[发明专利]冰下探测机器人

说明书

技术领域

本发明属于智能设备领域，涉及一种冰下探测机器人。

背景技术

北极地区存在着广袤的浮冰区，南极存在着连接大洋和极地冰盖的冰架。不论南极还是北极，对于冰下环境的探测至今还是难点。科学家要想研究浮冰下面的环境，目前通常有两种方式，一是通过在水下航行的自主水下航行器(AUV)，二是通过在冰面上钻孔并将带缆的仪器设备放入其中。AUV虽然可以在水下一定范围内探测，但是由于电磁波在水中衰减严重，不能实现与冰面的实时通信，此外AUV探测方式还存在续航能力有限，自动回坞充电困难的不足；钻孔放入的设备探测范围仅限于冰洞四周。针对上述冰下探测手段的不足，本发明的目的是提供一种功能多样，能实现冰面下实时通信和数据传输，运行可靠的冰下探测机器人。

现有技术存在以下不足之处：

1.AUV虽然可以在水下一定范围内探测，但是由于电磁波在水中衰减严重，不能实现与冰面的实时通信，此外AUV探测方式还存在续航能力有限，自动回坞充电困难的不足

2.钻孔放入的设备探测范围仅限于冰洞四周，成本太高，不适合大范围地采集数据。

发明内容

本发明提供了一种探测手段多样、能适应不同环境、可通过冰层进行数据传输、运行可靠的冰下探测机器人。

本发明采用的技术方案是：

冰下探测机器人，包括同轴线依次相连的艏舱、主舱、电子控制舱和艉舱，主舱、电子控制舱和艉舱组成机身，其特征在于：艏舱和艉舱与外部水域相通，主舱和电子控制舱为密封舱；艏舱内装有声纳高度计和声学收发器；主舱外套装有非接触式电能及信号传输组件，非接触式电能及信号传输组件内装有电磁耦合线圈，主舱内安装有姿态调整系统和浮力调节系统；电子控制舱内安装有深度计、主控电路板、导航与通信组件和电子罗盘；还包括对称设置的机翼，机翼沿着机身从前往后扩展平铺设置，机翼与外界相通，在机翼的尾部左右边缘安装有可沿冰层下表面移动的防滑轮，主舱上的信号传输组件的天线外安装有可在冰面上滑行以实现运动的同时进行通信的天线罩子；艉舱上固定有螺旋桨推进系统和防滑轮驱动系统，防滑轮与驱动其运动的防滑轮驱动系统连接。本发明可以贴着冰运动，借助冰作为电磁波的通信信道，解决了常规水下机器人在水下不能实时远距离通信的困难。并且采用翼身融合的设计，有效减小了水流干扰，降低了水流阻力，不仅提高了本体的升阻比，还使全机的载荷分布更均匀。

进一步，姿态调整系统包括横滚角调节装置和俯仰角调节装置，横滚角调节装置由偏心旋转电机和随着偏心旋转电机转动而转动的偏心旋转重物组成，偏心旋转电机安装在支架上，支架上还固定有电池包，横滚角调节装置和支架以及电池包组成平移组件，平移组件可移动的安装在轴向平行设置的调节丝杠和平移导轨上，构成俯仰角调节装置。

进一步，调节丝杠与调节电机的转轴连接，调节丝杠上设有调节螺母，支架与调节螺母固定连接；电池包可沿着平移导轨移动地安装于平移导轨上。

进一步，偏心旋转电机上设有蜗轮蜗杆减速器，起到锁定偏心旋转重物偏心角的作用。

进一步，浮力调节系统安装在主舱内的前部，其包括紧固在固定架上的电机、由前活塞缸和后活塞缸对接组成的活塞缸，在前、后活塞缸的对接处固定有滚动膜片，滚动膜片与活塞固连，活塞与活塞杆固连，活塞杆具有内螺纹，该内螺纹与活塞丝杠拧接组成丝杠螺纹副，活塞丝杠与电机转轴相连。

进一步，活塞杆上有限位槽，活塞缸端盖上设有嵌入到活塞杆的限位槽中的突起，前活塞缸的端部有孔，前活塞缸端部的孔与主舱上的和外界相连通的孔相对应，在前活塞缸与主舱的接触面上有密封圈。

进一步，机翼的主体是一梯型结构，其斜边是一倾斜的斜面结构，可以减小水流阻力。

进一步，在主舱和电子控制舱的连接处和电子控制舱与艉舱的连接处安装有机翼固定件，在艏舱和主舱的连接处也有螺纹孔，通过机翼固定件以及螺纹孔与螺钉配合固定机翼和机身。

进一步，螺旋桨推进系统包括螺旋桨和螺旋桨驱动装置，螺旋桨驱动装置密封安装在艉舱的内部，螺旋桨安装在艉舱的后侧方，螺旋桨驱动装置的螺旋桨电机通过磁耦合联轴器与螺旋桨连接。

进一步，防滑轮驱动系统包括密封腔、轴承、端盖、电机以及电机减速器、电机驱动器，电机和电机减速器、轴承都安装在端盖上，电机驱动器安装在另一个端盖上，电机的密封输出轴连接着防滑轮，输出轴与端盖的连接处加了密封圈，端盖与防滑轮相连接。

与现有技术相比，本发明取得了以下的有益效果：