双模式水下打捞机器人

1.本实用新型涉及水下机器人技术领域，具体为双模式水下打捞机器人。

背景技术：

2.市面上打捞机器人产品日常保养维护所需成本巨大，一旦出现问题，维修周期长，耽误进程，且多件之间没有很好的协作能力。
3.多数应用于水面漂浮物的清理打捞，而水下(浅水区)则对应需求的产品较少，且缺少成套体系。
4.且市面上同类型产品单件造价极高，不适用于大规模近海水域清理打捞且对于近海垃圾的打捞仍停留在人工打捞，这种方法无法24小时打捞且比较危险，基于此，本实用新型设计了双模式水下打捞机器人，以解决上述问题。

技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供双模式水下打捞机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：双模式水下打捞机器人，包括安装机架以及水下舱体，所述水下舱体安装在安装机架的中部，所述水下舱体的顶部安装水平推进器，所述水下舱体的底部安装沉浮推进器，所述水下舱体的前部防水罩中安装摄像头以及传感器，所述安装机架上位于水下舱体的下侧安装有机械臂，所述水下舱体的内部包括信息处理系统、控制系统，信息处理系统的各个传感器的信息实时汇总，处理再提交给控制系统。
7.优选的，所述安装机架的顶部还安装led照明灯。
8.优选的，所述机械臂包括机座，所述机座上安装多个夹爪，夹爪包括连杆一、连杆二和夹头，所述连杆一和连杆二均铰接在机座以及夹头上，所述机座上还安装电机，所述电机的输出端上连接螺杆，所述螺杆上螺纹连接驱动块，所述驱动块铰接支杆，支杆的另一端铰接在连杆二上。
9.优选的，所述信息处理系统包括图像处理模块、舱内检测模块、姿态传感模块；
10.图像处理模块是通过摄像头摄入图像信息，进行海洋垃圾识别分类；舱内检测模块通过温湿度传感器实时对舱内进行监测；姿态传感模块通过姿态传感器将机器人的水下姿态实时发送给控制系统。
11.优选的，所述控制系统包括驱动模块、安全模块、通信模块、工作模块，通过接收信息处理系统发送过来的各个指令来指挥各个模块进行工作；
12.驱动模块利用滑模变结构控制水下机器人姿态平衡；安全模块包括舱内检测模块，当检测出舱内出现危险时，通过机械臂丢弃外在配重使机器人紧急上浮，通信模块为无线传输和有线传输两种信号传输的方式，工作模块用于驱动机械臂进行操作。
13.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过信息处理系统对水
下的环境信息、机器人的运动姿态、内部状态信息进行采集，控制系统进行各模块驱动控制，进行危险预警以及信号传输；
14.通过设置机械臂，机械爪抓取物体的同时并对物体进行了固定，再通过浮筒牵引的方式使物体离开水底。
15.水下遥控机器人通过图像识别和滑模变结构控制来实现水下机器人自主巡航，独立工作。采用了有线传输与无线传输两种方式。将无线传输模块通过导线引出水面，可为其制作舱体且加装独立电源与驱动电机；当水下舱体出现严重问题时可以通过人工遥控将其带回。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，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。
17.图1为本实用新型结构示意图；
18.图2为本实用新型图1的另一视角结构示意图；
19.图3为本实用新型机械臂结构示意图。
20.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
21.1-水下舱体，2-安装机架，3-水平推进器，4-沉浮推进器，5-摄像头，6-led-，照明灯，7-机械臂，701-机座，702-连杆一，703-连杆二，704-夹头，705-驱动块，706-电机，707-螺杆。
具体实施方式
22.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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：双模式水下打捞机器人，包括安装机架2以及水下舱体1，水下舱体1安装在安装机架2的中部，水下打捞机器人还设置有推进系统，该推进系统为水平推进器3以及沉浮推进器4。水下舱体1的顶部安装水平推进器3，水下舱体1的底部安装沉浮推进器4。
24.水下舱体1的内部包括信息处理系统、控制系统，信息处理系统的各个传感器的信息实时汇总，处理再提交给控制系统。
25.信息处理系统包括图像处理模块、舱内检测模块、姿态传感模块；
26.图像处理模块是由两个摄像头与图像识别与算法组成。图像处理模块是通过摄像头摄入图像信息，进行海洋垃圾识别分类；水下舱体1的前部防水罩中安装摄像头5以及传感器，两个摄像头位于机器人的前端，图像识别与算法通过模拟水下图像低对比度、低清晰度、蓝绿为主的特点,在以mask-rcnn为基础进行海洋垃圾识别分类，采用一种类似“逆暗通道去雾”的算法对图像进行处理。舱内检测模块通过温湿度传感器实时对舱内进行监测；
姿态传感模块通过姿态传感器将机器人的水下姿态实时发送给控制系统。
27.安装机架2的顶部还安装led照明灯6，灯光配合图像处理模块的图像采集。
28.控制系统包括驱动模块、安全模块、通信模块、工作模块，通过接收信息处理系统发送过来的各个指令来指挥各个模块进行工作；
29.驱动模块利用滑模变结构控制水下机器人姿态平衡，水下机器人运动是六自由度的空间运动，具有非线性、强耦合、流体动力学参数不确定的特点，这就需要控制系统需要很强的鲁棒性，以便克服外界的干扰和动态模型未建模的不确定性，同时具有自适应的能力。通过算法计算出输入值，再根据驱动电机不同的占空比代表不同的推力，从而调整占空比来达到期望的推进器推力。
30.安全模块包括舱内检测模块，当检测出舱内出现危险时，通过机械臂7丢弃外在配重使机器人紧急上浮，通信模块为无线传输和有线传输两种信号传输的方式，为了增加人为可控性方案，机器人内部引出天线(已做防水处理)到水面上，可以避免无线电不可跨介质传输的问题，上位机进行发送指令，json来统一双方的接受发放格式，可进行上浮下潜、前进后退、左右滑行，来满足对机器人进行控制的需要。
31.工作模块用于驱动机械臂7进行操作。安装机架2上位于水下舱体1的下侧安装有机械臂7，机械臂7包括机座701，机座701上安装多个夹爪，夹爪包括连杆一702、连杆二703和夹头704，连杆一702和连杆二703均铰接在机座701以及夹头704上，机座 701上还安装电机706，电机706的输出端上连接螺杆707，螺杆 707上螺纹连接驱动块705，驱动块705铰接支杆，支杆的另一端铰接在连杆二703上。
32.在工作方面，通过机械结构实现了机械爪抓取物体的同时并对物体进行了固定，再通过浮筒牵引的方式使物体离开水底。通过电机706转动螺杆707，带动驱动块705进行往复直线运动，驱动块 705通过支杆带动连杆二703摆动，连杆二703从而带动连杆一 702，与夹头704、机座701形成的平行四边行机构完成夹持。在夹持的同时，螺杆707还可将位于的螺钉拧入被夹持物体，被夹持物体得到更好的固定。
33.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
34.以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：

1.双模式水下打捞机器人，包括安装机架(2)以及水下舱体(1)，其特征在于：所述水下舱体(1)安装在安装机架(2)的中部，所述水下舱体(1)的顶部安装水平推进器(3)，所述水下舱体(1)的底部安装沉浮推进器(4)，所述水下舱体(1)的前部防水罩中安装摄像头(5)以及传感器，所述安装机架(2)上位于水下舱体(1)的下侧安装有机械臂(7)，所述水下舱体(1)的内部包括信息处理系统、控制系统，信息处理系统的各个传感器的信息实时汇总，处理再提交给控制系统。2.根据权利要求1所述的双模式水下打捞机器人，其特征在于：所述安装机架(2)的顶部还安装led照明灯(6)。3.根据权利要求1所述的双模式水下打捞机器人，其特征在于：所述机械臂(7)包括机座(701)，所述机座(701)上安装多个夹爪，夹爪包括连杆一(702)、连杆二(703)和夹头(704)，所述连杆一(702)和连杆二(703)均铰接在机座(701)以及夹头(704)上，所述机座(701)上还安装电机(706)，所述电机(706)的输出端上连接螺杆(707)，所述螺杆(707)上螺纹连接驱动块(705)，所述驱动块(705)铰接支杆，支杆的另一端铰接在连杆二(703)上。4.根据权利要求1所述的双模式水下打捞机器人，其特征在于：所述信息处理系统包括图像处理模块、舱内检测模块、姿态传感模块；图像处理模块是通过摄像头摄入图像信息，进行海洋垃圾识别分类；舱内检测模块通过温湿度传感器实时对舱内进行监测；姿态传感模块通过姿态传感器将机器人的水下姿态实时发送给控制系统。5.根据权利要求1所述的双模式水下打捞机器人，其特征在于：所述控制系统包括驱动模块、安全模块、通信模块、工作模块，通过接收信息处理系统发送过来的各个指令来指挥各个模块进行工作；驱动模块利用滑模变结构控制水下机器人姿态平衡；安全模块包括舱内检测模块，当检测出舱内出现危险时，通过机械臂(7)丢弃外在配重使机器人紧急上浮，通信模块为无线传输和有线传输两种信号传输的方式，工作模块用于驱动机械臂(7)进行操作。

技术总结

本实用新型公开了水下机器人技术领域的双模式水下打捞机器人，包括安装机架以及水下舱体，所述水下舱体安装在安装机架的中部，所述水下舱体的顶部安装水平推进器，所述水下舱体的底部安装沉浮推进器，所述水下舱体的前部防水罩中安装摄像头以及传感器，所述安装机架上位于水下舱体的下侧安装有机械臂，所述水下舱体的内部包括信息处理系统、控制系统，本实用新型通过信息处理系统对水下的环境信息、机器人的运动姿态、内部状态信息进行采集，控制系统进行各模块驱动控制，进行危险预警以及信号传输；通过设置机械臂，机械爪抓取物体的同时并对物体进行了固定，再通过浮筒牵引的方式使物体离开水底。使物体离开水底。使物体离开水底。