V)，也稱水下機器人。一種工作于水下的極限作業(yè)機器人，能潛入水中代替人完成某些操作，又稱潛水器。水下環(huán)境惡劣危險，人的潛水深度有限， 所以水下機器人已成為開發(fā)海洋的重要工具。其功能多種多樣，不同類型的R0V用于執(zhí)行不同的任務，被廣泛應用于軍隊、海岸警衛(wèi)、海事、海關、核電、水電、海洋石油、漁業(yè)、海上救助、管線探測和海洋科學研究等各個領域。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術存在的缺點，提供了一種可以進行密封引水隧道內(nèi)壁定期檢測，適應多變水下環(huán)境和復雜地形，進行現(xiàn)場環(huán)境拍照和視頻錄制，完成人所不能及的工作任務的機器人系統(tǒng)。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案為:
[0005]—種引水隧道內(nèi)壁檢測機器人系統(tǒng)，其系統(tǒng)組成包括外部遙控裝置和工作端兩部分;所述的外部遙控裝置包括主控計算機、控制手柄、顯示系統(tǒng)和水下通信接口及臍帶纜、 纜繩收放設備、電源系統(tǒng);所述的工作端采用框架式模塊化結構，包括艇身、照明裝置、水下密封推進器、探測傳感裝置、航姿監(jiān)控模塊、電子控制系統(tǒng)密封艙、防水電源系統(tǒng)、前后防撞導向輪。
[0006]所述的工作端部分中的艇身是采用碳纖維板材制作，所述的碳纖維板透水性好。
[0007]所述的工作端部分中的照明裝置是由1個防水照明燈組成。
[0008]所述的工作端部分中的水下密封推進器是由推進電機、減速器、外殼、密封蓋、螺旋槳和擋流圈組成，其中推進電機和減速器相連，固定在外殼內(nèi)，外殼與密封蓋之間用〇型圈密封，夕卜殼內(nèi)其它空間用變壓器油密封，減速器軸末端裝有螺旋槳，其分布為:橫向密封推進器兩臺，位于艇身的側面，貫穿艇身；垂向密封推進器兩臺，位于艇身的上面，貫穿艇身;主密封推進器一臺，位于艇身的末端。
[0009]所述的工作端部分中的探測傳感裝置包括:廣角攝像頭，位于艇艏；聲納避碰裝置，位于艇艏;激光雷達共9部，艇艏有1部激光雷達，機器人側部光學掃描系統(tǒng)共8處，其中每處有1部激光雷達。
[0010]所述的機器人側部光學掃描系統(tǒng)由廣角攝像頭、照明裝置和激光雷達組成。
[0011]所述的工作端部分中的防水電源系統(tǒng)，其內(nèi)部電池為可防水承壓的磷酸鐵鋰電池。
[0012]所述的電子控制系統(tǒng)密封艙是由信號端蓋、圓艙身、電源板、驅動板、主板、控制板、航姿監(jiān)控模塊和光端交換機組成，信號端蓋與圓艙身之間采用嵌入式密封方式，中間用 0型密封圈密封。
[0013]所述的電子控制系統(tǒng)密封艙端蓋上有防水插槽。
[0014]所述的工作端艇身前后裝有防撞導向輪，前部防撞導向輪共4個，分別間隔90°布放;后部防撞導向輪共4個，分別間隔90°布放，防撞導向輪與艇身連接處為應急阻力板。
[0015]所述的電子控制系統(tǒng)密封艙內(nèi)部裝有航姿監(jiān)控模塊，航姿監(jiān)控模塊由MEMS陀螺儀與電子羅盤組成。
[0016]本實用新型克服了水下機器人的關鍵部位防水問題，能夠長時間水下工作，不僅能在各種環(huán)境的水中作業(yè)，也可以在地形復雜的水底工作?！靖綀D說明】
[0017]圖1為本實用新型提供的水下密封推進器的結構示意圖(外殼1、推進電機2、減速器3、密封蓋4、螺旋槳5、擋流圈6);
[0018]圖2為本實用新型提供的電子控制系統(tǒng)密封艙的內(nèi)部結構示意圖(信號端蓋7、圓艙身8、光端交換機9、電源板10、主板11、密封圈12、控制板13、驅動板14、航姿監(jiān)控模塊15);
[0019]圖3為本實用新型提供的水下工作端結構圖(照明裝置16、聲納避碰裝置17、激光雷達18、廣角攝像頭19、機器人側部光學掃描系統(tǒng)20、垂向密封推進器21、應急阻力板22、后部防撞導向輪23、主密封推進器24、橫向密封推進器25、前部防撞導向輪26)?！揪唧w實施方式】
[0020]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0021]圖3示出了本實用新型提供的水下工作端結構。為了便于說明，僅僅示出了與本實用新型相關的部分。
[0022]本實用新型提供的一種引水隧道內(nèi)壁檢測機器人系統(tǒng)，其系統(tǒng)組成包括外部遙控裝置和工作端兩部分;所述的外部遙控裝置包括主控計算機、控制手柄、顯示系統(tǒng)和水下通信接口及臍帶纜、纜繩收放設備、電源系統(tǒng);所述的工作端采用框架式模塊化結構，包括艇身、照明裝置16、水下密封推進器、探測傳感裝置、航姿監(jiān)控模塊15、電子控制系統(tǒng)密封艙、 防水電源系統(tǒng)、前后防撞導向輪。
[0023]所述的工作端部分中的艇身是采用碳纖維板材制作，所述的碳纖維板透水性好。
[0024]所述的工作端部分中的照明裝置16是由1個防水照明燈組成。
[0025]所述的工作端部分中的水下密封推進器是由推進電機2、減速器3、外殼1、密封蓋 4、螺旋槳5和擋流圈6組成，其中推進電機2和減速器3相連，固定在外殼1內(nèi)，外殼1與密封蓋 4之間用0型圈密封，外殼1內(nèi)其它空間用變壓器油密封，減速器3軸末端裝有螺旋槳5,其分布為:橫向密封推進器25兩臺，位于艇身的側面，貫穿艇身;垂向密封推進器21兩臺，位于艇身的上面，貫穿艇身;主密封推進器24—臺，位于艇身的末端。
[0026]所述的工作端部分中的探測傳感裝置包括:廣角攝像頭19,位于艇艏;聲納避碰裝置2,位于艇艏;激光雷達18共9部，艇艏有1部激光雷達18,機器人側部光學掃描系統(tǒng)20共8 處，其中每處有1部激光雷達18。
[0027]所述的機器人側部光學掃描系統(tǒng)由廣角攝像頭19、照明裝置16和激光雷達18組成。
[0028]所述的工作端部分中的防水電源系統(tǒng)，其內(nèi)部電池為可防水承壓的磷酸鐵鋰電池。
[0029]所述的電子控制系統(tǒng)密封艙是由信號端蓋7、圓艙身8、電源板10、驅動板14、主板 11、控制板13、航姿監(jiān)控模塊15和光端交換機9組成，信號端蓋7與圓艙身8之間采用嵌入式密封方式，中間用0型密封圈12密封。
[0030]所述的電子控制系統(tǒng)密封艙端蓋上有防水插槽。
[0031]所述的工作端艇身前后裝有防撞導向輪，前部防撞導向輪26共4個，分別間隔90° 布放;后部防撞導向輪23共4個，分別間隔90°布放，防撞導向輪與艇身連接處為應急阻力板 22，提高艇身的耐碰撞能力。[〇〇32]所述的電子控制系統(tǒng)密封艙內(nèi)部裝有航姿監(jiān)控模塊15，航姿監(jiān)控模塊15由MEMS陀螺儀與電子羅盤組成。
[0033]進一步，具體的在進行水下檢測時，首先要把水下工作端吊放進水中，然后水上的外部遙控裝置通過臍帶纜對水下本體傳送指令，密封艙內(nèi)的控制板分析下達指令，驅動板驅動水下密封推進器使機器人按照預定方向前行，與此同時照明裝置16和探測傳感裝置也開始照明和攝像，水上的顯示系統(tǒng)可顯示出其拍攝的視頻，并存儲下來。當發(fā)現(xiàn)檢測目標后，利用航姿監(jiān)控模塊15所推導的工作端位置、姿態(tài)信息計算目標位置，并將目標位置進行記錄。
【主權項】
1.一種引水隧道內(nèi)壁檢測機器人系統(tǒng)，其特征在于，其系統(tǒng)組成包括外部遙控裝置和 工作端兩部分;所述的外部遙控裝置包括主控計算機、控制手柄、顯示系統(tǒng)和水下通信接口 及臍帶纜、纜繩收放設備、電源系統(tǒng);所述的工作端采用框架式模塊化結構，包括艇身、照明 裝置、水下密封推進器、探測傳感裝置、航姿監(jiān)控模塊、電子控制系統(tǒng)密封艙、防水電源系 統(tǒng)、前后防撞導向輪。2.根據(jù)權利要求1所述的一種引水隧道內(nèi)壁檢測機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述的工作 端部分中的艇身是采用碳纖維板材制作，所述的碳纖維板透水性好。3.根據(jù)權利要求1所述的一種引水隧道內(nèi)壁檢測機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述的工作 端部分中的照明裝置是由1個防水照明燈組成。4.根據(jù)權利要求1所述的一種引水隧道內(nèi)壁檢測機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述的工作 端部分中的水下密封推進器是由推進電機、減速器、外殼、密封蓋、螺旋槳和擋流圈組成，其 中推進電機和減速器相連，固定在外殼內(nèi)，外殼與密封蓋之間用〇型圈密封，外殼內(nèi)其它空 間用變壓器油密封，減速器軸末端裝有螺旋槳，其分布為:橫向密封推進器兩臺，位于艇身 的側面，貫穿艇身；垂向密封推進器兩臺，位于艇身的上面，貫穿艇身;主密封推進器一臺， 位于艇身的末端。5.根據(jù)權利要求1所述的一種引水隧道內(nèi)壁檢測機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述的工作 端部分中的探測傳感裝置包括:廣角攝像頭，位于艇艏;聲納避碰裝置，位于艇艏;激光雷達 共9部，艇艏有1部激光雷達，機器人側部光學掃描系統(tǒng)共8處，其中每處有1部激光雷達。6.根據(jù)權利要求5所述的一種引水隧道內(nèi)壁檢測機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述的機器 人側部光學掃描系統(tǒng)由廣角攝像頭、照明裝置和激光雷達組成。7.根據(jù)權利要求1所述的一種引水隧道內(nèi)壁檢測機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述的工作 端部分中的防水電源系統(tǒng)，其內(nèi)部電池為可防水承壓的磷酸鐵鋰電池。8.根據(jù)權利要求1所述的一種引水隧道內(nèi)壁檢測機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述的電子 控制系統(tǒng)密封艙是由信號端蓋、圓艙身、電源板、驅動板、主板、控制板、航姿監(jiān)控模塊和光 端交換機組成，信號端蓋與圓艙身之間采用嵌入式密封方式，中間用〇型密封圈密封。9.根據(jù)權利要求1所述的一種引水隧道內(nèi)壁檢測機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述的電子 控制系統(tǒng)密封艙端蓋上有防水插槽。10.根據(jù)權利要求1所述的一種引水隧道內(nèi)壁檢測機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述的工 作端艇身前后裝有防撞導向輪，前部防撞導向輪共4個，分別間隔90°布放;后部防撞導向輪 共4個，分別間隔90°布放，防撞導向輪與艇身連接處為應急阻力板。11.根據(jù)權利要求1所述的一種引水隧道內(nèi)壁檢測機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述的電 子控制系統(tǒng)密封艙內(nèi)部裝有航姿監(jiān)控模塊，航姿監(jiān)控模塊由MEMS陀螺儀與電子羅盤組成。
【文檔編號】B63C11/52GK205652314SQ201520989482
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年12月3日 公開號201520989482.8, CN 201520989482, CN 205652314 U, CN 205652314U, CN-U-205652314, CN201520989482, CN201520989482.8, CN205652314 U, CN205652314U
【發(fā)明人】王天
【申請人】上海航士海洋裝備有限公司