一种适用于海底线缆巡检维修的水下机器人

1.本实用新型涉及海底线缆巡检维修水下机器人技术领域，具体为一种适用于海底线缆巡检维修的水下机器人。


背景技术：

2.水下环境恶劣危险，变幻莫测；人的潜水深度与时长有限，依靠人力难以全方位、长期进行水下作业，而海底线缆即使铺设得再完美光缆也很容易被损坏，有时船舶经过或者锚会误触光缆，大型的鱼类也会不小心破坏光缆外壳，修复这些光缆不是一件容易的事，因为很小的损坏都会导致光缆瘫痪，而要在几万公里的光缆上找到一个小缺口需要耗费许多人力物力，从深达几百米甚至几千米的海床上找到直径不到十厘米的问题光缆，就如同大海捞针，而修复后再续接的难度也非常大，修复光缆首先需要通过两端光缆发射信号确定受损大致位置，然后派出机器人精准定位并切断这段光缆，最后再将备用的光缆连接上去，但连接过程将在水面上完成，光缆会被拖曳船定点抓取提到水面上，并由工程师连接修复，再放入海底。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种适用于海底线缆巡检维修的水下机器人，以解决上述背景技术中提出的现有海底线缆损坏后的维修过程为分布式操作，过程繁琐，线缆损坏不能及时解决的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种适用于海底线缆巡检维修的水下机器人，包括壳体、驱动装置、照明监测装置和剪切抓取装置，所述驱动装置、照明监测装置和剪切抓取装置分布设置在壳体上，所述驱动装置分别包括网罩ⅰ、桨叶ⅰ、驱动板ⅰ和网罩ⅱ、桨叶ⅱ、驱动板ⅱ还有电机ⅱ，所述照明监测装置包括照明灯、摄像头，所述剪切抓取装置包括机械臂ⅰ、机械臂ⅱ和电缆剪。
5.进一步，所述壳体两侧设有开口，开口呈倒u状，并且开口的直径大小与海底线缆直径保持一致，开口用于固定海底线缆，所述壳体的对称轴线上端安装有供电装置。
6.进一步，所述壳体的上端面两侧分别设置有网罩ⅰ、网罩ⅱ，所述网罩ⅰ的下端设置有桨叶ⅰ，所述桨叶ⅰ的下端设置有驱动板ⅰ，所述网罩ⅰ与网罩ⅱ的上端四角均设置有螺钉，且螺钉与壳体、网罩ⅰ、网罩ⅱ螺纹固定连接。
7.进一步，所述网罩ⅱ的下端设置有桨叶ⅱ，所述桨叶ⅱ的下端设置有驱动板ⅱ，所述桨叶ⅰ与桨叶ⅱ的内部传动结构处均设置有电机ⅱ，且电机ⅱ与桨叶ⅰ、桨叶ⅱ传动连接，以网罩ⅱ、桨叶ⅱ、电机ⅱ和驱动板ⅱ一个驱动装置为例，网罩ⅱ和驱动板ⅱ呈窝蜂状，既便于水的流通，又有效的避免桨叶ⅱ在运转过程中被杂物缠绕，电机ⅱ用于控制桨叶ⅱ的正反转以及旋转速度。
8.进一步，所述壳体的前端两侧分别设置有照明灯与摄像头，所述照明灯通过螺栓固定于壳体上，针对海底复杂环境，照明灯可持续工作，为水下机器人提升可见度，摄像头
用于捕获海底线缆的实时状况。
9.进一步，所述壳体的正下方设置有电缆剪，所述电缆剪的上方设置有电机ⅰ，所述电机ⅰ的输出端后方两侧分别设置有轮齿ⅰ、轮齿ⅱ，轮齿ⅰ、轮齿ⅱ与壳体的外壳转轴连接，并且电机ⅰ与轮齿ⅰ传动连接，并且轮齿ⅰ与轮齿ⅱ之间相互啮合传动连接，而且电缆剪分别与轮齿ⅰ、轮齿ⅱ的一端转轴传动连接设置，所述壳体的两侧分别设置有机械臂ⅰ和机械臂ⅱ，当海底线缆出现破损时，电缆剪用来定点剪断海底线缆，机械臂ⅰ和机械臂ⅱ用于辅助维护船将该线缆拉取至海面上以便维修。
10.进一步，所述电缆剪之间设置有限位架，且限位架的两端分别与电缆剪的两侧中心转轴连接、与壳体的外壳转轴连接。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
12.1、本实用新型通过壳体、开口、电缆剪的设置，开口用来固定电缆，而电缆剪将电缆切断，使得本装置在海底浪涌复杂环境下具有极强的电缆附着固定能力与切割性能，使得电缆的切割精度得到极大提高，并有效提高了本装置运行时的工作稳定性，防止水流冲击电缆造成位置偏移的问题，降低了实际操作的工作难度。
13.2、通过机械臂ⅰ、机械臂ⅱ的设置，机械臂ⅰ、机械臂ⅱ有效提高了对物件的夹持性能，进一步提高装置对海下电缆的固定稳定性。
附图说明
14.图1为本实用新型的整体结构示意图；
15.图2为本实用新型的壳体、照明灯与摄像头的组合式结构图；
16.图3为本实用新型的照明灯固定方式图；
17.图4为本实用新型的电缆剪与电机ⅰ的配合结构图；
18.图5为本实用新型的电缆剪的模块结构示意图；
19.图6为本实用新型的壳体、桨叶与驱动板的配合结构示意图；
20.图中：1、壳体；2、供电装置；3、机械臂ⅰ；4、机械臂ⅱ；5、照明灯；6、螺栓；7、摄像头；8、电缆剪；9、电机ⅰ；10、轮齿ⅰ；11、轮齿ⅱ；12、限位架；13、螺钉；14、网罩ⅰ；15、网罩ⅱ；16、桨叶ⅰ；17、桨叶ⅱ；18、驱动板ⅰ；19、电机ⅱ；20、驱动板ⅱ；21、开口。
具体实施方式
21.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。
22.请参阅图1-6，本实用新型提供的一种实施例：一种适用于海底线缆巡检维修的水下机器人，包括壳体1、驱动装置、照明监测装置和剪切抓取装置，所述驱动装置、照明监测装置和剪切抓取装置分布设置在壳体1上，所述驱动装置分别包括网罩ⅰ14、桨叶ⅰ16、驱动板ⅰ18和网罩ⅱ15、桨叶ⅱ17、驱动板ⅱ20还有电机ⅱ19，所述照明监测装置包括照明灯5、摄像头7，所述剪切抓取装置包括机械臂ⅰ3、机械臂ⅱ4和电缆剪8，驱动装置用于控制水下机器人进行多方位移动，照明监测装置用于捕捉海底线缆的实时状态并进行预测，当海底线缆出现破损时，剪切抓取装置用于剪切海底线缆并辅助维护船将该线缆拉取至海面上以
便维修。
23.其中，所述壳体1两侧设有开口21，开口21呈倒u状，并且开口21的直径大小与海底线缆直径保持一致，开口21用于固定海底线缆，所述壳体1的对称轴线上端安装有供电装置2。
24.此外，所述壳体1的上端面两侧分别设置有网罩ⅰ14、网罩ⅱ15，所述网罩ⅰ14的下端设置有桨叶ⅰ16，所述桨叶ⅰ16的下端设置有驱动板ⅰ18，所述网罩ⅰ14与网罩ⅱ15的上端四角均设置有螺钉13，且螺钉13与壳体1、网罩ⅰ14、网罩ⅱ15螺纹固定连接。
25.所述网罩ⅱ15的下端设置有桨叶ⅱ17，所述桨叶ⅱ17的下端设置有驱动板ⅱ20，所述桨叶ⅰ16与桨叶ⅱ17的内部传动结构处均设置有电机ⅱ19，且电机ⅱ19与桨叶ⅰ16、桨叶ⅱ17传动连接，以网罩ⅱ15、桨叶ⅱ17、电机ⅱ19和驱动板ⅱ20一个驱动装置为例，网罩ⅱ15和驱动板ⅱ20呈窝蜂状，既便于水的流通，又有效的避免桨叶ⅱ17在运转过程中被杂物缠绕，电机ⅱ19用于控制桨叶ⅱ17的正反转以及旋转速度。
26.所述壳体1的前端两侧分别设置有照明灯5与摄像头7，所述照明灯5通过螺栓6固定于壳体1上，针对海底复杂环境，照明灯5可持续工作，为水下机器人提升可见度，摄像头7用于捕获海底线缆的实时状况。
27.所述壳体1的正下方设置有电缆剪8，所述电缆剪8的上方设置有电机ⅰ9，所述电机ⅰ9的输出端后方两侧分别设置有轮齿ⅰ10、轮齿ⅱ11，轮齿ⅰ10、轮齿ⅱ11与壳体1的外壳转轴连接，并且电机ⅰ9与轮齿ⅰ10传动连接，并且轮齿ⅰ10与轮齿ⅱ11之间相互啮合传动连接，而且电缆剪8分别与轮齿ⅰ10、轮齿ⅱ11的一端转轴传动连接设置，所述壳体1的两侧分别设置有机械臂ⅰ3和机械臂ⅱ4，所述电缆剪8之间设置有限位架12，且限位架12的两端分别与电缆剪8的两侧中心转轴连接、与壳体1的外壳转轴连接，当海底线缆出现破损时，电缆剪8用来定点剪断海底线缆，机械臂ⅰ3和机械臂ⅱ4用于辅助维护船将该线缆拉取至海面上以便维修。
28.工作原理：使用时，供电装置2启动，机器人投放至海中，机器人控制桨叶ⅰ16和桨叶ⅱ17反向旋转实现本装置的下沉，照明灯5打开，增强海底可见度；摄像头7上下转动，不断调整角度，持续观察海底线缆状况，机器人通过控制桨叶ⅰ16和桨叶ⅱ17的差速转不断调整自身位置，使壳体1两侧的开口方向正对该海底线缆，由壳体1两侧的开口21固定海底线缆，电机ⅰ正向旋转驱动电缆剪8啮合剪断海底线缆损坏处，再由桨叶ⅰ16和桨叶ⅱ17控制该机器人在开口21的助力下顺延线缆移动，通过机械臂ⅰ3和机械臂ⅱ4抓取该线缆的一端，并将其拖拽至海面上，在此过程中，该机器人同时通信海上维修船对该海底线缆的另一端进行打捞，机器人控制桨叶ⅰ16和桨叶ⅱ17正向旋转，实现本装置的上浮，当机器人返回水面上后，由工程师对该机器人和船舶打捞上来的海底线缆进行维护，解决了现有海底线缆损坏后的维修过程为分布式操作，过程繁琐，线缆损坏不能及时解决的问题。
29.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。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，本实用新型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实用新型内。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。

技术特征：
1.一种适用于海底线缆巡检维修的水下机器人，包括壳体（1）、驱动装置、照明监测装置和剪切抓取装置，其特征在于：所述驱动装置、照明监测装置和剪切抓取装置分布设置在壳体（1）上，所述驱动装置分别包括网罩ⅰ（14）、桨叶ⅰ（16）、驱动板ⅰ（18）和网罩ⅱ（15）、桨叶ⅱ（17）、驱动板ⅱ（20）还有电机ⅱ（19），所述照明监测装置包括照明灯（5）、摄像头（7），所述剪切抓取装置包括机械臂ⅰ（3）、机械臂ⅱ（4）和电缆剪（8）。2.根据权利要求1所述的一种适用于海底线缆巡检维修的水下机器人，其特征在于：所述壳体（1）两侧设有开口（21），开口（21）呈倒u状，并且开口（21）的直径大小与海底线缆直径保持一致，开口（21）用于固定海底线缆，所述壳体（1）的对称轴线上端安装有供电装置（2）。3.根据权利要求1所述的一种适用于海底线缆巡检维修的水下机器人，其特征在于：所述壳体（1）的上端面两侧分别设置有网罩ⅰ（14）、网罩ⅱ（15），所述网罩ⅰ（14）的下端设置有桨叶ⅰ（16），所述桨叶ⅰ（16）的下端设置有驱动板ⅰ（18），所述网罩ⅰ（14）与网罩ⅱ（15）的上端四角均设置有螺钉（13），且螺钉（13）与壳体（1）、网罩ⅰ（14）、网罩ⅱ（15）螺纹固定连接。4.根据权利要求3所述的一种适用于海底线缆巡检维修的水下机器人，其特征在于：所述网罩ⅱ（15）的下端设置有桨叶ⅱ（17），所述桨叶ⅱ（17）的下端设置有驱动板ⅱ（20），所述桨叶ⅰ（16）与桨叶ⅱ（17）的内部传动结构处均设置有电机ⅱ（19），且电机ⅱ（19）与桨叶ⅰ（16）、桨叶ⅱ（17）传动连接，以网罩ⅱ（15）、桨叶ⅱ（17）、电机ⅱ（19）和驱动板ⅱ（20）一个驱动装置为例，网罩ⅱ（15）和驱动板ⅱ（20）呈窝蜂状，既便于水的流通，又有效的避免桨叶ⅱ（17）在运转过程中被杂物缠绕，电机ⅱ（19）用于控制桨叶ⅱ（17）的正反转以及旋转速度。5.根据权利要求1所述的一种适用于海底线缆巡检维修的水下机器人，其特征在于：所述壳体（1）的前端两侧分别设置有照明灯（5）与摄像头（7），所述照明灯（5）通过螺栓（6）固定于壳体（1）上，针对海底复杂环境，照明灯（5）可持续工作，为水下机器人提升可见度，摄像头（7）用于捕获海底线缆的实时状况。6.根据权利要求1所述的一种适用于海底线缆巡检维修的水下机器人，其特征在于：所述壳体（1）的正下方设置有电缆剪（8），所述电缆剪（8）的上方设置有电机ⅰ（9），所述电机ⅰ（9）的输出端后方两侧分别设置有轮齿ⅰ（10）、轮齿ⅱ（11），轮齿ⅰ（10）、轮齿ⅱ（11）与壳体（1）的外壳转轴连接，并且电机ⅰ（9）与轮齿ⅰ（10）传动连接，并且轮齿ⅰ（10）与轮齿ⅱ（11）之间相互啮合传动连接，而且电缆剪（8）分别与轮齿ⅰ（10）、轮齿ⅱ（11）的一端转轴传动连接设置，所述壳体（1）的两侧分别设置有机械臂ⅰ（3）和机械臂ⅱ（4），当海底线缆出现破损时，电缆剪（8）用来定点剪断海底线缆，机械臂ⅰ（3）和机械臂ⅱ（4）用于辅助维护船将该线缆拉取至海面上以便维修。7.根据权利要求6所述的一种适用于海底线缆巡检维修的水下机器人，其特征在于：所述电缆剪（8）之间设置有限位架（12），且限位架（12）的两端分别与电缆剪（8）的两侧中心转轴连接、与壳体（1）的外壳转轴连接。

技术总结
本实用新型公开了一种适用于海底线缆巡检维修的水下机器人，涉及海底线缆巡检维修水下机器人技术领域，为解决现有海底线缆损坏后的维修过程为分布式操作，过程繁琐，线缆损坏不能及时解决的问题，本实用新型包括壳体、驱动装置、照明监测装置和剪切抓取装置，驱动装置、照明监测装置和剪切抓取装置分布设置在壳体上，驱动装置分别包括网罩Ⅰ、桨叶Ⅰ、驱动板Ⅰ和网罩Ⅱ、桨叶Ⅱ、驱动板Ⅱ还有电机Ⅱ，照明监测装置包括照明灯、摄像头，剪切抓取装置包括机械臂Ⅰ、机械臂Ⅱ和电缆剪，本实用新型可持续巡检，通过摄像头监测分析海底线缆的实时状况并进行预测，实时通讯维修船，它能在剪断损坏线缆的同时，辅助维护船将该线缆拉取至海面上以便维修。以便维修。以便维修。


技术研发人员：缪青松 刘拥华 刘子奇 李雯 陈伟达
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：2022.12.09
技术公布日：2023/4/18