一种水下机器人避障系统的制作方法

1.本实用新型涉及机器人领域，具体而言，涉及一种水下机器人避障系统。


背景技术：

2.现代工程检测技术趋于完善的今天，水下检测虽然已有发展，但依然面临着水下环境恶劣，危险系数大，人员无法到达，不确定因数过多的困难。而在水下建筑工程如桥墩大坝的检测又直接关系着人们的生命财产安全。因此发展一种水下机器人代替人类实现水下检测的任务就变得十分重要，并且这种机器人具有避障功能，以延长机器人在水下的工作时长。
3.而现有技术中的水下机器人避障系统大多有着各自的局限性，比如驱动机器人游行的叶轮容易被不明物体缠绕，尤其在水资源大量被生活垃圾污染的今天，极易遭遇被塑料袋等垃圾卡住叶轮影响正常运行的困扰，若机器人继续游行下去还会双向影响电机工作，从而导致机器人报废。因此工作人员不得不将机器人暂停水下工作，待清理叶轮上所缠绕的垃圾后，再重新放入水中。如此一来则增加了工作人员工作量。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种水下机器人避障系统，其能够延长机器人在水下的工作时长，减少工作人员工作量，辅助提高工作效率。
5.本实用新型的实施例是这样实现的：
6.本技术的实施例提供一种水下机器人避障系统，包括彼此连接的本体和控制器，本体外侧设置有第一电机、第一传动轴和叶轮，第一电机与第一传动轴连接，叶轮设置于第一传动轴，本体设置有与控制器相连的测距传感器，本体还设置有用于清理障碍物的剪切装置。
7.在本实用新型的一些实施例中，上述剪切装置包括第二传动轴、第二电机和刀片齿，第二电机与第二传动轴连接，刀片齿设置于第二传动轴，第二传动轴穿设于第一传动轴内。
8.剪切装置的设置能够清理叶轮上所缠绕的垃圾，延长机器人在水下的工作时长。
9.在本实用新型的一些实施例中，上述刀片齿的边侧具有锯齿。
10.锯齿的设置能够提升刀片齿的切割效果。
11.在本实用新型的一些实施例中，上述叶轮的面积大于刀片齿的面积。
12.叶轮的面积大小足以将刀片齿的外圈遮蔽，从而实现当叶轮和刀片齿同时转动时，刀片齿不会对其余小型生物造成误伤。
13.在本实用新型的一些实施例中，上述叶轮设置有轮速传感器，轮速传感器与控制器连接。
14.轮速传感器用于检测叶轮是否受到不明物体的缠绕。
15.在本实用新型的一些实施例中，上述本体的外侧壁设置有清淤装置，清淤装置与
控制器相连。
16.清淤装置的设置能够将本体外侧壁所吸附的不明物体清理。
17.在本实用新型的一些实施例中，上述清淤装置包括彼此连接的壁刮和第三电机，壁刮贴附于本体的外侧壁。
18.在本实用新型的一些实施例中，上述壁刮与本体的外侧壁的接触面设置有清洁件。
19.清洁件的设置能够提升壁刮与本体外侧壁附着物的清洁效果。
20.在本实用新型的一些实施例中，上述清洁件为软胶。
21.在本实用新型的一些实施例中，上述本体还设置有声波探测仪，声波探测仪与控制器相连
22.相对于现有技术，本实用新型的实施例至少具有如下优点或有益效果：
23.本实用新型的实施例提供一种水下机器人避障系统，包括彼此连接的本体和控制器，本体外侧设置有第一电机、第一传动轴和叶轮，第一电机与第一传动轴连接，叶轮设置于第一传动轴，本体设置有与控制器相连的测距传感器，本体还设置有用于清理障碍物的剪切装置。在本实用新型中，通过测距传感器能够识别周侧或即将被撞上的物体，经由控制器判断后改变本技术装置的游行路线，如此实现躲避障碍的功能，进一步继续监测水下情况。第一电机、第一传动轴和叶轮则作为驱动本技术装置运动的主要动力，而暴露于本体装置外部的叶轮极易被水藻、人类垃圾如塑料袋等物体缠绕，最终导致叶轮卡死，叶轮与第一电机之间发生故障并停止运转。因此，当叶轮缴入异物后，叶轮的转速会受到一定的影响，导致第一电机的功率发生变化，并通过控制器传达于外部终端被操作人员及时发觉，从而启动剪切装置，及时将叶轮周侧的缠绕物割切，使得叶轮恢复正常运行。本实用新型通过剪切装置保证了整体装置的正常运行，从而延长整体装置在水下环境的监测时间，辅助操作人员能够得到更为准确的检测结果。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
25.图1为本实用新型实施例剪切装置与叶轮的示意图；
26.图2为本实用新型实施例壁刮的示意图；
27.图3为本实用新型实施例控制器配合关系的示意图。
28.图标：1-本体，110-第一电机，112-第一传动轴，113-叶轮，120-第二电机，121-第二传动轴，123-刀片齿，130-壁刮，131-第三电机。
具体实施方式
29.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和
示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
30.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
32.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，若出现术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
34.在本实用新型实施例的描述中，若出现术语“多个”代表至少2个。
35.在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.实施例
37.请参照图1-3，所示为本实用新型的实施例。
38.如图1、3所示，本技术的实施例提供一种水下机器人避障系统，包括彼此连接的本体1和控制器，本体1外侧设置有第一电机110、第一传动轴112和叶轮113，第一电机110与第一传动轴112连接，叶轮113设置于第一传动轴112，本体1设置有与控制器相连的测距传感器，本体1还设置有用于清理障碍物的剪切装置。
39.在本实施例中，测距传感器为红外线测距传感器，红外测距传感器利用红外信号遇到障碍物距离的不同，导致反射的强度也不同的原理，进行障碍物远近的检测。
40.红外测距传感器具有一对红外信号发射管与接收管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当红外的检测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收，经过处理之后，通过传感器接口返回到本体1的控制器，控制器即可利用红外的返回信号来识别周围环境的变化从而作出指令。
41.需要说明的是，控制器为plc控制器，且红外线测距传感器为现有技术，在此不做赘述。
42.在本实施例中，通过红外测距传感器能够识别周侧或即将被撞上的物体，经由控制器判断后改变本体1的游行路线，如此实现躲避障碍的功能，进一步辅助工作人员继续监测水下情况。
43.除此以外，本实用新型还可以在本体1加设声波探测仪，从而结合红外测距传感器同时保证本技术装置的游行安全，或是当本体1的外侧壁吸附不明物体影响红外测距传感器的效果时作为辅助使用。
44.声波探测仪能够检测到水中生物微弱的声音，如心跳、呼吸、移动，其工作原理就是通过微电子处理器去捕捉声波震动的信号。声波探测仪侦测起来就像在水中撒一个大网，之后逐渐收网，确定生物的位置。
45.声波探测仪与plc控制器相连，当声波探测仪检测到附近有生物游动后，将这种信号传递给plc控制器，经由plc控制作出改变游行路线的指令，从而避免与生物发生撞击。
46.当本体1的外侧壁被不明物体如水母等生物附着时，在本体1的外侧壁增设置清淤装置，清淤装置与控制器相连，清淤装置包括彼此连接的壁刮130和第三电机131，壁刮130贴附于本体1的外侧壁。
47.如图2所示，在本实施例中，启动清淤装置，通过第三电机131带动壁刮130对本体1的外侧壁进行清理，就如汽车上的雨刷。壁刮130与本体1的外侧壁的接触面设置有提升清洁效果的清洁件。本实施例中的清洁件优选为软胶。
48.在本实施例中，第一电机110、第一传动轴112和叶轮113则作为驱动本技术装置运动的主要动力，第一电机110驱动第一传动轴112运作从而带动叶轮113开始旋转。而暴露于本体1装置外部的叶轮113极易被水藻、人类垃圾如塑料袋等物体缠绕，最终导致叶轮113卡死，叶轮113与第一电机110之间发生故障并停止运转。
49.因此，当叶轮113缴入异物后，叶轮113的转速会受到一定的影响，导致第一电机110的功率发生变化，并通过控制器传达于外部终端被工作人员及时发觉，从而启动剪切装置，及时将叶轮113周侧的缠绕物割切，使得叶轮113恢复正常运行。本实用新型通过剪切装置保证了整体装置的正常运行，从而延长整体装置在水下环境的监测时间，辅助操作人员能够得到更为准确的检测结果。
50.在本实用新型的一些实施例中，上述剪切装置包括第二传动轴121、第二电机120和刀片齿123，第二电机120与第二传动轴121连接，刀片齿123设置于第二传动轴121，第二传动轴121穿设于第一传动轴112内。
51.在本实施例中，第二电机120驱动第二传动轴121运作并带动刀片齿123开始旋转，当叶轮113被异物缠绕时，启动剪切装置对异物进行切割。
52.当剪切装置未启动时，刀片齿123时靠近于叶轮113的一侧，但不接触，当刀片齿123旋转时能够有效地将叶轮113上的异物切割，并且互不抵接的关系能够不影响刀片齿123和叶轮113的同时旋转。需说明的是，刀片齿123的旋转速度应大于叶轮113的旋转速度，并且刀片齿123的边侧具有锯齿，从而实现有效的割切。
53.在本实施例中，叶轮113的面积大于刀片齿123的面积，从而避免叶轮113和刀片齿123在同时转动时，刀片齿123误伤水中的微型生物。
54.在本实施例中，可以通过两种方式检测到叶轮113被异物缠绕：其一，通过叶轮113被异物缠绕从而影响第一电机110的功率变化，判断叶轮113被异物影响，从而启动剪切装置；
55.其二，通过在叶轮113设置轮速传感器，通过检测到叶轮113的轮速变化，而判断叶轮113被异物缠绕，经由plc控制器判断后启动剪切装置。
56.综上，本实用新型的实施例至少具有如下优点或有益效果：
57.本实用新型的实施例提供一种水下机器人避障系统，包括彼此连接的本体1和控制器，本体1设置有第一电机110、第一传动轴112和叶轮113，第一电机110设置于本体1内，第一传动轴112的一端与第一电机110连接，第一传动轴112的另一端延伸至本体1的外部与叶轮113相连，本体1的周侧设置有与控制器相连的测距传感器，叶轮113还设置有用于清理障碍物的剪切装置。在本实用新型中，通过测距传感器能够识别周侧或即将被撞上的物体，经由控制器判断后改变本技术装置的游行路线，如此实现躲避障碍的功能，进一步继续监测水下情况。第一电机110、第一传动轴112和叶轮113则作为驱动本技术装置运动的主要动力，而暴露于本体1装置外部的叶轮113极易被水藻、人类垃圾如塑料袋等物体缠绕，最终导致叶轮113卡死，叶轮113与第一电机110之间发生故障并停止运转。因此，当叶轮113缴入异物后，叶轮113的转速会受到一定的影响，导致第一电机110的功率发生变化，并通过控制器传达于外部终端被操作人员及时发觉，从而启动剪切装置，及时将叶轮113周侧的缠绕物割切，使得叶轮113恢复正常运行。本实用新型通过剪切装置保证了整体装置的正常运行，从而延长整体装置在水下环境的监测时间，辅助操作人员能够得到更为准确的检测结果。
58.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
59.对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。