[发明专利]一种多功能水下机器人装置及工作方法

权利要求书

1.一种多功能水下机器人装置，其特征在于，包括底盘、集物箱、浮力机构和控制机构，所述底盘的底部设有行走机构，所述集物箱设置在所述底盘上，且所述集物箱的前部和尾部分别设有作业模块和推进机构，所述作业模块用于采集矿物并输送至所述集物箱中，所述浮力机构包括多个浮力调整气囊，多个所述浮力调整气囊沿所述集物箱的顶部横向对称分布，以及所述控制机构分别与所述行走机构、作业模块、推进机构和浮力调整气囊相连接。

2.如权利要求1所述的多功能水下机器人装置，其特征在于，所述浮力调整气囊包括气囊本体和隔膜，所述隔膜设置在所述气囊本体的内部中间位置处，且将所述气囊本体的内腔分割成第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和第二腔体上均设有双向气阀，所述双向气阀与所述控制机构相连接。

3.如权利要求2所述的多功能水下机器人装置，其特征在于，所述气囊本体采用尼龙材料制作而成。

4.如权利要求1-3任一项所述的多功能水下机器人装置，其特征在于，所述作业模块包括海底适应性集矿器、吸水管和多个进矿口，多个所述进矿口设置在所述集物箱的前部，且与所述集物箱相连通，所述海底适应性集矿器经所述吸水管与所述进矿口相连接。

5.如权利要求4所述的多功能水下机器人装置，其特征在于，所述进矿口上还设有伸缩调节机构，所述伸缩调节机构与所述吸水管相连接，且用于调节所述吸水管的伸缩长度。

6.如权利要求5所述的多功能水下机器人装置，其特征在于,所述推进机构包括对称设置在所述集物箱尾部两侧的螺旋桨，两个所述螺旋桨还分别与两个所述驱动电机相连接，所述集物箱的内部还设有滤网。

7.如权利要求1所述的多功能水下机器人装置，其特征在于，所述集物箱的前部还设有水平平台，所述水平平台上设有机械手臂，所述机械手臂具有六个自由度，且所述机械手臂的悬臂端连接有机械爪和/或照相机。

8.如权利要求7所述的多功能水下机器人装置，其特征在于，所述集物箱上装有定位仪以及姿态传感器，所述姿态传感器包括三轴陀螺仪和三轴加速度计。

9.一种采用如权利要求1-8任一项所述的多功能水下机器人装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将所有浮力调整气囊的双向气阀打开进气，使机器人装置的浮力略小于重力；

S2、调整机器人装置的下潜速度和姿态；

S3、启动螺旋桨，通过控制螺旋桨71的正转、反转或是差速转动，实现机器人装置的前进、后退以及转向，直到到达指定海底矿区；

S4、到达海底后，驱动电机关闭，螺旋桨停止转动，启动行走机构，利用履带轮装置使机器人在海床能够连续、稳定地前进；

S5、启动机械手臂，控制机械爪把覆盖在矿石上的石块等杂物夹起放于指定位置；

S6、矿区杂物清理完毕后，将吸水管与海底适应性集矿投放到指定位置，启动驱动电机，使螺旋桨高速旋转形成强大的抽吸力，将矿物吸入集物箱内；

S7、矿浆泵将矿物输送至中继仓，完成一个工作循环或关闭作业系统上潜。

10.如权利要求9所述的多功能水下机器人装置的工作方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：打开双向气阀进气，使得气囊本体的体积能够保持一个定值，确保机器人装置能够持续下潜，下潜的速度由定位仪来确定，以及根据姿态传感器反应的纵倾与横倾角度适当加大部分浮力调整气囊的进气量，让机器人装置重回正浮状态。