一种具有防碰撞功能的水下机器人

摘要

本发明适用于水下机器人防护领域，提供了一种具有防碰撞功能的水下机器人，包括：摄像机，摄像机的朝向通过设置于机器人主体上的角度调节机构进行调整；设置在机器人主体前进方向端的触碰机构；防护机构，机器人主体上具有用于对防护机构进行收纳的收纳腔，防护机构包括升降座以及安装在升降座上的防护杆组，升降座通过压缩弹簧支撑连接设置在收纳腔内；设置在机器人主体前进方向端的限位机构，限位机构与所述触碰机构联动，在触碰机构产生相对于机器人主体的目标位移时，限位机构对防护机构进行释放，防护杆组从收纳腔内伸出至位于摄像机的前进侧，通过外置的防护杆组对摄像机进行防护，避免了目前采用防护罩对摄像机进行防护的弊端。

权利要求

1.一种具有防碰撞功能的水下机器人，其特征在于，包括：设置在机器人主体尾端的推进器；

设置在机器人主体底部的摄像机，所述摄像机的朝向通过设置于机器人主体上的角度调节机构进行调整；

设置在机器人主体前进方向端的触碰机构；

设置在机器人主体上的防护机构，所述机器人主体上具有用于对所述防护机构进行收纳的收纳腔，所述防护机构包括升降座以及安装在所述升降座上的防护杆组，所述升降座通过压缩弹簧支撑连接设置在收纳腔内；

设置在机器人主体前进方向端的限位机构，所述限位机构与所述触碰机构联动，在所述触碰机构产生相对于机器人主体的目标位移时，所述限位机构对所述防护机构进行释放，所述压缩弹簧推动升降座在收纳腔内下移，并使所述防护杆组从收纳腔内伸出至位于摄像机的前进侧；

所述触碰机构包括触碰主板，所述触碰主板上下两侧均一体成型设置有多个碰撞支杆；所述触碰机构还包括承压板，所述触碰主板固定安装在承压板的一端，伸入所述机器人主体内的承压板的另一端与限位块之间通过支撑弹簧连接；

所述限位机构包括与所述升降座相对应配合的限位销杆，所述限位销杆固定安装在第三位移框上；所述第三位移框的水平位置通过旋转的大齿轮进行调整。

2.根据权利要求1所述的具有防碰撞功能的水下机器人，其特征在于，所述大齿轮上偏心安装有第三导向柱，所述第三位移框滑动套设于第三导向柱上，大齿轮旋转时，使第三导向柱做圆周运动，以推动第三位移框产生位移。

3.根据权利要求2所述的具有防碰撞功能的水下机器人，其特征在于，所述机器人主体内转动设置有与所述大齿轮相啮合的小齿轮；所述承压板上固定设置有与所述小齿轮相啮合的齿条。

4.根据权利要求3所述的具有防碰撞功能的水下机器人，其特征在于，所述限位块在机器人主体内的位置通过位移调节件进行调整；所述位移调节件包括转动设于机器人主体上的丝杆，滑动设于机器人主体上的螺纹块通过螺纹连接方式安装在丝杆上，所述螺纹块的旋转通过第二正反转伺服电机进行驱动；所述限位块与螺纹块之间固定连接。

5.根据权利要求4所述的具有防碰撞功能的水下机器人，其特征在于，所述机器人主体内还固定设置有导向横杆，所述限位块滑动套设于导向横杆上，所述承压板的另一端固定设置有固定块，所述导向横杆滑动贯穿于固定块，且所述导向横杆端部具有防脱块。

6.根据权利要求1或2所述的具有防碰撞功能的水下机器人，其特征在于，所述角度调节机构包括旋转板，所述旋转板的水平朝向通过第一正反转伺服电机进行调整，其中，所述旋转板安装在第一正反转伺服电机的输出轴上；所述摄像机通过仰角调节组件设置在所述旋转板上。

7.根据权利要求6所述的具有防碰撞功能的水下机器人，其特征在于，所述旋转板的一端固定安装有固定支板，所述仰角调节组件包括：转动设置在固定支板一侧的第一转盘，所述第一转盘上偏心固定安装有第一导向柱，所述第一导向柱上滑动套设有第一位移框，所述第一位移框上固定安装有横向支杆，所述横向支杆的另一端铰接有第一斜向拉杆和第二斜向拉杆，其中，所述第一斜向拉杆的另一端与旋转板铰接，所述第二斜向拉杆的另一端与摄像机的一侧铰接；

转动设置在固定支板另一侧的第二转盘，所述第二转盘与第一转盘同步旋转，所述第二转盘上偏心固定安装有第二导向柱，所述第二导向柱上套设有第二位移框，所述第二位移框上固定安装有竖向支杆，所述竖向支杆的另一端与摄像机的另一侧铰接。

8.根据权利要求7所述的具有防碰撞功能的水下机器人，其特征在于，所述第一转盘和第二转盘采用双轴电机进行驱动，双轴电机安装在固定支板上，双轴电机的一个输出轴与第一转盘同轴连接，另一个输出轴与第二转盘同轴连接。

说明书

一种具有防碰撞功能的水下机器人

技术领域

[0001] 本发明属于水下机器人防护领域，尤其涉及一种具有防碰撞功能的水下机器人。

背景技术

[0002] 水下机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人水下机器人是一种工作于水下的极限作业机器人。水下环境恶劣危险，由于人的潜水深度有限，水下
机器人可在高度危险环境、被污染环境以及零可见度的水域代替人工在水下长时间作业，
因此水下机器人已成为海洋开发的重要工具。水下机器人有时会遇到意外造成碰撞，对水
下机器人本身造成较大的冲击，甚至会损坏机器人，没有任何保护的措施。

[0003] 如公开号为CN 214451764U的现有技术中的水下机器人用摄像机防护装置，包括摄像机、保护套筒和锁定装置，摄像机的末端设有摄像头，且摄像机上设有固定盒，固定盒
靠近摄像头的一侧设有开口，保护套筒与摄像机相匹配，且保护套筒的末端设有透明罩。上
述现有技术的方案中，通过透明罩对水下机器人的摄像机进行防护，虽然防护罩能够都摄
像机镜头进行防护，但是由于防护罩一直跟随摄像机，在遇到障碍物防护罩出现磨损或者
裂纹时，影响摄像机的录像效果。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种具有防碰撞功能的水下机器人，旨在解决现有水下机器人遇障碍时容易对自身造成较大的冲击，甚至会损坏的问题。为实现上述目的，本发明提
供了如下的技术方案。

[0005] 一种具有防碰撞功能的水下机器人，所述水下机器人包括：

[0006] 设置在机器人主体尾端的推进器，推进器用于使该水下机器人获得前进的动力；

[0007] 设置在机器人主体底部的摄像机，所述摄像机的朝向通过设置于机器人主体上的角度调节机构进行调整；

[0008] 设置在机器人主体前进方向端的触碰机构；

[0009] 设置在机器人主体上的防护机构，所述机器人主体上具有用于对所述防护机构进行收纳的收纳腔，所述防护机构包括升降座以及安装在所述升降座上的防护杆组，所述升
降座通过压缩弹簧支撑连接设置在收纳腔内；

[0010] 设置在机器人主体前进方向端的限位机构，所述限位机构与所述触碰机构联动，在所述触碰机构产生相对于机器人主体的目标位移时，所述限位机构对所述防护机构进行
释放，所述压缩弹簧推动升降座在收纳腔内下移，并使所述防护杆组从收纳腔内伸出至位
于摄像机的前进侧，以实现对摄像机的防护；

[0011] 所述触碰机构包括触碰主板，所述触碰主板上下两侧均一体成型设置有多个碰撞支杆；所述触碰机构还包括承压板，所述触碰主板固定安装在承压板的一端，伸入所述机器
人主体内的承压板的另一端与限位块之间通过支撑弹簧连接；

[0012] 所述限位机构包括与所述升降座相对应配合的限位销杆，所述限位销杆固定安装在第三位移框上；所述第三位移框的水平位置通过旋转的大齿轮进行调整。

[0013] 在本发明提供的一个实施例中，所述大齿轮上偏心安装有第三导向柱，所述第三位移框滑动套设于第三导向柱上，大齿轮旋转时，使第三导向柱做圆周运动，以推动第三位
移框产生位移。

[0014] 在本发明提供的一个实施例中，所述机器人主体内转动设置有与所述大齿轮相啮合的小齿轮；所述承压板上固定设置有与所述小齿轮相啮合的齿条。

[0015] 在本发明提供的一个实施例中，所述限位块在机器人主体内的位置通过位移调节件进行调整；

[0016] 所述位移调节件包括转动设于机器人主体上的丝杆，滑动设于机器人主体上的螺纹块通过螺纹连接方式安装在丝杆上，所述螺纹块的旋转通过第二正反转伺服电机进行驱
动；所述限位块与螺纹块之间固定连接，因此，利用第二正反转伺服电机驱动丝杆旋转，调
整限位块所处的位置。

[0017] 在本发明提供的一个实施例中，所述机器人主体内还固定设置有导向横杆，所述限位块滑动套设于导向横杆上，所述承压板的另一端固定设置有固定块，所述导向横杆滑
动贯穿于固定块，且所述导向横杆端部具有防脱块，以避免承压板从机器人主体上完全滑
出，保证齿条与小齿轮之间始终接触啮合。

[0018] 在本发明提供的一个实施例中，所述角度调节机构包括旋转板，所述旋转板的水平朝向通过第一正反转伺服电机进行调整，其中，所述旋转板安装在第一正反转伺服电机
的输出轴上；所述摄像机通过仰角调节组件设置在所述旋转板上。

[0019] 在本发明提供的一个实施例中，所述旋转板的一端固定安装有固定支板，所述仰角调节组件包括：

[0020] 转动设置在固定支板一侧的第一转盘，所述第一转盘上偏心固定安装有第一导向柱，所述第一导向柱上滑动套设有第一位移框，所述第一位移框上固定安装有横向支杆，所
述横向支杆的另一端铰接有第一斜向拉杆和第二斜向拉杆，其中，所述第一斜向拉杆的另
一端与旋转板铰接，所述第二斜向拉杆的另一端与摄像机的一侧铰接；

[0021] 转动设置在固定支板另一侧的第二转盘，所述第二转盘与第一转盘同步旋转，所述第二转盘上偏心固定安装有第二导向柱，所述第二导向柱上套设有第二位移框，所述第
二位移框上固定安装有竖向支杆，所述竖向支杆的另一端与摄像机的另一侧铰接。

[0022] 在本发明提供的一个实施例中，所述第一转盘和第二转盘采用双轴电机进行驱动，双轴电机安装在固定支板上，双轴电机的一个输出轴与第一转盘同轴连接，另一个输出
轴与第二转盘同轴连接。

[0023] 与现有技术相比，本发明提供的水下机器人在行进过程中，当触碰机构碰到障碍物时，使得触碰机构相对于机器人主体产生靠拢的位移，移动的承压板能够带动小齿轮旋
转，进而使大齿轮旋转，旋转的大齿轮带动第三导向柱做圆周运动，以推动第三位移框运动
至使得限位销杆从升降座上抽出，完全抽离时，在压缩弹簧的弹性复位力作用下，推动防护
杆组从收纳腔内伸出，以对摄像机进行防护，避免前进方向上的障碍物对摄像机造成损伤；
进一步的，通过位移调节件调整限位块在导向横杆上所处的位置，使得触碰机构遇到障碍
时的灵敏度不同，实现触碰机构在遇到障碍物时，对防护机构的释放的灵敏度可调整，使用
灵活。

附图说明

[0024] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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发明的一些
实施例。

[0025] 图1为本发明一种具有防碰撞功能的水下机器人的结构图；

[0026] 图2为本发明一种具有防碰撞功能的水下机器人的局部视图；

[0027] 图3为本发明提供的传动齿轮组的俯视图；

[0028] 图4为本发明提供的防护杆组的立体示意图；

[0029] 图5为本发明提供的齿板组件的结构示意图；

[0030] 图6为本发明提供的角度调节机构的局部视图；

[0031] 图7为本发明提供的角度调节机构中第二转盘的主视图。

[0032] 附图中：100、机器人主体；101、收纳腔；200、推进器；300、触碰主板；301、碰撞支杆；302、承压板；303、齿条；304、固定块；400、旋转板；401、第一正反转伺服电机；402、横向
支杆；403、第一斜向拉杆；404、第二斜向拉杆；405、第一转盘；406、第二转盘；407、固定支
板；408、竖向支杆；409、第一位移框；410、第一导向柱；411、第二导向柱；412、第二位移框；
500、摄像机；600、防护杆组；601、升降座；602、压缩弹簧；603、限位通孔；700、位移调节件；
701、丝杆；702、螺纹块；703、第二正反转伺服电机；704、限位块；705、导向横杆；706、防脱
块；800、支撑弹簧；900、大齿轮；901、小齿轮；902、限位销杆；903、第三位移框；904、第三导
向柱。

具体实施方式

[0033] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并
不用于限定本发明。

[0034] 以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

[0035] 如图1所示，在本发明提供的一个实施例中，一种具有防碰撞功能的水下机器人，所述水下机器人包括：

[0036] 设置在机器人主体100尾端的推进器200，推进器200用于使该水下机器人获得前进的动力；

[0037] 设置在机器人主体100底部的摄像机500，所述摄像机500的朝向通过设置于机器人主体100上的角度调节机构进行调整；

[0038] 设置在机器人主体100前进方向端的触碰机构；

[0039] 设置在机器人主体100上的防护机构，所述机器人主体100上具有用于对所述防护机构进行收纳的收纳腔101，所述防护机构包括升降座601以及安装在所述升降座601上的
防护杆组600，所述升降座601通过压缩弹簧602支撑连接设置在收纳腔101内；

[0040] 设置在机器人主体100前进方向端的限位机构，所述限位机构与所述触碰机构联动，在所述触碰机构产生相对于机器人主体100的目标位移时，所述限位机构对所述防护机
构进行释放，所述压缩弹簧602推动升降座601在收纳腔101内下移，并使所述防护杆组600
从收纳腔101内伸出至位于摄像机500的前进侧，以实现对摄像机500的防护。

[0041] 在本发明实施例中，所述目标位移为足以使限位机构对所述防护机构进行释放得位移。

[0042] 具体的，如图1、图2和图5所示，在本发明实施例中，所述触碰机构包括触碰主板300，所述触碰主板300上下两侧均一体成型设置有多个碰撞支杆301；所述触碰机构还包括
承压板302，所述触碰主板300固定安装在承压板302的一端，伸入所述机器人主体100内的
承压板302的另一端与限位块704之间通过支撑弹簧800连接。

[0043] 进一步的，如图1‑2所示，在本发明实施例中，所述限位机构包括与所述升降座601相对应配合的限位销杆902，所述限位销杆902固定安装在第三位移框903上；所述第三位移
框903的水平位置通过旋转的大齿轮900进行调整。

[0044] 优选的，所述升降座601上开设有与所述限位销杆902相配合的限位通孔603，在初始状态下，即支撑弹簧800处于非受力状态时，所述限位销杆902插入到限位通孔603内，实
现对处于收纳腔101内的升降座601进行限位固定的效果。

[0045] 其中，如图1、图2和图4所示，所述大齿轮900上偏心安装有第三导向柱904，所述第三位移框903滑动套设于第三导向柱904上，大齿轮900旋转时，使第三导向柱904做圆周运
动，以推动第三位移框903产生位移。

[0046] 进一步的，为实现大齿轮900的旋转，本发明实施例中，所述机器人主体100内转动设置有与所述大齿轮900相啮合的小齿轮901；所述承压板302上固定设置有与所述小齿轮
901相啮合的齿条303，因此，可以理解的是，在触碰机构碰到障碍物时，使得触碰机构相对
于机器人主体100产生靠拢的位移，即触碰机构靠近机器人主体100，此时，移动的承压板
302能够带动小齿轮901旋转，进而使大齿轮900旋转，旋转的大齿轮900带动第三导向柱904
做圆周运动，以推动第三位移框903运动至使得限位销杆902从升降座601上抽出，即限位销
杆902从限位通孔603内抽离，完全抽离时，在压缩弹簧602的弹性复位力作用下，推动防护
杆组600从收纳腔101内伸出，以对摄像机500进行防护，避免前进方向上的障碍物对摄像机
500造成损伤。

[0047] 进一步的，在本发明实施例中，所述限位块704在机器人主体100内的位置通过位移调节件700进行调整。

[0048] 其中，如图2所示，在本发明提供的优选实施方式中，所述位移调节件700包括转动设于机器人主体100上的丝杆701，滑动设于机器人主体100上的螺纹块702通过螺纹连接方
式安装在丝杆701上，所述螺纹块702的旋转通过第二正反转伺服电机703进行驱动；所述限
位块704与螺纹块702之间固定连接，因此，利用第二正反转伺服电机703驱动丝杆701旋转，
调整限位块704所处的位置。

[0049] 进一步的，在本发明实施例中，所述机器人主体100内还固定设置有导向横杆705，所述限位块704滑动套设于导向横杆705上，所述承压板302的另一端固定设置有固定块
304，所述导向横杆705滑动贯穿于固定块304，且所述导向横杆705端部具有防脱块706，以
避免承压板302从机器人主体100上完全滑出，保证齿条303与小齿轮901之间始终接触啮
合。

[0050] 进一步的，请参阅图1和图4，所述防护杆组600为多个平行设置的防护杆；当然，所述防护杆组600还可以是多个交错设置的防护杆，具体不进行限定。

[0051] 以上，本发明实施例提供的水下机器人，可以通过位移调节件700调整限位块704在导向横杆705上所处的位置，使得触碰机构在遇到障碍物时，鉴于支撑弹簧800受压行程
的可调整性，使得触碰机构遇到障碍时的灵敏度不同，即当调整限位块704至靠近防脱块
706的位置时，此时，支撑弹簧800已经处于压缩状态，当触碰机构遇到障碍物时，需要更大
的冲击力才能使之产生足以释放防护机构的位移，反之，当调整限位块704至远离防脱块
706的位置时，支撑弹簧800处于较小的被压缩状态，甚至处于不受力状态，当触碰机构遇到
障碍物时，较小的障碍物的冲击力就能产生足以释放防护机构的位移，即触碰机构在遇到
障碍物时，对防护机构的释放的灵敏度可调整，使用灵活。

[0052] 可以理解的是，在本发明实施例中，所述目标位移为足以使限位机构对所述防护机构进行释放得位移，即是使得限位销杆902从限位通孔603内抽离的位移。

[0053] 如图1、图6和图7所示，在本发明实施例中，所述角度调节机构包括旋转板400，所述旋转板400的水平朝向通过第一正反转伺服电机401进行调整，其中，所述旋转板400安装
在第一正反转伺服电机401的输出轴上。

[0054] 进一步的，所述摄像机500通过仰角调节组件设置在所述旋转板400上。

[0055] 优选的，如图6‑7所示，所述旋转板400的一端固定安装有固定支板407，所述仰角调节组件包括：

[0056] 转动设置在固定支板407一侧的第一转盘405，所述第一转盘405上偏心固定安装有第一导向柱410，所述第一导向柱410上滑动套设有第一位移框409，所述第一位移框409
上固定安装有横向支杆402，所述横向支杆402的另一端铰接有第一斜向拉杆403和第二斜
向拉杆404，其中，所述第一斜向拉杆403的另一端与旋转板400铰接，所述第二斜向拉杆404
的另一端与摄像机500的一侧铰接；

[0057] 转动设置在固定支板407另一侧的第二转盘406，所述第二转盘406上偏心固定安装有第二导向柱411，所述第二导向柱411上套设有第二位移框412，所述第二位移框412上
固定安装有竖向支杆408，所述竖向支杆408的另一端与摄像机500的另一侧铰接。

[0058] 可以理解的是，本发明提供的仰角调节组件的具体实现中，所述第一转盘405和第二转盘406采用同一个电机进行驱动，且该电机为双轴电机，双轴电机安装在固定支板407
上，双轴电机的一个输出轴与第一转盘405同轴连接，另一个输出轴与第二转盘406同轴连
接，以利用同一电机驱动第一转盘405和第二转盘406同步旋转。

[0059] 在本发明实施例中，旋转的第一转盘405带动第一导向柱410运动至推动第一位移框409左移，此时，第一斜向拉杆403和第二斜向拉杆404之间的夹角增大，推动摄像机500左
端下移，且此时，与第一转盘405同步旋转的第二转盘406推动第二导向柱411上移，即带动
第二位移框412上移，此时摄像机500右端上移，此时，调整摄像机500的仰角朝向右下；反
之，在第一位移框409右移时，则摄像机500左端上移、摄像机500右端下移，此时，调整摄像
机500的仰角朝向左下，因此，实现对摄像机500的仰角调整的变化，并配合第一正反转伺服
电机401驱动旋转板400旋转，而调整摄像机500的水平角度变化，能够使得摄像机500进行
摄影录像时的角度更加灵活，保证该水下机器人进行影像获取时的灵活性。

[0060] 在本发明提供的具有防碰撞功能的水下机器人的具体实现过程中，触碰机构在碰到障碍物时，即多个碰撞支杆301抵在障碍物上，触碰机构相对于机器人主体100产生靠近
机器人主体100的位移，此时，由于齿条303与小齿轮901相互啮合，使得移动的承压板302能
够带动小齿轮901旋转，由于小齿轮901与大齿轮900相互啮合，进而使大齿轮900旋转，旋转
的大齿轮900带动第三导向柱904做圆周运动，以推动第三位移框903运动至使得限位销杆
902从升降座601上抽出，即限位销杆902从限位通孔603内抽离，完全抽离时，在压缩弹簧
602的弹性复位力作用下，推动防护杆组600从收纳腔101内伸出，以对摄像机500进行防护，
避免前进方向上的障碍物对摄像机500造成损伤。

[0061] 进一步的，本发明还通过位移调节件700调整限位块704在导向横杆705上所处的位置，使得触碰机构在遇到障碍物时，基于支撑弹簧800受压行程的可调整性，使得触碰机
构遇到障碍时的灵敏度不同；

[0062] 具体的：

[0063] 当调整限位块704至靠近防脱块706的位置时，此时，支撑弹簧800已经处于压缩状态，当触碰机构遇到障碍物时，需要更大的冲击力才能使之产生足以释放防护机构的位移；

[0064] 当调整限位块704至远离防脱块706的位置时，支撑弹簧800处于较小的被压缩状态，甚至处于不受力状态，当触碰机构遇到障碍物时，较小的障碍物的冲击力就能产生足以
释放防护机构的位移。

[0065] 因此，所述触碰机构在遇到障碍物时，对防护机构的释放的灵敏度可以通过位移调节件700进行调整，具有使用灵活的优点。

[0066] 以上各方案均只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

[0067] 这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

[0068] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地
实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限
于特定的细节和这里示出与描述的图例。