一种面向水产养殖监测的碟形水下机器人

1.本发明涉及水下航行器领域与海底资源开发技术领域，具体的涉及一种面向水产养殖检测的改良版碟形水下机器人。

背景技术：

2.随着科学进步和农业的现代化发展，对于水产养殖，利用现代科学技术提高生产力迫在眉睫，同时长期直接作业于阴潮环境也会对人的健康造成损害，因此加大对面向水产养殖检测的水下机器人的研究具有重大的意义。
3.中文专利文献cn209972747u(申请日2019年4月15日，专利名称：一种水下机器人)提出了一种水下机器人，该装置通过六个推进器组件实现了全角度的悬停控制和移动控制，但是关于本专利申请的技术方案无相应公开。
4.圆碟式结构具有较强抵抗水底平流干扰的能力，国内外碟形水下机器人的研究主要集中在水下滑翔机，通过改变重心位置实现俯仰运动，具有耗能低和续航强的特点，但机动性较差，仅适用工作范围较大的场合；对于混合驱动，矢量推进的方式，又带来耗能高结构复杂的问题；对于一般的圆碟式水下机器人，难免因质量分布不均会出现侧倾现象，进而产生较大阻力；因此，目前亟需一种机动性良好、姿态维持稳定、能够迎合水产养殖观测鱼要求的蝶形水下机器人。

技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种面向水产养殖监测的碟形水下机器人，以解决上述现有技术存在的问题，规避传统水下机器人高能耗低自由度和水阻力大抗扰差的缺点，同时提高机动灵活性，能够满足水产养殖检测的需求，改善圆碟式的侧倾问题。
6.本发明提供一种面向水产养殖监测的蝶形水下机器人，其特征在于，包括：圆碟式外壳，密封舱，主板，摄像头，四周环绕水下推进器，平行水下推进器。所述圆碟式外壳通过螺栓固定在主板两边，所述密封舱通过螺栓固定在主板下方，所述摄像头通过螺栓固定在密封舱前端，所述四周环绕水下推进器有四个，分别固定在主板有一定倾角的两边斜面上，斜面与水平面夹角为60度。四个推进器前端朝上，所述平行水下推进器有两个，分别固定在主板两遍前端朝前。
7.优选的，所述圆碟式外壳在前后分别有四个孔洞，其位置和朝向与四周环绕水下推进器相配合。
8.优选的，所述密封舱包括密封舱圆柱罩、密封舱前圆端盖、前后密封圈以及密封舱夹持机构，密封舱通过密封舱夹持机构与主板相固定。
9.优选的，所述主板分为左主板和右主板，分别固定有左平行水下推进器、左前四周环绕水下推进器、左后四周环绕水下推进器和右平行水下推进器、右前四周环绕水下推进器、右后四周环绕水下推进器。
10.优选的，所述四周环绕水下推进器的数量为四个，四个所述四周环绕水下推进器
分别固定在主板两边的斜面上，左前四周环绕水下推进器和右前四周环绕水下推进器固定在主板前端斜面上，左后四周环绕水下推进器和右后四周环绕水下推进器固定在主板后端斜面上，四个推进器前端朝上。四个四周环绕水下推进器和两个平行水下推进器共六个推进器通过螺栓与主板相固定。
11.本发明与现有技术相比的优点在于：
12.1.水下机器人通过采用六个推进器位于不同位置的推动与圆碟式外壳结构的结合，使得水下机器人可以全角度的悬停控制和自由的移动，进而能够灵活的观测跟进鱼，同时通过四周推进器的控制推力推动很好的解决了圆碟式因内部质量分配不均导致的侧倾现象。
13.2.水下机器人外形为蝶形，大部分元件包括推进器均安置在圆碟式外壳内部，有效的减少了水下机器人的航行阻力，四周来流相等有利于提高机器人的稳定性，同时圆碟式相较于其他水下机器人在旋转时阻力较小，能耗低。
14.3.水下机器人前端安置摄像机，密封舱内部安置姿态传感器以及深度计和各种采样计，满足水产养殖监测的需求。
附图说明
15.图1是本发明的整体示意图；
16.图2是本发明的主板结构示意图；
17.图3是本发明的密封舱结构示意图；
18.图4是本发明的圆碟式外壳结构示意图；
19.图5是本发明的四周环绕水下推进器结构示意图；
20.图6是本发明的四周环绕水下推进器俯视图；
21.标记说明：
22.1-1、圆碟式外壳；1-2、机器人上端；1-3、机器人前端；2-1、左平行水下推进器；2-2、左前四周环绕水下推进器；2-3、左后四周环绕水下推进器；2-4、右平行水下推进器；2-5、右前四周环绕水下推进器；2-6、右后四周环绕水下推进器；3-1、左主板；3-2、右主板；4-1、密封舱圆柱罩；4-2、密封舱前圆端盖；4-3、密封圈；4-4、密封舱夹持机构。
具体实施方式
21.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：
22.本发明提供一种面向水产养殖检测的圆碟式水下机器人，该水下机器人规避了传统水下机器人高能耗低自由度和水阻力大抗扰差的缺点，采用的圆碟式结构具有较强抵抗水底平流干扰的能力，同时通过四周推进器的控制推力推动，提高机动灵活性，能够满足水产养殖监测的需求，很好的解决了圆碟式因内部质量分配不均导致的侧倾现象。
23.作为本发明的具体实施例，本发明采用了如图1所示的机器人结构和推进器布局：
24.水下机器人整体呈碟形，圆碟式外壳1-1通过螺栓固定在主板如图2两边，圆碟式外壳如图4在前后分别有四个孔洞，其位置和朝向与四周环绕水下推进器相配合。所述密封舱如图3通过密封舱夹持机构4-4固定在主板下方，所述摄像头通过螺栓固定在密封舱前端的密封舱前圆端盖4-2内，所述四周环绕水下推进器有四个，分别固定在主板的两边斜面
上，四个推进器前端朝上，所述平行水下推进器有两个，分别固定在主板两边前端朝前。
25.水下机器人的四周环绕水下推进器布局如图5、图6所示，四周环绕水下推进器的数量为四个，四个所述四周环绕水下推进器分别固定在主板如图2两边的斜面上，左前四周环绕水下推进器2-2和右前四周环绕水下推进器2-5固定在主板前端斜面上，左后四周环绕水下推进器2-3和右后四周环绕水下推进器2-6固定在主板后端斜面上，四个推进器前端朝上。四个四周环绕水下推进器和两个平行水下推进器共六个推进器通过螺栓与主板如图2相固定。
26.水下机器人前端1-3安置摄像机，密封舱如图3内部安置姿态传感器以及深度计和采样计，满足水产养殖监测的需求。
27.水下机器人的姿态主要通过密封舱如图3搭载的mpu6050模块获得。机体的翻滚以及抗侧倾主要通过左前四周环绕水下推进器2-2、左后四周环绕水下推进器2-3、右前四周环绕水下推进器2-5、右后四周环绕水下推进器2-6调节和控制。机体水平移动以及转动方向通过左平行水下推进器2-1、右平行水下推进器2-4调节和控制。
28.本发明通过采用六个推进器位于不同位置的推动与水下机器人圆碟式结构的结合，使得水下机器人可以全角度的悬停控制和自由的移动，进而能够灵活的观测跟进鱼，同时通过四周推进器的控制推力推动很好的解决了圆碟式因内部质量分配不均导致的侧倾现象。
29.与现有的通过改变重心位置实现俯仰运动的圆碟式水下机器人相比，具有较好的机动性；相对混合驱动，矢量推进的圆碟式水下机器人，避免了能源消耗高的问题；相对一般的圆碟式水下机器人因质量分布不均出现侧倾，进而产生较大阻力的现象，该机器人通过控制四周推进器的推力很好的规避了可能因质量分配不均导致侧倾的问题。该圆碟式水下机器人机动性良好、姿态维持稳定、能够迎合水产养殖观测鱼要求，圆碟式结构相较于一般水下机器人结构具有较强抵抗水底平流干扰的能力。
30.以上所述，仅仅是本发明比较好的一个实施例，并不是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求的保护范围之内。

技术特征：

1.一种面向水产养殖监测的碟形水下机器人，包括：圆碟式外壳，密封舱，主板，摄像头，四周环绕水下推进器，平行水下推进器。所述圆碟式外壳通过螺栓固定在主板两边，所述密封舱通过螺栓固定在主板下方，所述摄像头通过螺栓固定在密封舱前端，所述四周环绕水下推进器有四个，分别固定在主板的两边斜面上，斜面与水平面夹角为60度。四个推进器前端朝上，所述平行水下推进器有两个，分别固定在主板两边，其前端朝前。2.根据权利要求1所述的一种面向水产养殖监测的碟形水下机器人，其特征在于：所述推进器在圆碟式外壳上的合理布置，使水下机器人可以全角度悬停和自由移动，同时通过控制四周推进器的推力，可以避免圆碟式外形潜水器的侧倾。3.根据权利要求1所述的一种面向水产养殖监测的碟形水下机器人，其特征在于：所述圆碟式外壳有四个孔洞，其位置和朝向与四周环绕水下推进器相配合。4.根据权利要求1所述的一种面向水产养殖监测的碟形水下机器人，其特征在于：所述密封舱包括密封舱圆柱罩、密封舱前圆端盖、前后密封圈以及密封舱夹持机构，密封舱通过密封舱夹持机构与主板相固定。5.根据权利要求1所述的一种面向水产养殖监测的碟形水下机器人，其特征在于：所述主板分为左主板和右主板，分别固定有左平行水下推进器、左前四周环绕水下推进器、左后四周环绕水下推进器和右平行水下推进器、右前四周环绕水下推进器、右后四周环绕水下推进器。6.根据权利要求1所述的一种面向水产养殖监测的碟形水下机器人，其特征在于：所述左右主板均倾斜，两主板倾斜方向相反，可以调节安装在主板上的推进器角度。7.根据权利要求1所述的一种面向水产养殖监测的碟形水下机器人，其特征在于：所述四周环绕水下推进器的数量为四个，四个所述四周环绕水下推进器分别固定在主板两边的斜面上，左前四周环绕水下推进器和右前四周环绕水下推进器固定在主板前端斜面上，左后四周环绕水下推进器和右后四周环绕水下推进器固定在主板后端斜面上，四个推进器前端朝上。四个四周环绕水下推进器和两个平行水下推进器共六个推进器通过螺栓与主板相固定。8.根据权利要求1所述的一种面向水产养殖监测的碟形水下机器人，其特征在于：所述圆碟式外壳两侧对称分布了两个平行水下推进器，固定在主板两边伸出端上，推进器前端朝前，圆碟式外壳两侧部分凹陷，便于推进器安装，两个平行水下推进器在行驶过程中和倾斜布置的推进器相配合。9.根据权利要求1所述的一种面向水产养殖监测的碟形水下机器人，其特征在于：所述摄像头安装在水下机器人前端，圆碟式外壳前端留有摄像头安装空间。10.根据权利要求1所述的一种面向水产养殖监测的碟形水下机器人，其特征在于：所述密封舱内部安置有mpu6050深度姿态传感器。

技术总结

本发明公开一种面向水产养殖检测的碟形水下机器人，包括圆碟式外壳，密封舱，主板，摄像头，四周环绕水下推进器，平行水下推进器。圆碟式外壳通过螺栓固定在主板两边，密封舱通过密封舱夹持机构和螺栓固定在主板下方。四周环绕水下推进器分别固定在主板两边的斜面上，四个推进器前端朝上，平行水下推进器分别固定在主板两边前端朝前，碟式外壳有四个孔洞，与四周环绕水下推进器相配合，机器人前置摄像机，密封舱内部安置深度姿态传感器MPU6050和采样计进行水产养殖信息采集。计进行水产养殖信息采集。计进行水产养殖信息采集。