水下机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水下工程领域，尤其是指一种水下机器人。
【背景技术】
[0002]常规无人遥控潜水器具有固定的外形、推进和基本设备布置，并以其前方为主要的作业方向和抗流方向，但在实际的水下应用中，无人遥控潜水器的抗流方向在一般情况下不会变化，传统的潜水器所采取的解决方案在于，将推进器的推力全方向上实现均匀的推力分配，以实现抗流，然而，均匀分配的推进器根据其分配模式，在工作时通常需要熄停朝向扰流方向的推进器。一台正反向推进力均为Tl的推进器，在现有技术中常见的矢量布置方案(如图7所示)中第一方向(前进方向)最大推力只能达到1.414(T1+T1) =2.83Τ1，且此时不能提供第二方向(侧向)推力，若在第二方向推力达到Tl的情况下，第二方向推力只能提供1.83Τ1，因而抗流效果不足。且在需要更强的抗流效果时，需要将推进器做大，在升高设备成本的同时造成了推进器的推力浪费。因此，需对现有技术加以改进。
【发明内容】
[0003]为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种水下机器人，使推进能力可以集中在一个方向上，在同等成本、使用相同配置的推进器下，本发明可以具有更高的抗流能力和推进效率。
[0004]本发明的一种水下机器人，包含上部模块、作业模块、带动所述作业模块旋转的回转机构；
[0005]其中，所述上部模块包含上部框架，所述回转机构安装在所述上部框架下方，且所述上部框架能够相对所述回转机构的轴线自由旋转；
[0006]所述上部模块包括第一推进器单元和第二推进器单元，所述第一推进器单元的使力线方向与主设计抗流方向一致，用于获取较强的最大抗流能力，第二推进器单元的使力线方向与第一推进器单元使力线方向垂直，用于获取垂直于主设计抗流方向的侧移能力；
[0007]其中，所述水下机器人在执行对作业模块方向有要求的作业时，所述上部模块在每次接收到外部指令后利用推进器单元驱动上部模块调整水下机器人的首向，直到所述上部模块的抗流侧朝向流体阻力的方向，而所述回转机构在每次接收到外部指令后带动所述作业模块旋转，直到所述作业模块的作业端朝向作业需求的方向。
[0008]本发明的实施方式相对于现有技术而言，由于作业模块的方向相对上部模块的方向可以实时调整，所以上部模块抗流能力很强的首向可以一直顶住水流方向，回转机构根据作业对象调整作业模块的作业方向后使水下机器人在水流较大的环境中仍能作业，其结构简单，具有较高的抗流能力和推进效率。
[0009]进一步地，所述第一推进器单元包括N个第一推进器，所述第二推进器单元包括M个第二推进器，且所述N，M为自然数，便于将主要推力集中在第二方向上。
[0010]进一步地，所述水下机器人还包含一用于检测水流方向的检测模块、与所述检测模块电性连接用于控制所述上部模块的控制模块；
[0011]其中，所述上部模块接收到的外部指令为所述控制模块根据所述检测模块所检测到的水流方向，向所述上部模块发送的控制指令，使水下机器人具备了水流方向的判断力，实现了方向上的自动调节。
[0012]进一步地，所述水下机器人还设有一用于控制所述上部模块的遥控器；
[0013]或者，所述上部模块接收到的外部指令为所述遥控器向所述上部模块发送的遥控指令。工作人员可以通过观察水下机器人相对管线的位置，通过遥控器控制上部模块的抗流方向与水流方向一致。
[0014]进一步地，所述回转机构包括基座、转芯、马达及用以固定作业模块的下部框架，所述基座安装于所述上部框架下方，所述转芯连接于所述下部框架，其中，所述回转机构在接收到外部指令后，由所述马达驱动转芯带动所述下部框架旋转。利用转芯与马达的配合使下部框架的旋转，便于作业模块对管线的检测。
[0015]进一步地，所述上部模块还包括一浮力部件，所述浮力部件安装于上部模块上。为了配合推进器的推力控制机器人在水下的深浅。
【附图说明】
[0016]图1为本发明水下机器人的整体结构示意图；
[0017]图2为本发明水下机器人的回转机构的示意图；
[0018]图3为本发明水下机器人上部模块的结构示意图；
[0019]图4为本发明水下机器人的上部模块的分布示意图；
[0020]图5为本发明水下机器人的作业模块的示意图；
[0021]图6为本发明水下机器人的工作状态图；
[0022]图7为现有技术常见的推进器系统的矢量布置图。
【具体实施方式】
[0023]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
[0024]本发明的实施方式涉及一种水下机器人，本实施方式的水下机器人，如图1所示，包含上部模块1、作业模块2、带动作业模块2旋转的回转机构4，该作业模块2为探测设备6 ；
[0025]其中，上部模块I安装于上部框架11上，回转机构4安装在上部框架11下方，且上部框架11能够相对回转机构4的轴线自由旋转；
[0026]上部模块I包括第一推进器单元和第二推进器单元，第一推进器单元的使力线方向与主设计抗流方向一致，用于获取较强的最大抗流能力，第二推进器单元的使力线方向与第一推进器单元使力线方向垂直，用于获取垂直于主设计抗流方向的侧移能力；
[0027]其中，水下机器人在执行对作业模块方向有要求的作业时，上部模块I在每次接收到外部指令后，利用推进器单元驱动上部模块I调整水下机器人的首向，直到上部模块I的抗流侧朝向流体阻力的方向，而回转机构4在每次接收到外部指令后带动探测设备6旋转，直到探测设备6的作业端(探测端)朝向管线方向。
[0028]在实际应用中，通过操纵上部模块1，始终将上部模块I的抗流方向面向流体阻力方向，当水流从管道侧面袭来时，机器人通过外部指令通过推进器单元驱动上部模块1，使上部框架11转动，将抗流能力强的首向调整至正对水流方向(即第二推进器单元的轴线方向)，将探测设备6的工作方向正对作业需求的方向(被检测管道方向)，然后机器人的第二推进器单元通过第一推进器单元的配合沿管道方向移动，无需使潜水器的前进方向与管道方向一致，使水下机器人在水流较大的环境中仍能作业，从而起到抗流作用，其结构简单，具有更高的抗流能力和推进效率，且适用于较大设备的工作。
[0029]同时，如图2所示，回转机构4包括基座41、转芯42、马达43及用以固定探测设备6的下部框架21，基座41安装于上部框架11下方，转芯42连接于下部框架21，回转机构4在接收到外部指令后，由马达43驱动转芯42带动下部框架21旋转，利用转芯42与马达43的配合使下部框架21的旋转，便于探测设备6对管线的检测，且当水流方向有偏差时，通过操纵回转机构4来调整上部框架11的位置，以便于将第二推进器13的方向正对水流方向，来进行有效地抗流。
[0030]虽然在实际的水下应用中，水下机器人的抗流方向在一般情况下不会变化，但当天气与环境发生较大变化时，水流的方向也会受影响而改变，因此，通过回转机构4可以将机器人的抗流能力强的方向调节到水流方向进行检测，