一种水下机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体是涉及一种水下机器人。

背景技术

为了延长船舶的使用寿命,保证船舶的经济及安全运行,船舶必须定期进坞进行检修，市场上船体表面清刷主要分为坞内清刷和水下清刷两类。坞内清刷普遍的工作流程是万吨巨轮船体的部分防腐漆被海水腐蚀掉后，拉进船坞，工人站在几十米的高空车上拿着专用设备，用铜矿渣为锈迹斑斑的船体除锈，现场灰尘很大，噪声刺耳，工作环境恶劣。而人工水下清刷就是潜水员下水进行清洗，效率很低很费力，花费成本极高，又具有较高风险，而且锈渣会对海水造成污染。目前利用水下机器人进行船底探伤、常规性检测以及进行清洗就成为人们的首选。现有的水下机器人大多结构复杂，功能单一，可操作性不强。

中国专利CN209870691 U公开了一种水下机器人，包括机器人本体，机器人本体包括运动装置、清洁装置和动力装置，运动装置包括环绕在履带传动轮上的履带，水下机器人的运动主要靠安装在机器人左右两侧的履带的转动来完成移动，两侧履带主要的外壳材料为铝合金，这种材料比较轻便，履带内部含有一块一块的磁铁用于吸附，随着履带的转动来带动机器人的移动。履带的上方通过安装轴安装有动力装置、清洁装置和给排装置，动力装置包括驱动履带转动的第一动力装置和驱动清洁装置工作的第二动力装置，清洁装置包括急回装置和清扫装置，急回装置为通过偏置曲柄滑块机构与机器人本体端部连接的贝类铲除器，清扫装置包括设置在机器人本体底部的一组毛刷清扫器5，毛刷清扫器的排料口连接有设置在机器人本体中部的垃圾收集装置，垃圾收集装置用于将过滤的杂物收集并储存，并可拆卸替换。

上述方案能对船舶进行高效清洗，但是在机器人发生意外时，通过感应器程序自动断电并弹出气囊要种依赖于电路程序，即机器人的感应器程序即相应电器元件必须保证不能出现故障，在船坞中若对应程序和电路发生故障，对于机器人寻回尚有希望，若时在海洋中做探测用，机器人在深海中同样发生了故障时，机器人必然会沉入海底，无法寻回，成本较高。

发明内容

针对上述问题，提供一种水下机器人，当机器人出现问题时，机器人便会失去控制并开始下沉，由于密封仓内部在下潜的过程中会存有压载水，为了使得机器人能快速上浮还需要将密封仓内的水排出，当机器人开始下沉，触发装置处的压力逐渐上升，当海水的压力到达预设压力时，触发装置被触发，触发装置将气体反应器激活，气体反应器产生气体，气体通过第一连接管进入到密封仓内，密封仓中的压载水被气体挤出，如此密封仓内整体重量降低，随后传动装置将气体泵入气囊中，气囊弹出带动机器人浮出水面，使得机器人能在出现问题后快速浮出水面，同时避免了使用电子元件导致的安全装置无法正常运行的情况。

为解决现有技术问题，本发明提供一种水下机器人，包括外壳和安全装置；安全装置包括触发装置、气体反应器、密封仓、第一连接管、传动装置和气囊；触发装置设置在外壳上，触发装置在预设压力下能被触发；气体反应器设置在外壳内，触发装置与气体反应器连接，触发装置被触发后能将气体反应器启动；密封仓固定设置在外壳的侧壁上，密封仓的侧壁上开设有排水口；第一连接管的两端分别与密封仓和气体反应器连接，气体反应器反应产生的气体通过第一连接管进入密封仓内；气囊固定设置在外壳的上部；传动装置设置在第一连接管上，密封仓内的水排出后，第一连接管驱动传动装置将气体反应器产生的气体泵入气囊。

优选的，触发装置包括触发块、按钮和保险装置；触发块沿外壳的长度方向滑动设置在外壳的侧壁上，触发块贯穿于外壳的侧壁；按钮设置在外壳的内部，按钮位于触发块端部的一侧，按钮与气体反应器连接并能将气体反应器触发，触发块能将按钮触发；保险装置设置在触发块上，保险装置在外部压力没有达到预设压力时对触发块进行限制。

优选的，保险装置包括保险杆、第一连杆、卡接架、第一卡接槽、第二卡接槽和弹性组件；保险杆设置在触发块的一侧，保险杆沿外壳的长度方向滑动设置在外壳的侧壁上；弹性组件设置在保险杆位于外壳内的端部上；第一连杆设置在保险杆的下方，第一连杆的一端与保险杆的端部铰接；卡接架竖直设置在第一连杆的下方，卡接架的上部与第一连杆远离保险杆的一端铰接，卡接架在第一连杆的带动下能沿竖直方向滑动；第一卡接槽沿外壳的长度方向贯穿开设在卡接架上；第二卡接槽开设在触发块的下部，卡接架与第二卡接槽卡接配合。

优选的，弹性组件包括第二连杆、滑块和弹簧；第二连杆铰接在触发块位于外壳内部的一端上；滑块铰接在第二连杆远离触发块的一端上，滑块沿外壳的宽度方向滑动设置；弹簧沿外壳的宽度方向设置在滑块远离第二连杆上。

优选的，传动装置包括供气装置、涡轮泵、圆盘、啮合齿和第一齿轮；涡轮泵设置在第一连接管上，第一连接管内气体流动时能带动涡轮泵转动；圆盘设置在涡轮泵的一侧，涡轮泵能带动圆盘转动；啮合齿设置有多个，啮合齿围绕圆盘的直线等距设置在圆盘的侧壁上，且圆盘未设有啮合齿部分的弧长大于圆盘设有啮合齿部分的弧长；供气装置的两侧分别与气体反应器和气囊连接；第一齿轮设置在供气装置上，第一齿轮能控制供气装置开闭，第一齿轮与啮合齿相互啮合。

优选的，传动装置还包括第二齿轮和第三齿轮；第二齿轮固定设置在涡轮泵的驱动端上；第三齿轮沿圆盘的轴线设置在圆盘的端部，第三齿轮与第二齿轮相互啮合，第二齿轮的直径小于第三齿轮的直径。

优选的，供气装置包括第二连接管和开关阀；第二连接管的两端分别与气囊和气体反应器连接；开关阀设置在第二连接管上，开关阀上的开关旋钮与第一齿轮固定连接。

优选的，安全装置还包括单向阀；单向阀设置在密封仓的侧壁上，单向阀允许密封仓内的水向密封仓外流。

优选的，安全装置还包括警示灯；警示灯固定设置在外壳的上部。

优选的，安全装置还包括定位器；定位器固定设置在外壳的内部。

本发明相比较于现有技术的有益效果是：

本发明通过设置触发装置、气体反应器、密封仓、第一连接管、传动装置和气囊，当机器人出现问题时，机器人便会失去控制并开始下沉，由于密封仓内部在下潜的过程中会存有压载水，为了使得机器人能快速上浮还需要将密封仓内的水排出，当机器人开始下沉，触发装置处的压力逐渐上升，当海水的压力到达预设压力时，触发装置被触发，触发装置将气体反应器激活，气体反应器产生气体，气体通过第一连接管进入到密封仓内，密封仓中的压载水被气体挤出，如此密封仓内整体重量降低，随后传动装置将气体泵入气囊中，气囊弹出带动机器人浮出水面，使得机器人能在出现问题后快速浮出水面，同时避免了使用电子元件导致的安全装置无法正常运行的情况。

附图说明

图1是一种水下机器人的气囊未弹出时的立体示意图。

图2是一种水下机器人的气囊弹出后的立体示意图。

图3是一种水下机器人的去除了外壳和部分密封壳后的立体示意图。

图4是一种水下机器人的去除了单向阀、外壳和密封壳后的立体示意图一。

图5是一种水下机器人的图4中A处的局部放大示意图。

图6是一种水下机器人的图4中B处的局部放大示意图。

图7是一种水下机器人的去除了单向阀、外壳和密封壳后的立体示意图二。

图8是一种水下机器人的图7中C处的局部放大示意图。

图9是一种水下机器人的去除了卡接架、单向阀、外壳和密封壳后的立体示意图。

图10是一种水下机器人的图9中D处的局部放大示意图。

图中标号为：

1-外壳；2-安全装置；21-触发装置；211-触发块；212-按钮；213-保险装置；2131-保险杆；2132-第一连杆；2133-卡接架；2134-第一卡接槽；2135-第二卡接槽；2136-第二连杆；2137-滑块；2138-弹簧；22-气体反应器；23-密封仓；231-单向阀；24-第一连接管；25-传动装置；251-供气装置；2511-第二连接管；2512-开关阀；252-涡轮泵；2521-第二齿轮；2522-第三齿轮；253-圆盘；2531-啮合齿；254-第一齿轮；26-气囊；27-警示灯。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参照图1、图2和图7：一种水下机器人，包括外壳1和安全装置2；安全装置2包括触发装置21、气体反应器22、密封仓23、第一连接管24、传动装置25和气囊26；触发装置21设置在外壳1上，触发装置21在预设压力下能被触发；气体反应器22设置在外壳1内，触发装置21与气体反应器22连接，触发装置21被触发后能将气体反应器22启动；密封仓23固定设置在外壳1的侧壁上，密封仓23的侧壁上开设有排水口；第一连接管24的两端分别与密封仓23和气体反应器22连接，气体反应器22反应产生的气体通过第一连接管24进入密封仓23内；气囊26固定设置在外壳1的上部；传动装置25设置在第一连接管24上，密封仓23内的水排出后，第一连接管24驱动传动装置25将气体反应器22产生的气体泵入气囊26。

当机器人出现问题时，机器人便会失去控制并开始下沉，由于密封仓23内部在下潜的过程中会存有压载水，为了使得机器人能快速上浮还需要将密封仓23内的水排出，当机器人开始下沉，触发装置21处的压力逐渐上升，触发装置21内设置有预设压力，只有在外界的压力到达预设压力时触发装置21才会被触发，触发装置21为机械结构，值得注意的是，预设压力的压力值需要小于机器人最大设计抗压值，否则在机器人下沉的过程中，外部海水的压力会将机器人压爆，只有预设压力小于机器人最大设计抗压值，才能保证机器人在上浮前不会被海水压力损坏。当海水的压力到达预设压力时，触发装置21被触发，触发装置21将气体反应器22激活，气体反应器22产生气体，气体通过第一连接管24进入到密封仓23内，密封仓23中的压载水被气体挤出，如此密封仓23内整体重量降低，随后传动装置25将气体泵入气囊26中，气囊26弹出带动机器人浮出水面，由于气体反应器22产生气体的一瞬间压力最大，而密封仓23内存有压载水，如果要把密封仓23内的水排出，就需要足够大的压力才行，如此气体反应器22产生的气体需要首先通过第一连接管24进入到密封仓23内，将密封仓23内的水排出后，传动装置25才会将气体反应器22中产生的气体排入气囊26内，如此密封仓23也可以为机器人提供浮力，在气囊26和密封仓23的双重作用下，机器人能在出现问题后能快速浮出水面，同时避免了使用电子元件导致的安全装置2无法正常运行的情况。

参照图2、图3和图10：触发装置21包括触发块211、按钮212和保险装置213；触发块211沿外壳1的长度方向滑动设置在外壳1的侧壁上，触发块211贯穿于外壳1的侧壁；按钮212设置在外壳1的内部，按钮212位于触发块211端部的一侧，按钮212与气体反应器22连接并能将气体反应器22触发，触发块211能将按钮212触发；保险装置213设置在触发块211上，保险装置213在外部压力没有达到预设压力时对触发块211进行限制。

在机器人下潜的过程中，海洋中的水流会对机器人外壳1的侧壁形成冲击，若不设置保险装置213，则会出现在水流的冲击下，触发块211发生滑动，如此易导致触发块211意外将按钮212触发的情况，而在设置了保险装置213后，只有在机器人出现故障时，随着机器人的下沉，外界压力逐渐大于预设压力，此时保险装置213解锁，触发块211便能自由滑动，在外部海水的压力作用下，触发块211能将按钮212按下触发。

参照图7、图8和图10：保险装置213包括保险杆2131、第一连杆2132、卡接架2133、第一卡接槽2134、第二卡接槽2135和弹性组件；保险杆2131设置在触发块211的一侧，保险杆2131沿外壳1的长度方向滑动设置在外壳1的侧壁上；弹性组件设置在保险杆2131位于外壳1内的端部上；第一连杆2132设置在保险杆2131的下方，第一连杆2132的一端与保险杆2131的端部铰接；卡接架2133竖直设置在第一连杆2132的下方，卡接架2133的上部与第一连杆2132远离保险杆2131的一端铰接，卡接架2133在第一连杆2132的带动下能沿竖直方向滑动；第一卡接槽2134沿外壳1的长度方向贯穿开设在卡接架2133上；第二卡接槽2135开设在触发块211的下部，卡接架2133与第二卡接槽2135卡接配合。

为了防止触发块211被流动的水流冲击发生意外滑动，便在触发块211的一侧设置了保险装置213，当压力没有达到预设压力时，弹性组件为保险杆2131提供支撑，使得保险杆2131不会完全缩入外壳1内，进而设置在第一连杆2132下方的卡接架2133也不会完全下移，由于外界海水的压力会同时作用在保险杆2131和触发块211上，在弹性组件的作用下，保险杆2131不会轻易发生滑动，即外界的水流冲击不会对保险杆2131造成太大影响，只有随着下潜深度的增加，海水压力克服弹性组件的弹力将保险杆2131压下，保险杆2131通过第一连杆2132推动卡接架2133滑动，随着卡接架2133沿竖直方向滑动，卡接架2133与触发块211脱离卡接，如此触发块211便会在外界海水的压力作用下撞击在按钮212上，如此气体反应器22便被激活。

参照图8：弹性组件包括第二连杆2136、滑块2137和弹簧2138；第二连杆2136铰接在触发块211位于外壳1内部的一端上；滑块2137铰接在第二连杆2136远离触发块211的一端上，滑块2137沿外壳1的宽度方向滑动设置；弹簧2138沿外壳1的宽度方向设置在滑块2137远离第二连杆2136上。

当保险杆2131在受到外界海水压力或者是水流波动撞击时，保险杆2131便通过第二连杆2136带动滑块2137滑动，使得设置在滑块2137上的弹簧2138被压缩，如此压缩后弹簧2138的弹力便作用在保险杆2131上，且只有在保险杆2131被完全压入外壳1中时，卡接架2133才会与触发块211脱离卡接。

参照图4：传动装置25包括供气装置251、涡轮泵252、圆盘253、啮合齿2531和第一齿轮254；涡轮泵252设置在第一连接管24上，第一连接管24内气体流动时能带动涡轮泵252转动；圆盘253设置在涡轮泵252的一侧，涡轮泵252能带动圆盘253转动；啮合齿2531设置有多个，啮合齿2531围绕圆盘253的直线等距设置在圆盘253的侧壁上，且圆盘253未设有啮合齿2531部分的弧长大于圆盘253设有啮合齿2531部分的弧长；供气装置251的两侧分别与气体反应器22和气囊26连接；第一齿轮254设置在供气装置251上，第一齿轮254能控制供气装置251开闭，第一齿轮254与啮合齿2531相互啮合。

当气体反应器22激活后，气体反应器22产生气体，气体进入第一连接管24内，如此设置在第一连接管24上的涡轮泵252便会被带动转动，而圆盘253能被涡轮泵252驱动，如此在涡轮泵252转动后，圆盘253便发生转动，当圆盘253转动后，圆盘253没有设置有啮合齿2531的部分在经过第一齿轮254时不会带动第一齿轮254转动，而当圆盘253上设置有啮合齿2531的部分经过第一齿轮254时，第一齿轮254便会被带动转动，供气装置251在第一齿轮254的驱动下开启，供气装置251便将提起供给至气囊26中，气囊26充气膨胀带着外壳1上浮。

参照图5：传动装置25还包括第二齿轮2521和第三齿轮2522；第二齿轮2521固定设置在涡轮泵252的驱动端上；第三齿轮2522沿圆盘253的轴线设置在圆盘253的端部，第三齿轮2522与第二齿轮2521相互啮合，第二齿轮2521的直径小于第三齿轮2522的直径。

当气体从第一连接管24内流过时，设置在第一连接管24上的涡轮泵252便会发生转动，如此设置在涡轮泵252驱动端上的第二齿轮2521也会发生转动，由于第二齿轮2521和第三齿轮2522相互啮合，如此第三齿轮2522便能被第二齿轮2521转动，与第三齿轮2522固定连接的圆盘253也会发生转动。

参照图6：供气装置251包括第二连接管2511和开关阀2512；第二连接管2511的两端分别与气囊26和气体反应器22连接；开关阀2512设置在第二连接管2511上，开关阀2512上的开关旋钮与第一齿轮254固定连接。

当圆盘253转动后，圆盘253没有设置有啮合齿2531的部分在经过第一齿轮254时不会带动第一齿轮254转动，而当圆盘253上设置有啮合齿2531的部分经过第一齿轮254时，第一齿轮254便会被带动转动，第一齿轮254带动开关阀2512上的开关旋钮转动，如此气体反应器22产生的气体便会通过第二连接管2511进入到气囊26内，气囊26充气膨胀。

参照图1：安全装置2还包括单向阀231；单向阀231设置在密封仓23的侧壁上，单向阀231允许密封仓23内的水向密封仓23外流。

由于机器人在出现故障后，机器人的很多电力系统会失灵，密封仓23在储存压载水时需要将外界的水抽入，如此密封仓23上就需要设置一个开关，而在机器人失灵时，无法保证开关能顺利开启，若开关处于关闭状态，气体反应器22产生的气体压力便无法将密封仓23内的水挤出，而在设置了单向阀231后，便能避免这一情况出现，密封仓23内的水能被稳定挤出，且外界的海水也不会通过单向阀231进入到密封仓23内。

参照图1：安全装置2还包括警示灯27；警示灯27固定设置在外壳1的上部。

当机器人在夜间作业出现故障时，在密封仓23的水排出以及气囊26弹出后，位于水下的机器人便会上升，而设置在外壳1上的警示灯27能为搜寻机器人的工作人员提供指引，方便在夜间找寻。

参照图1-图10：安全装置2还包括定位器；定位器固定设置在外壳1的内部。

由于在海上存在洋流，当机器人出现故障浮出水面时，在洋流的推动下，机器人会远离事发地，而在设置了定位器后，工作人员能通过定位器的定位找到机器人的具体位置。

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。