一种可拆的水下机器人陆地行进结构 |
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| 申请号 | CN202311866983.2 | 申请日 | 2023-12-29 | 公开(公告)号 | CN117775093A | 公开(公告)日 | 2024-03-29 |
| 申请人 | 广东智能无人系统研究院(南沙); | 发明人 | 朱杰辉; 刘鑫宇; 谭东旭; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种可拆的 水 下 机器人 陆地行进结构，包括陆地移动组件和第一连接件，陆地移动组件用于驱动水下机器人在无水环境中沿水平方向移动；第一连接件分别与陆地移动组件、水下机器人可拆卸连接而使水下机器人可在无水行进状态和有水行进状态之间切换以进行无水环境测绘和有水环境测绘。本发明采用对已有水下机器人加装的方式，无需大幅改变原有水下机器人的结构布局便能使水下机器人实现有效的无水环境测绘，不会增加水下机器人的体积和 质量 ，也不会增加水下机器人的研发成本。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种可拆的水下机器人陆地行进结构，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种可拆的水下机器人陆地行进结构技术领域[0001] 本发明涉及一种可拆的水下机器人陆地行进结构。 背景技术[0002] 现有水下机器人主要适用于水下测绘，无法适用于无水环境测绘。当需要进行有水环境测绘数据和无水环境测绘数据对比时，现有水下机器人无法获取无水环境测绘数据。为此，需要在机器人设计阶段加入陆地结构，但是，这样的设计将大幅改变水下机器人原有布局，增加水下机器人的体积和质量，增加研发成本。 发明内容[0003] 根据本发明的一个方面，提供了一种可拆的水下机器人陆地行进结构，包括： [0004] 陆地移动组件，用于驱动水下机器人在无水环境中沿水平方向移动； [0005] 第一连接件，分别与所述陆地移动组件、所述水下机器人可拆卸连接而使所述水下机器人可在无水行进状态和有水行进状态之间切换以进行无水环境测绘和有水环境测绘。 [0006] 本发明的可拆的水下机器人陆地行进结构，通过设置陆地移动组件和第一连接件，当需要进行无水环境测绘时，利用第一连接件将陆地移动组件安装在水下机器人上，陆地移动组件能够驱动水下机器人在无水环境中沿水平方向移动，使水下机器人于无水行进状态下完成无水环境测绘；当需要进行有水环境测绘时，利用第一连接件将陆地移动组件从水下机器人上卸下，使水下机器人切换至有水行进状态下完成有水环境测绘。这样，采用对已有水下机器人加装的方式，无需大幅改变原有水下机器人的结构布局便能使水下机器人实现有效的无水环境测绘，不会增加水下机器人的体积和质量，也不会增加水下机器人的研发成本。 [0007] 在一些实施方式中，所述陆地移动组件可在无水环境中滚动而使所述水下机器人能在无水环境中沿水平方向移动。 [0008] 在一些实施方式中，还包括第一减振装置，所述第一减振装置设置成可限制所述陆地移动组件在无水环境中滚动时发生振动。 [0009] 在一些实施方式中，所述第一减振装置包括第一减振组件，所述第一减振组件包括相互平行设置的第一弹簧和第一阻尼器，所述第一弹簧绕所述第一阻尼器的外周方向设置，所述第一阻尼器的两端分别与所述陆地移动组件、所述水下机器人铰接。 [0010] 在一些实施方式中，所述第一减振装置还包括用于支撑水下机器人的第一支撑组件，所述第一支撑组件通过第一阻尼器与所述陆地移动组件铰接，所述第一支撑组件通过所述第一连接件可拆卸的安装在所述水下机器人上。 [0011] 在一些实施方式中，所述第一减振装置还包括第一摆臂，所述第一摆臂分别与所述第一支撑组件和所述陆地移动组件铰接以限制所述陆地移动组件振动时的运动轨迹。 [0012] 在一些实施方式中，所述第一减振装置还包括第一固定座，所述第一固定座的两端分别通过第一阻尼器、第一摆臂与第一支撑组件铰接并一同配合形成第一减振调节结构，所述第一减振调节结构设置成能对所述陆地移动组件振动时的运动轨迹进行调整，所述陆地移动组件可转动的安装在第一固定座上。 [0013] 在一些实施方式中，还包括转向组件，所述转向组件设置成能对所述水下机器人在所述无水行进状态下的移动方向进行转换。 [0014] 在一些实施方式中，还包括第二连接件，所述第二连接件分别与所述转向组件、所述水下机器人可拆卸连接而使所述水下机器人可在所述无水行进状态和所述有水行进状态之间切换以进行无水环境测绘和有水环境测绘。 [0015] 在一些实施方式中，还包括第二减振装置，所述转向组件可在无水环境中滚动而使所述水下机器人能在无水环境中沿水平方向移动，所述第二减振装置设置成可限制所述转向组件在无水环境中滚动时发生振动。附图说明 [0016] 图1为本发明中水下机器人加装了可拆的水下机器人陆地行进结构的正视图； [0017] 图2为本发明中可拆的水下机器人陆地行进结构的立体图； [0018] 图3为本发明中陆地移动模块的立体图； [0019] 图4为本发明中陆地移动模块的侧视图； [0020] 图5为本发明中陆地移动模块的俯视图； [0021] 图6为本发明中陆地移动模块的后视图； [0022] 图7为本发明中转向模块的立体图； [0023] 图8为本发明中转向模块的侧视图； [0024] 图9为本发明中转向模块的正视图。 [0025] 图中：100、陆地移动模块；101、陆地移动组件；102、第一支撑组件；103、第一减振组件；104、第一固定座；105、驱动轮；106、第一弹簧；107、第一阻尼器；108、第一摆臂；109、第一底杆；110、立杆；111、斜杆；112、支撑座；113、90度铝型材角件；114、45度铝型材角件；115、第一连接座；200、转向模块；201、转向组件；202、第二支撑组件；203、万向轮；204、第二固定座；205、第二摆臂；206、第二减振组件；207、第二弹簧；208、第二阻尼器；209、第二底杆；210、加强杆；211、第二连接座；300、水下机器人。 具体实施方式[0026] 下面结合附图对本发明作进一步详细的说明，显然，所描述的实施例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，都属于本发明保护的范围。 [0027] 需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。 [0028] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。 [0029] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。 [0030] 在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。 [0031] 请参照图1，图1为本实施例公开的一种可拆的水下机器人300陆地行进结构加装在现有的水下机器人300上的示意图，图2中示出的坐标系中将水下机器人300的宽度方向定义为X轴方向，水下机器人300的长度方向定义为Y轴方向，竖直(铅锤)方向定义为Z轴方向，其中水平方向包括X轴方向和Y轴方向，X轴、Y轴、Z轴方向两两垂直。可拆的水下机器人300陆地行进结构能够与水下机器人300可拆卸连接，该陆地结构尤其适用于加装在普通水下机器人300上，以便其进行短期陆地作业。具体实施时可根据需要将可拆的水下机器人 300陆地行进结构加装在水下机器人300，即当需要进行无水环境测绘时，将可拆的水下机器人300陆地行进结构加装在水下机器人300上，使水下机器人300于无水行进状态下完成无水环境测绘；当需要进行有水环境测绘时，将可拆的水下机器人300陆地行进结构从水下机器人300上卸下，使水下机器人300切换至有水行进状态下完成有水环境测绘。这样，无需大幅改变水下机器人300的结构布局便能使水下机器人300实现有效的无水环境测绘，不会增加水下机器人300的体积和质量，也不会增加水下机器人300的研发成本。 [0032] 其中，请参照图1‑2，该陆地结构包括陆地移动模块100和转向模块200，具体地，陆地移动模块100包括陆地移动组件101、第一连接件、第一减振装置，转向模块200包括转向组件201、第二连接件、第二减振装置，上述部件靠近水下机器人300的下侧布置。水下机器人300上集成有控制装置，控制装置与陆地移动组件101电性连接而可控制陆地移动组件101的动作。 [0033] 请参照图2‑3，陆地移动组件101用于驱动水下机器人300在无水环境中沿水平方向移动，这样，可实现水下机器人300在无水环境中的有效移动。具体地，陆地移动组件101可在无水环境中滚动而使水下机器人300能在无水环境中沿水平方向移动。这样设置的陆地移动组件101，可便于水下机器人300在无水环境中沿水平方向移动。更具体地，陆地移动组件101包括驱动轮105和驱动电机，驱动轮105包括轮胎和轮毂，轮胎套装在轮毂上，轮胎通过轮毂可转动的安装在水下机器人300上，驱动电机集成于轮毂上并通过驱动轮105毂转动而带动轮胎在水下机器人300上转动，驱动电机与控制装置电性连接，控制装置能控制驱动电机的动作，由此，使水下机器人300能在无水环境中水平移动。轮胎优选为实心轮胎，利于提高水下机器人300的移动效率。 [0034] 请参照图1‑2，第一连接件分别与陆地移动组件101、水下机器人300可拆卸连接而使水下机器人300可在无水行进状态和有水行进状态之间切换以进行无水环境测绘和有水环境测绘。如此，可根据需要在水下机器人300上加装陆地移动组件101，而且，这样的安装方式，使陆地移动组件101能够适配于多种水下机器人300，提高实用性。 [0035] 请参照图2‑5，第一减振装置设置成可限制陆地移动组件101在无水环境中滚动时发生振动，第一减振装置包括第一减振组件103、第一支撑组件102、第一摆臂108和第一固定座104，具体地，第一减振组件103分别与第一支撑组件102和陆地移动组件101铰接，第一减振组件103包括相互平行设置的第一弹簧106和第一阻尼器107，第一弹簧106为螺旋弹簧并绕第一阻尼器107的外周方向设置，第一阻尼器107的两端分别与第一支撑组件102和陆地移动组件101铰接，第一阻尼器107是一种利用阻尼特性来减缓机械振动及消耗动能的机构，故第一阻尼器107能够将陆地移动组件101传递给第一支撑组件102的振动减缓消耗。第一减振组件103优选为第一弹簧106加第一阻尼器107的结合方式，既保证对不平整路面的缓冲能力，又可充分吸收路面持续给予第一支撑组件102、陆地移动组件101的振动能量，避免共振的发生，大幅减少水下机器人300在颠簸路面上的振动，保证平稳前行，增加无水测绘数据的可靠性。在另一实施例中，第一减振组件103设置为第一弹簧106和第一阻尼器107中的一种。 [0036] 请参照图1‑2，陆地移动组件101通过第一支撑组件102对水下机器人300进行支撑，第一支撑组件102通过第一阻尼器107与陆地移动组件101铰接，第一支撑组件102通过第一连接件可拆卸的安装在水下机器人300上。第一摆臂108分别与第一支撑组件102和陆地移动组件101铰接以限制陆地移动组件101振动时的运动轨迹。尤其是，第一弹簧106、第一阻尼器107、第一摆臂108和第一固定座104组装成一个独立悬架，可进一步减少振动，保证前进平顺性，增加测绘数据可靠性。更具体地，在竖直方向上，第一减振组件103比第一摆臂108更靠近水下机器人300，使减振中心更靠近水下机器人300，可起到更佳的减振效果。第一固定座104的两端分别通过第一阻尼器107、第一摆臂108与第一支撑组件102铰接并一同配合形成第一减振调节结构，第一减振调节结构设置成能对陆地移动组件101振动时的运动轨迹进行调整，轮毂可转动的安装在第一固定座104上，使轮胎能在第一固定座104上转动。由此，在减少振动的同时，限制轮胎的振动轨迹，可根据需要的振动轨迹调整第一减振调节结构的四个构件的长度(指第一固定座104在竖直方向上的长度、第一阻尼器107在水平方向上的长度、第一摆臂108在水平方向上的长度、第一支撑组件102在竖直方向上的长度)来实现振动轨迹的调节。 [0037] 请参照图1‑6，第一支撑组件102包括四根第一底杆109、两根立杆110和两根斜杆111，四根第一底杆109首尾相连围成一个中空的第一底部框架，第一底部框架的顶部平面用于支撑水下机器人300；两根立杆110沿竖直方向安装在第一底部框架上，两根斜杆111的两端分别与两根立杆110及与两立杆110相连的相对的两根第一底杆109连接而一同配合形成两个中空的侧部框架，即两个侧部框架设置在第一底部框架的前后两侧并可配合形成用于支撑水下机器人300的支撑座112，两个侧部框架可限制水下机器人300在水平方向上脱离支撑座112。具体地，第一底部框架的形状设置为矩形，侧部框架的形状设置为三角形，当然，侧部框架的形状也可以设置为矩形，这样设置，使第一支撑组件102的结构更为牢靠。在第一底部框架中，相邻的两根第一底杆109之间通过90度铝型材角件113相连。在侧部框架中，立杆110和斜杆111之间通过45度铝型材角件114相连，另外，第一底部框架和侧部框架均具有中空结构，可减轻第一支撑组件102的重量和节约材料，便于水下机器人300在无水环境中沿水平方向移动。具体实施时，第一底杆109、立杆110和斜杆111均为铝型材，便于制造，利于降低成本。 [0038] 更具体地，请参照图4，立杆110在竖直方向上设置有两个第一连接座115，两个第一连接座115分别通过两个第一转轴与第一摆臂108、第一阻尼器107铰接，由此，实现立杆110与第一摆臂108、第一阻尼器107的有效铰接。即第一固定座104、第一阻尼器107、第一摆臂108与立杆110一同配合形成的第一减振调节结构的形状为四边形，在减少振动的同时，限制轮胎的振动轨迹，可根据需要的振动轨迹调整四边形的四条边长来实现振动轨迹的调节。 [0039] 为了提高水下机器人300在无水环境中沿水平方向移动时的稳定性，请参照图1‑2，陆地移动组件101的数量设置为两个，两个陆地移动组件101沿水平方向对称布置在第一支撑组件102的两侧。当然，陆地移动组件101的数量还可以根据实际需要进行具体设置。第一摆臂108、第一减振组件103的数量，均与陆地移动组件101的数量相适配。 [0040] 具体实施时，请参照图1‑2，第一连接件优选为第一螺钉，水下机器人300靠近下侧的位置上开设有第一安装孔，在第一支撑组件102上也开设有对应的第一安装孔，第一螺钉穿设上述安装孔并进行螺纹连接而将第一支撑组件102安装在水下机器人300的下侧，从而可限制水下机器人300脱离支撑座112。具体实施时，上述水下机器人300上的第一安装孔可以是已有安装浮力材孔位，从而无需在水下机器人300上另外开孔。当然，第一连接件还可以是插销、卡柱或磁铁等，即使第一支撑组件102通过插接、卡接或磁吸的方式安装在水下机器人300上。由此，便于陆地移动组件101的拆装。 [0041] 请参照图1‑2，转向组件201设置成能对水下机器人300在无水行进状态下的移动方向进行转换，具体地，转向组件201可在无水环境中多向滚动而使水下机器人300能在无水环境中沿水平方向移动。更具体地，请参照图7‑9，转向组件201为万向轮203，万向轮203可在水下机器人300上多向转动，水下机器人300在无水状态下时，操作人员施加外力调整水下机器人300在无水环境中的摆向，进而能调整万向轮203的行进方向，驱动电机驱动驱动轮105转动而使水下机器人300能沿万向轮203引导的方向移动。 [0042] 请参照图1‑2，第二连接件分别与转向组件201、水下机器人300可拆卸连接而使水下机器人300可在无水行进状态和有水行进状态之间切换以进行无水环境测绘和有水环境测绘。如此，可根据需要在水下机器人300上加装转向组件201，而且，这样的安装方式，使转向组件201能够适配于多种水下机器人300，提高实用性。 [0043] 请参照图2，第二减振装置设置成可限制转向组件201在无水环境中滚动时发生振动，第二减振装置包括第二减振组件206、第二支撑组件202、第二摆臂205和第二固定座204，具体地，第二减振组件206分别与第二支撑组件202和转向组件201铰接，请参照图7‑9，第二减振组件206包括相互平行设置的第二弹簧207和第二阻尼器208，第二弹簧207为螺旋弹簧并绕第二阻尼器208的外周方向设置，第二阻尼器208的两端分别与第二支撑组件202和第二固定座204连接，第二阻尼器208能利用阻尼特性来减缓机械振动及消耗动能，故第二阻尼器208能够将转向组件201传递给第二支撑组件202的振动减缓消耗。第二减振组件 206优选为第二弹簧207加第二阻尼器208的结合方式，既保证对不平整路面的缓冲能力，又可充分吸收路面持续给予第二支撑组件202、转向组件201的振动能量，避免共振的发生。更具体地，第二减振组件206和第二摆臂205沿Y轴方向布置。在另一实施例中，第二减振组件 206设置为第二弹簧207和第二阻尼器208中的一种。 [0044] 请参照图1‑2，转向组件201通过第二支撑组件202对水下机器人300进行支撑，第二支撑组件202通过第二连接件可拆卸的安装在水下机器人300上。具体地，请参照图7‑9，转向组件201通过第二摆臂205与第二支撑组件202铰接，即第二支撑组件202通过第二摆臂205与第二固定座204铰接，从而实现转向组件201在第二支撑组件202上的有效转动。尤其是，第二弹簧207、第二阻尼器208、第二摆臂205和第二固定座204组装成一个独立悬架，可进一步减少振动，保证前进平顺性，增加测绘数据可靠性。第二固定座204、第二阻尼器208、第二摆臂205与第二支撑组件202铰接并一同配合形成第二减振调节结构，第二减振调节结构设置成能对转向组件201振动时的运动轨迹进行调整，万向轮203可转动的安装在第二固定座204上，使万向轮203能在第二固定座204上转动。由此，在减少振动的同时，限制万向轮 203的振动轨迹，可根据需要的振动轨迹调整第二减振调节结构的四个构件的长度(指第二固定座204在水平方向上的长度、第二阻尼器208在竖直方向上的长度、第二摆臂205在竖直方向上的长度、第二支撑组件202在水平方向上的长度)来实现振动轨迹的调节。 [0045] 请参照图7‑9，第二支撑组件202包括四根第二底杆209和加强杆210，四根第二底杆209首尾相连围成一个中空的第二底部框架，第二底部框架的顶部平面用于支撑水下机器人300；具体地，第二底部框架的形状设置为矩形，这样设置，使第二支撑组件202的结构更为牢靠。在第二底部框架中，相邻的两根第二底杆209之间通过90度铝型材角件113相连。另外，第二底部框架具有中空结构，可减轻第二支撑组件202的重量和节约材料，便于水下机器人300在无水环境中沿水平方向移动。加强杆210安装在上述的中空结构中，用于加强第二底部框架结构的稳定性。具体实施时，第二底杆209和加强杆210均为铝型材，便于制造，利于降低成本。当然，第一支撑组件102也可以作为第二支撑组件202，即第二支撑组件 202的结构与第一支撑组件102的结构相同。 [0046] 更具体地，请参照图9，第二底杆209在底部上设置有两个第二连接座211，两个第二连接座211分别通过两个第二转轴与第二摆臂205、第二阻尼器208铰接，由此，实现第二底杆209与第二摆臂205、第二阻尼器208的有效铰接。即第二固定座204、第二阻尼器208、第二摆臂205与立杆110一同配合形成的第二减振调节结构的形状为四边形，在减少振动的同时，限制万向轮203的振动轨迹，可根据需要的振动轨迹调整四边形的四条边长来实现振动轨迹的调节。 [0047] 具体实施时，请参照图1‑2，第二连接件优选为第二螺钉，水下机器人300靠近下侧的位置上开设有第二安装孔，在第二支撑组件202上也开设有对应的第二安装孔，第二螺钉穿设上述安装孔并进行螺纹连接而将第二支撑组件202安装在水下机器人300的下侧。具体实施时，上述水下机器人300上的第二安装孔可以是已有安装浮力材孔位，从而无需在水下机器人300上另外开孔。当然，第二连接件还可以是插销或卡柱等，即使第二支撑组件202通过插接或卡接的方式安装在水下机器人300上。 [0048] 在另一实施例中，请参照图1‑2，该陆地结构还包括从动轮组件和第三连接件，从动轮组件安装在陆地移动模块100和转向模块200之间，第三连接件分别与从动轮组件、水下机器人300可拆卸连接而使水下机器人300可在无水行进状态和有水行进状态之间切换以进行无水环境测绘和有水环境测绘，且随着水下机器人300的移动，从动轮组件能在无水环境中滚动。 [0049] 具体实施时，请参照图1，第三连接件优选为第三螺钉，水下机器人300靠近下侧的位置上开设有第三安装孔，在从动轮组件上也开设有对应的第三安装孔，第三螺钉穿设上述安装孔并进行螺纹连接而将第三支撑组件安装在水下机器人300的下侧。更佳的实施方式是，上述水下机器人300上的第三安装孔可以是已有安装浮力材孔位，从而无需在水下机器人300上另外开孔。当然，第三连接件还可以是插销或卡柱等，即使从动轮组件通过插接或卡接的方式安装在水下机器人300上。 [0050] 进一步地，请参照图1‑2，可以对应设置第三减振装置，第三减振装置可与第一减振装置或第二减振装置相同，起到相同的作用。 [0051] 该陆地结构至少具有以下有益效果： [0052] 1.采用对已有水下机器人300加装的方式，不改变已有水下机器人300的布局结构和体积重量，整体结构新颖，结构布局简单清晰紧凑，模块化程度高； [0053] 2.各支撑组件根据水下机器人300外形结构适配，通过可拆卸的方式连接，使搭载方式和位置灵活多样； [0054] 3.通过陆地移动模块100驱动，转向模块200转向灵活，使整个水下机器人300体积小巧，结构紧凑，稳定可靠； [0055] 4.陆地移动组件101和转向组件201上均设有弹簧、阻尼器、摆臂及固定座组成的独立悬架，减小振动，保证前进平顺性，增加无水状态下测绘数据可靠性； [0056] 5.结构关系简单，操作方便，安装拆卸维护便捷。 [0057] 以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，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。 |
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