[发明专利]六自由度水下机器人

说明书

本发明涉及一种六自由度水下机器人，由密封舱、动力系统、控制系统、图像采集系统、照明系统和冷却系统构成。本发明通过左、右和尾三个推进器的配合作用实现前后、上下、左右、俯仰、偏转、横滚六个自由度运动，即在水中任意方向的运动；通过防水插组对六自由度水下机器人供电和传输信息，具有较强的通用性和扩展性，能够适应多场合、多用途需求；通过调节左、右配重块的位置，使重心位于其浮心正下方；有固定摄像头与活动摄像头组，方便观察周围环境，操作性更强；有蓄电池组提供电源，可以自主控制；有冷却系统，能有效防护电子元器件过热损坏。本发明结构简单、运动灵活、扩展性强，能满足复杂环境下可控性和适应能力的需求。

技术领域

本发明属于水下设备技术领域，具体地说是一种六自由度水下机器人。

背景技术

在进行水下搜救、大坝和港口检修等水下作业时，人工作业危险系数大、成本高、活动范围有限。利用水下机器人替代潜水员进行水下作业能够克服这些困难。传统的水下机器人多采用在不同方向上布置多个固定式推进器或者采用推进器和舵组合使用的方式实现水下机器人的前后、浮潜、转弯等运动，其结构复杂、体积庞大、运动不灵活，不能满足在复杂环境下的工作需求。增加水下机器人的运动自由度，能够提高其可控性和灵活性。

中国发明专利申请公开说明书CN101003300A公开了一种六自由度水下机器人变相旋转轴推进器，这种推进器包括水下机器人主体和推进器主体，在首尾各安装一台推进器可以完成机器人六自由度的运动；但是，这种方案的横摆运动控制难度大，并且效率低。CN101565095A公开了一种六自由度水下球形机器人，这种水下机器人通过第一、第二电机带动配重绕长轴、短轴转动，实现水中六自由度全方位运动；但是，这种方案依靠配重改变推进器的方向，无法实现水平面内的转向。CN101596931A公开了一种三螺旋桨主动矢量推进的方法，这种水下航行器上安装三套螺旋桨主动矢量推进器，可以实现水下航行器的前进、后退、转弯、上浮、下潜、偏航、俯仰、水下悬浮、侧向平移、可控横滚；但是，这种方案采用的主动矢量推进器结构复杂，并且传动效率低。CN104960650A公开了一种六自由度水下机器人，这种水下机器人采用六个姿态调整装置进行推进，可以实现水下机器人在运动空间内的六自由度运动；但是，这种方案采用六个推进装置，导致水下机器人结构复杂，水阻力较大

发明内容

本发明的目的是针对，旨在提供一种结构简单、运动灵活、扩展性强；在复杂环境下的可控性和适应能力强的六自由度水下机器人。

本发明目的的实现方式为，六自由度水下机器人，由密封舱、动力系统、控制系统、图像采集系统、照明系统和冷却系统构成；

密封盖通过螺钉与密封舱连接，密封盖与密封舱之间设有密封垫；密封舱前部与透明板固定并密封连接，密封盖上固定并密封连接有透明罩；密封舱上有防水插组，防水插组通过电缆与岸上连接；密封舱内有蓄电池组，密封舱上挂架和防水接口；挂架上安装机械手、声纳扩展模块；通过防水接口实现供电和信息传输；密封舱内部有位置可调的左、右配重块；

所述动力系统的左、右推进器安装在密封舱两侧，并对称布置；尾推进器装在密封舱后；左、右转向电机通过联轴器和连接轴接左、右推进器；尾转向电机通过联轴器和连接轴接尾推进器；密封舱和各连接轴之间装有密封装置；

所述控制系统有控制左、右、尾推进器和左、右、尾转向电机的左、右、尾驱动器；工控机与DSP控制器连接，DSP控制器与左、右、尾驱动器、传感器组连接；传感器组的信号通过DSP控制器采集、处理，再传输至工控机；工控机的控制指令经DSP控制器转换、分配，传输至左、右、尾驱动器；

所述图像采集系统的固定摄像头固定在密封舱内部，活动摄像头组安装在安装板上，水平电机固定在安装板，水平电机通过连接件与竖直电机连接；竖直电机安装在固定架，固定架通过螺钉安装在密封舱内；

所述照明系统的左、右照明灯安装在密封舱上，控制左、右照明灯开启与关闭的继电器组安装在密封舱内；