一种双向无桨推动和机械臂牵引水下二级吸捕机器人

1.本实用新型涉及水下抓捕机器人技术领域，具体为一种双向无桨推动和机械臂牵引水下二级吸捕机器人。


背景技术：

2.随着技术的发展，专门针对海参等水产抓捕的机器人开始出现，目前现有水下抓捕机器人主要存在两方面问题。一方面是动力方面，使用常规的螺旋桨推动，在水下航行中容易被海草，破渔网缠住，导致机器损毁。而使用普通喷水装置由于普通喷水推进器仅是单向的，而且喷水效率很低，导致机器灵活度较低。而抓捕机构上，机械爪抓捕效率底下，扫捕机器体积过于庞大，导致机器活动笨拙，而一体式吸捕，由于吸捕管道是固定的，吸捕头不能摆动，导致吸捕的灵活性和效率不高。
3.因此，亟需一种新型的水下抓捕机器人，针对现有技术缺陷提供良好的解决方案。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种双向无桨推动和机械臂牵引水下二级吸捕机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种双向无桨推动和机械臂牵引水下二级吸捕机器人，包括箱体，所述箱体的底部安装有一组万向滚轮，所述箱体内部的底部设置有控制舱，所述控制舱的前侧设置有牵引机械臂，所述箱体的顶部安装有收容箱，所述收容箱的前侧连接有吸捕管，所述吸捕管与收容箱的连接处设置有二级吸捕头，所述吸捕管的末端设置有一级吸捕头，所述一级吸捕头的顶部安装有双目摄像头，所述牵引机械臂末端与一级吸捕头固定连接，所述箱体的左右外壁上设置有垂直推动器，所述箱体的左右内壁上设置有水平推动器。
7.进一步地，所述水平推动器和垂直推动器包括一对方向相反的推进筒，所述推进筒内设置有环形腔体，所述环形腔体的一端为进水口，环形腔体的另一端为出水口，环形腔体靠近进水口一端的内壁上设置有与进水口和出水口连通的狭缝，两侧的推进筒中的环形腔体通过管道相连，管道中安装有驱动电机，驱动电机的输出轴上安装有涡轮。
8.进一步地，所述牵引机械臂远离一级吸捕头的一端转动连接在转座上，所述转座转动连接在基座，所述牵引机械臂和转座均由电机驱动转动。
9.进一步地，所述收容箱可拆卸固定连接在箱体的顶部。
10.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
11.1、本实用新型工作时，双目摄像头搜索定位海参后，由垂直推动器和水平推动器工作，使机器靠近海参等水产，随后牵引机械臂转动，牵引着一级吸捕头靠近海参等水产，一级吸捕头将海参等水产吸入，二级吸捕头进一步将海参吸入收容箱。
12.2、本实用新型的推动方案与传统螺旋桨方案相比，推动效率高、运动能力强，且不易被水下杂草，渔网等杂物缠绕。
13.3、本实用新型在牵引机械臂具有二自由度，能够带动吸捕头灵活移动。
14.综上所述，本实用新型运动能力强、推动效率高且不易被困，吸捕灵活度高、效率高，值得推广。
附图说明
15.图1为一种双向无桨推动和机械臂牵引水下二级吸捕机器人的立体结构示意图；
16.图2为一种双向无桨推动和机械臂牵引水下二级吸捕机器人的左视图；
17.图3为一种双向无桨推动和机械臂牵引水下二级吸捕机器人中吸捕管和牵引机械臂的结构示意图；
18.图4为一种双向无桨推动和机械臂牵引水下二级吸捕机器人中推动器的结构示意图；
19.图5为一种双向无桨推动和机械臂牵引水下二级吸捕机器人中推动器的剖面图；
20.图6为推动器的仿真图一；
21.图7为推动器的仿真图二；
22.图8为吸捕的工作原理图。
23.图中：1、箱体；2、万向滚轮；3、控制舱；4、收容箱；5、吸捕管；6、二级吸捕头；7、一级吸捕头；8、双目摄像头；9、牵引机械臂；10、垂直推动器；11、转座；12、基座；13、推进筒；14、管道；15、驱动电机；16、出水口；17、进水口；18、狭缝；19、水平推动器。
具体实施方式
24.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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本实用新型保护的范围。
25.实施例1：请参阅图1～2，一种双向无桨推动和机械臂牵引水下二级吸捕机器人，包括箱体1，箱体1的底部安装有一组万向滚轮2，箱体1的底部安装有一组万向滚轮2，箱体1内部的底部设置有控制舱3，控制舱3的前侧设置有牵引机械臂9，箱体1的顶部安装有收容箱4，收容箱4的前侧连接有吸捕管5，吸捕管5与收容箱4的连接处设置有二级吸捕头6，吸捕管5的末端设置有一级吸捕头7，一级吸捕头7的顶部安装有双目摄像头8，牵引机械臂9末端与一级吸捕头7固定连接，箱体1的左右外壁上设置有垂直推动器10，箱体1的左右内壁上设置有水平推动器19。
26.本实施例的工作原理：箱体是1机器的主体，万向滚轮2用于保证装置通过性；牵引机械臂9为二自由度的机械臂，控制一级吸捕头7；箱体內部两侧各安装两个双向的水平推动器19，提供水平方向运动的动力；一级吸捕头7的上方安装双目摄像头8，搜索定位海参等水产；箱体外侧上方的四个双向的垂直推动器10提供竖直方向的动力。如图8所示，吸捕时电机转动带动涡轮，将水流通过内进水口送入一级吸捕头7，水流在吸捕头的圆环状狭缝处，由于文丘里效应，受限流体通过的横流断面减小，流速增大，因此水流从加速从狭缝处喷射出。而根据伯努利原理，等高流动时，流速增大压强减小，在狭缝处形成低压区，导致外进水口处收到吸引力，以此吸引海参从外进水口进入吸捕头，当海参经过狭缝处后，狭缝射
出的水进一步推动海参经过外出水口，外出水口处防止收容箱，或管道，海参即可进入收容箱或管道。
27.工作流程：双目摄像头8搜索定位海参后，由垂直推动器10和水平推动器19工作，使机器靠近海参等水产，随后牵引机械臂9转动，牵引着一级吸捕头7靠近海参等水产，一级吸捕头7将海参等水产吸入，二级吸捕头6进一步将海参吸入收容箱4。
28.实施例2：请参阅图4～5，一种双向无桨推动和机械臂牵引水下二级吸捕机器人，与实施例1的区别在于，水平推动器19和垂直推动器10包括一对方向相反的推进筒13，推进筒13内设置有环形腔体，环形腔体的一端为进水口17，环形腔体的另一端为出水口16，环形腔体靠近进水口17一端的内壁上设置有与进水口17和出水口16连通的狭缝18，两侧的推进筒13中的环形腔体通过管道14相连，管道14中安装有驱动电机15，驱动电机15的输出轴上安装有涡轮。
29.本实施例中，过驱动电机15正转带动涡轮，将水流送入左侧的推进筒13中。水流通过左侧的推进筒13的狭缝18后从出水口16喷出，获得加速，根据伯努利原理水流在狭缝中射出时流速迅速加大，在狭缝处形成低压区，会使得左侧推进筒13的进水口17的水流向出水口16流动，增大了出水流量，同时也增大了推力。而狭缝18口的圆滑过渡以及喷口内环的机翼形表面，会使得狭缝18喷射出的水流沿着内壁向后流动，即保证了水流产生稳定的推力，还可以通过贴壁流淌的水流及时清洗去贴壁的杂物，避免堵塞出水口影响动力。如果进水后电机正转将进入左进水管道，通过左侧的推进筒13的出水口16喷出，反转时水流进入右进水管道，通过右侧的推进筒13的出水口16喷出射出，两喷口反向放置，通过此方法模拟了传统的螺旋桨推动器正反转产生推力。
30.与传统螺旋桨的对比方案。假设使用螺旋桨推动时产生了推力40n控制推力的方法为通过控制流量反推推力，从而知道某一推力下所需的流量，将该推力作为我们进水时电机对水流的推力，通过仿真图6、7得出喷口的推力并与泵入水流时的40n推力做对比，并得出结果为85.5n如图6箭头为经过喷口所出水流的动力。简单来说，该喷口的作用为推力放大器，将常规推水产生的40n推力放大为85.5n.
31.实施例3：请参阅图3，一种双向无桨推动和机械臂牵引水下二级吸捕机器人，与实施例1的区别在于，牵引机械臂9远离一级吸捕头7的一端转动连接在转座11上，转座11转动连接在基座12，牵引机械臂9和转座11均由电机驱动转动。
32.本实施例中，捕捉海参时，转座11内的电机首先带动转座11旋转，使得摆臂摆动的平面与海参的平面重合，随后牵引机械臂9删的电机带动牵引机械臂9摆动，使吸捕头靠近海参完成吸捕。
33.实施例4：请参阅图1～2，一种双向无桨推动和机械臂牵引水下二级吸捕机器人，与实施例1的区别在于，收容箱4可拆卸固定连接在箱体1的顶部。
34.本实施例中，收容箱4可拆卸固定连接在箱体1的顶部，方便收容箱满后和直接拆卸更换。。
35.以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种双向无桨推动和机械臂牵引水下二级吸捕机器人，包括箱体(1)，其特征在于：所述箱体(1)的底部安装有一组万向滚轮(2)，所述箱体(1)内部的底部设置有控制舱(3)，所述控制舱(3)的前侧设置有牵引机械臂(9)，所述箱体(1)的顶部安装有收容箱(4)，所述收容箱(4)的前侧连接有吸捕管(5)，所述吸捕管(5)与收容箱(4)的连接处设置有二级吸捕头(6)，所述吸捕管(5)的末端设置有一级吸捕头(7)，所述一级吸捕头(7)的顶部安装有双目摄像头(8)，所述牵引机械臂(9)末端与一级吸捕头(7)固定连接，所述箱体(1)的左右外壁上设置有垂直推动器(10)，所述箱体(1)的左右内壁上设置有水平推动器(19)。2.根据权利要求1所述的一种双向无桨推动和机械臂牵引水下二级吸捕机器人，其特征在于：所述水平推动器(19)和垂直推动器(10)包括一对方向相反的推进筒(13)，所述推进筒(13)内设置有环形腔体，所述环形腔体的一端为进水口(17)，环形腔体的另一端为出水口(16)，环形腔体靠近进水口(17)一端的内壁上设置有与进水口(17)和出水口(16)连通的狭缝(18)，两侧的推进筒(13)中的环形腔体通过管道(14)相连，管道(14)中安装有驱动电机(15)，驱动电机(15)的输出轴上安装有涡轮。3.根据权利要求1所述的一种双向无桨推动和机械臂牵引水下二级吸捕机器人，其特征在于：所述牵引机械臂(9)远离一级吸捕头(7)的一端转动连接在转座(11)上，所述转座(11)转动连接在基座(12)，所述牵引机械臂(9)和转座(11)均由电机驱动转动。4.根据权利要求1所述的一种双向无桨推动和机械臂牵引水下二级吸捕机器人，其特征在于：所述收容箱(4)可拆卸固定连接在箱体(1)的顶部。

技术总结
本实用新型公开了一种双向无桨推动和机械臂牵引水下二级吸捕机器人，包括箱体，所述箱体的底部安装有一组万向滚轮，所述箱体内部的底部设置有控制舱，所述控制舱的前侧设置有牵引机械臂，所述箱体的顶部安装有收容箱，所述收容箱的前侧连接有吸捕管，所述吸捕管与收容箱的连接处设置有二级吸捕头，所述吸捕管的末端设置有一级吸捕头，所述一级吸捕头的顶部安装有双目摄像头，所述牵引机械臂末端与一级吸捕头固定连接，所述箱体的左右外壁上设置有垂直推动器，所述箱体的左右内壁上设置有水平推动器。本实用新型运动能力强、推动效率高且不易被困，吸捕灵活度高、效率高，值得推广。值得推广。值得推广。


技术研发人员：段仕英 张天毅 周志鹏 赵景煜
受保护的技术使用者：中国海洋大学
技术研发日：2023.01.05
技术公布日：2023/6/3