一种用于构筑物探伤的水下机器人

1.本发明涉及水下机器人领域，特别是涉及一种用于构筑物探伤的水下机器人。


背景技术：

2.水下构筑物探伤机器人是目前工程领域中广泛应用的一种用于构筑物探伤的水下机器人机器人。这种机器人通常配备有各种探测设备和传感器，可以在水下环境中实时监测和检测水下结构物的状态、疲劳损伤情况、裂纹等隐患，并及时反馈监测结果。
3.在传统的水下探测方式中，通常需要使用人员或者船只进行操作，这不仅造成了很高的外部环境干扰，而且也有一定的危险性。而随着机器人技术和计算机技术的不断提高，水下构筑物探伤机器人已经成为了一个越来越受欢迎和实用的工具。
4.目前市场上已经有种类繁多的水下机器人，但是在该领域仍然存在一些值得关注的挑战和难题。其中之一是现有水下探测设备体积较大，难以便携并实现便捷使用。此外，这些设备往往具有单一功能且价格昂贵。
5.因此，对于水下探测机器人的研究和开发是一个具有长远意义的话题，也是海洋技术领域中值得关注和努力的重要方向。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种用于构筑物探伤的水下机器人，以解决现有技术存在的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于构筑物探伤的水下机器人，包括机器人主体，所述机器人主体包括：
8.总体框架；
9.耐压仓体，所述耐压仓体通过固定装置可拆卸固定在所述总体框架上的中间位置，所述耐压仓体内安装有拍摄模块和控制模块；
10.外置电源组件，所述外置电源组件设置有两组，所述外置电源组件安装在所述总体框架上，所述耐压仓体设置在两组所述外置电源组件之间，所述拍摄模块和所述控制模块均与所述外置电源组件电性连接；
11.推进器组件；所述推进器组件设置有若干组，若干组所述推进器组件对称设置在所述总体框架上，所述推进器组件与所述控制模块电性连接。
12.根据本发明提供的用于构筑物探伤的水下机器人，所述总体框架包括多功能板，所述多功能板的两侧分别可拆卸连接有竖直支架，两所述竖直支架相互靠近的一侧分别可拆卸连接有主体支架，所述固定装置安装在所述主体支架上，所述耐压仓体设置在两所述主体支架之间。
13.根据本发明提供的用于构筑物探伤的水下机器人，所述固定装置设置有若干组，所述固定装置包括对称设置的支撑环，两所述支撑环分别设置在所述主体支架的上下两侧，所述支撑环两端分别可拆卸链接有铰链，所述铰链通过连接组件可拆卸连接在所述主
体支架上。
14.根据本发明提供的用于构筑物探伤的水下机器人，所述连接组件包括固定螺栓，所述固定螺栓底端转动连接有活动倒钩，所述主体支架上开设有螺纹槽，所述螺纹槽与所述固定螺栓的形状相适配，所述铰链通过所述固定螺栓可拆卸连接在所述主体支架上。
15.根据本发明提供的用于构筑物探伤的水下机器人，所述推进器组件包括推进器支架，所述推进器支架固定连接在所述竖直支架上，所述推进器支架上固定连接有推进器。
16.根据本发明提供的用于构筑物探伤的水下机器人，所述外置电源组件包括电源盒，所述电源盒内固定有电源，所述电源盒固定连接在所述主体支架上，所述电源盒上设置有穿线孔，所述穿线孔内设置有防水螺母，所述电源的电源线通过所述防水螺母伸出所述电源盒。
17.根据本发明提供的用于构筑物探伤的水下机器人，所述耐压仓体包括舱桶，所述舱桶通过所述支撑环固定在两所述主体支架之间；所述舱桶的前端和后端分别可拆卸连接有前置法兰和后置法兰，所述前置法兰上通过固定环固定连接有球罩；所述后置法兰通过固定环固定连接有螺母托盘，所述拍摄模块和所述控制模块均安装在所述舱桶内，所述舱桶后端设置有姿态传感器。
18.根据本发明提供的用于构筑物探伤的水下机器人，所述拍摄模块包括摄像头，所述摄像头上安装有固定支撑架，所述固定支撑架的底端固定连接有支撑底座，所述支撑底座固定连接在所述舱桶内。
19.根据本发明提供的用于构筑物探伤的水下机器人，所述控制模块包括稳压板、主控板和ai计算机，所述稳压板通过舱内固定架固定在所述舱桶内，所述主控板和所述ai计算机均设置在所述稳压板上，所述ai计算机设置在靠近所述姿态传感器的一侧，所述姿态传感器、所述摄像头均与所述ai计算机之间电性连接。
20.本发明公开了以下技术效果：
21.本发明通过固定装置将安装有拍摄模块和控制模块的耐压仓体固定在总体框架上，通过推进器组件控制机器人的前进、后退、左转、右转、左平移以及右平移运动。
22.本发明能够替代人类下潜至深海进行管道探测任务，并保障任务完成效率高且人员安全，结构设计简约，耐压仓体采用快速拆卸结构，便于日常维修和调试。
23.同时本发明尺寸小巧、重量轻，无需额外设备辅助，即使是缺乏专业知识的使用者也能轻松操作；制造工艺简约易行，可进行规模化生产并快速投放市场；价格合理，性价比高，并具有明确的应用场景和使用价值，易于推广普及。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
25.图1为本发明水下机器人的轴测图；
26.图2为本发明总体框架的轴测图；
27.图3为本发明固定装置的结构示意图；
28.图4为本发明推进器组件的结构示意图；
29.图5为本发明外置电源组件的结构示意图；
30.图6为本发明拍摄模块和控制模块的结构示意图；
31.图7为本发明耐压仓体的结构示意图。
32.其中，1、总体框架；101、多功能板；102、主体支架；103、竖直支架；104、活动倒钩；105、固定螺栓；106、支撑环；107、铰链；2、推进器组件；201、推进器支架；202、推进器；3、外置电源组件；301、防水螺母；302、电源盒；4、耐压仓体；401、固定环；402、球罩；403、前置法兰；404、o型密封圈；405、舱桶；406、后置法兰；407、螺母托盘；408、摄像头；409、固定支撑架；410、支撑底座；411、稳压板；412、ai计算机；413、姿态传感器；414、舱内固定架；415、主控板。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
35.参照图1-7，本发明提供一种用于构筑物探伤的水下机器人，包括机器人主体，机器人主体包括：
36.总体框架1；
37.耐压仓体4，耐压仓体4通过固定装置可拆卸固定在总体框架1上的中间位置，耐压仓体4内安装有拍摄模块和控制模块；
38.外置电源组件3，外置电源组件3设置有两组，外置电源组件3安装在总体框架1上，耐压仓体4设置在两组外置电源组件3之间，拍摄模块和控制模块均与外置电源组件3电性连接；
39.推进器组件2；推进器组件2设置有若干组，若干组推进器组件2对称设置在总体框架1上，推进器组件2与控制模块电性连接。
40.本发明通过固定装置将安装有拍摄模块和控制模块的耐压仓体4固定在总体框架1上，通过推进器组件2控制机器人的前进、后退、左转、右转、左平移以及右平移运动。
41.进一步优化方案，总体框架1包括多功能板101，多功能板101的两侧分别可拆卸连接有竖直支架103，两竖直支架103相互靠近的一侧分别可拆卸连接有主体支架102，固定装置安装在主体支架102上，耐压仓体4设置在两主体支架102之间。
42.进一步优化方案，固定装置设置有若干组，固定装置包括对称设置的支撑环106，两支撑环106分别设置在主体支架102的上下两侧，支撑环106两端分别可拆卸链接有铰链107，铰链107通过连接组件可拆卸连接在主体支架102上。
43.进一步优化方案，连接组件包括固定螺栓105，固定螺栓105底端转动连接有活动倒钩104，主体支架102上开设有螺纹槽，螺纹槽与固定螺栓105的形状相适配，铰链107通过固定螺栓105可拆卸连接在主体支架102上。
44.通过销轴将活动倒钩104转动设置在固定螺栓105底端，通过将活动倒钩104横向扭转90
°
再将固定螺栓105向下锁死使得双方产生垂直方向的夹紧力来实现铰链107的固定。
45.进一步优化方案，推进器组件2包括推进器支架201，推进器支架201固定连接在竖直支架103上，推进器支架201上固定连接有推进器202。推进器202配置为12v25a三相无刷电机与三叶螺旋桨。推进器202优选为八个。两组推进器202一组包括左前上侧水下推进器202、右前上侧水下推进器202、左后上侧水下推进器202和右后上侧水下推进器202。控制机器人的前进、后退、左转、右转、左平移以及右平移运动。
46.进一步优化方案，外置电源组件3包括电源盒302，电源盒302内固定有电源，电源盒302固定连接在主体支架102上，电源盒302上设置有穿线孔，穿线孔内设置有防水螺母301，电源的电源线通过防水螺母301伸出电源盒302。电池采用3s 5400mah航模电池。
47.进一步优化方案，耐压仓体4包括舱桶405，舱桶405通过支撑环106固定在两主体支架102之间；舱桶405的前端和后端分别可拆卸连接有前置法兰403和后置法兰406，前置法兰403上通过固定环401固定连接有球罩402；后置法兰406通过固定环401固定连接有螺母托盘407，拍摄模块和控制模块均安装在舱桶405内，舱桶405后端设置有姿态传感器413。前后法兰与舱桶405之间均设置o型密封圈404，通过o型密封圈404进行密封，避免舱桶405进水。电源的电源线通过螺母托盘407进入舱桶405内，且通过防水螺母301进行封堵防水。
48.进一步优化方案，拍摄模块包括摄像头408，摄像头408上安装有固定支撑架409，固定支撑架409的底端固定连接有支撑底座410，支撑底座410固定连接在舱桶405内。
49.进一步优化方案，控制模块包括稳压板411、主控板415和ai计算机412，稳压板411通过舱内固定架414固定在舱桶405内，主控板415和ai计算机412均设置在稳压板411上，ai计算机412设置在靠近姿态传感器413的一侧，姿态传感器413、摄像头408均与ai计算机412之间电性连接。ai计算机412采用jetson nano；主控板415选用stm32f407vgt6主控板。
50.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明，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发明的限制。
51.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种用于构筑物探伤的水下机器人，其特征在于，包括机器人主体，所述机器人主体包括：总体框架(1)；耐压仓体(4)，所述耐压仓体(4)通过固定装置可拆卸固定在所述总体框架(1)上的中间位置，所述耐压仓体(4)内安装有拍摄模块和控制模块；外置电源组件(3)，所述外置电源组件(3)设置有两组，所述外置电源组件(3)安装在所述总体框架(1)上，所述耐压仓体(4)设置在两组所述外置电源组件(3)之间，所述拍摄模块和所述控制模块均与所述外置电源组件(3)电性连接；推进器组件(2)；所述推进器组件(2)设置有若干组，若干组所述推进器组件(2)对称设置在所述总体框架(1)上，所述推进器组件(2)与所述控制模块电性连接。2.根据权利要求1所述的一种用于构筑物探伤的水下机器人，其特征在于：所述总体框架(1)包括多功能板(101)，所述多功能板(101)的两侧分别可拆卸连接有竖直支架(103)，两所述竖直支架(103)相互靠近的一侧分别可拆卸连接有主体支架(102)，所述固定装置安装在所述主体支架(102)上，所述耐压仓体(4)设置在两所述主体支架(102)之间。3.根据权利要求2所述的一种用于构筑物探伤的水下机器人，其特征在于：所述固定装置设置有若干组，所述固定装置包括对称设置的支撑环(106)，两所述支撑环(106)分别设置在所述主体支架(102)的上下两侧，所述支撑环(106)两端分别可拆卸链接有铰链(107)，所述铰链(107)通过连接组件可拆卸连接在所述主体支架(102)上。4.根据权利要求3所述的一种用于构筑物探伤的水下机器人，其特征在于：所述连接组件包括固定螺栓(105)，所述固定螺栓(105)底端转动连接有活动倒钩(104)，所述主体支架(102)上开设有螺纹槽，所述螺纹槽与所述固定螺栓(105)的形状相适配，所述铰链(107)通过所述固定螺栓(105)可拆卸连接在所述主体支架(102)上。5.根据权利要求2所述的一种用于构筑物探伤的水下机器人，其特征在于：所述推进器组件(2)包括推进器支架(201)，所述推进器支架(201)固定连接在所述竖直支架(103)上，所述推进器支架(201)上固定连接有推进器(202)。6.根据权利要求2所述的一种用于构筑物探伤的水下机器人，其特征在于：所述外置电源组件(3)包括电源盒(302)，所述电源盒(302)内固定有电源，所述电源盒(302)固定连接在所述主体支架(102)上，所述电源盒(302)上设置有穿线孔，所述穿线孔内设置有防水螺母(301)，所述电源的电源线通过所述防水螺母(301)伸出所述电源盒(302)。7.根据权利要求2所述的一种用于构筑物探伤的水下机器人，其特征在于：所述耐压仓体(4)包括舱桶(405)，所述舱桶(405)通过所述支撑环(106)固定在两所述主体支架(102)之间；所述舱桶(405)的前端和后端分别可拆卸连接有前置法兰(403)和后置法兰(406)，所述前置法兰(403)上通过固定环(401)固定连接有球罩(402)；所述后置法兰(406)通过固定环(401)固定连接有螺母托盘(407)，所述拍摄模块和所述控制模块均安装在所述舱桶(405)内，所述舱桶(405)后端设置有姿态传感器(413)。8.根据权利要求7所述的一种用于构筑物探伤的水下机器人，其特征在于：所述拍摄模块包括摄像头(408)，所述摄像头(408)上安装有固定支撑架(409)，所述固定支撑架(409)的底端固定连接有支撑底座(410)，所述支撑底座(410)固定连接在所述舱桶(405)内。9.根据权利要求8所述的一种用于构筑物探伤的水下机器人，其特征在于：所述控制模
块包括稳压板(411)、主控板(415)和ai计算机(412)，所述稳压板(411)通过舱内固定架(414)固定在所述舱桶(405)内，所述主控板(415)和所述ai计算机(412)均设置在所述稳压板(411)上，所述ai计算机(412)设置在靠近所述姿态传感器(413)的一侧，所述姿态传感器(413)、所述摄像头(408)均与所述ai计算机(412)之间电性连接。

技术总结
本发明公开一种用于构筑物探伤的水下机器人，包括机器人主体，机器人主体包括：总体框架；耐压仓体，耐压仓体通过固定装置可拆卸固定在总体框架上的中间位置，耐压仓体内安装有拍摄模块和控制模块；外置电源组件，外置电源组件设置有两组，外置电源组件安装在总体框架上，耐压仓体设置在两组外置电源组件之间，拍摄模块和控制模块均与外置电源组件电性连接；推进器组件；推进器组件设置有若干组，若干组推进器组件对称设置在总体框架上，推进器组件与控制模块电性连接。本发明能够替代人类下潜至深海进行管道探测任务，并保障任务完成效率高且人员安全，结构设计简约。结构设计简约。结构设计简约。


技术研发人员：陆伟 冯家乐 王晓曼 杨瑞 金夏安 罗鑫 杨雪 刘俊楠 徐子安
受保护的技术使用者：南京工程学院
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/6/27