一种用于水下载人实验室物资运输的水下机器人的制作方法

本发明涉及一种水下机器人，尤其涉及一种用于水下载人实验室物资运输的水下机器人。

背景技术：

我国是世界上人口最多的沿海国家，国土跨越热带、亚热带和温带，东南濒临渤海、黄海、东海和南海，岸线漫长，港湾众多，海域辽阔。广袤的海洋蕴藏着极其丰富的海洋资源。海洋开发装备先行，为此建造了水下载人居住实验室，用于对海洋环境资源的科学考察和研究具有深远意义。人员长期在水下载人实验室内生活，需由陆地提供补给，定期的由多位潜水员协同运送生活物资和实验设备进入水下载人实验室。现有的运输方式都是专业的潜水员用防水口带包裹密封，需多人协作带入水下经过减压舱的排水减压处理送入载人实验室内部。该运输方式受到人员、天气、深度、洋流、波浪等因素影响很大，对潜水员的生命安全和健康具有很大的影响，我国目前用于水下运载机器人还属于空白领域，水下运载机器人的开发和应用对于我国海洋工程具有重大影响。

技术实现要素：

本发明的目的是为了可更广泛的适用于更复杂的水下环境，进入一些潜水员无法进入的空间区域，为实验空间提供更广阔的水下空间而提供一种用于水下载人实验室物资运输的水下机器人。

本发明的目的是这样实现的：

一种用于水下载人实验室物资运输的水下机器人，装置包括水上装置和水下装置两部分，通过零浮力光缆2进行连接；所述水上装置包括集成控制器1，水下装置包括龙骨、推进装置、控制仓16、运载仓14、清洁装置、图像收集传输装置、紧固连接装置、稳流机构八部分构成。

本发明还包括这样一些特征：

所述龙骨由浮力材4连接上顶板8，上顶板8左侧连接左侧板10，上顶板8右侧连接右侧板7，左侧板10和右侧板7底部连接下底板9构成；

所述下底板9上设置有清洁装置，清洁装置包括高压水泵28一端连接吸水管27，另一个连接喷管22，喷管22另一端连接y形转动喷管41，两个喷管口中轴线呈120度角，在y形转动喷管上设置有转动涡轮42，涡轮42与蜗杆44之间相互啮合，蜗杆44另一端连接有驱动电机43，通过驱动电机43连接蜗杆44驱动转动涡轮42转动，使y形转动喷管沿着自身竖直中轴线360度旋转；

喷管22与y形转动喷管41之间通过转动密封45进行连接，转动密封45包括喷管22和y形转动喷管41之间设置的四氟乙烯垫片47，在喷管22和y形转动喷管41外设置有壳体48，在喷管22喷口凸缘处设置有弹簧49，压盖50压缩弹簧49并连接壳体48；

装置中部设置有运载仓14，运载仓14底部设置有引导底座46，引到底座46上设置有楔形对撞针36，引导底座46与耐压壳体39之间设置有密封圈40，引导底座46与耐压壳体39之间通过八个螺栓37进行连接，连接后通过压缩力压缩密封圈40达到密封效果。运载仓14底部连接下底板9，耐压壳体39上部与上顶板8相互连接，在耐压壳体下部设置有对接密封圈38；

紧固连接装置是在运载仓14四周设置的减速电机19、减速电机24、减速电机26、减速电机29，减速电机固定固定于下底板9上并在减速电机主轴处连接螺栓，通过螺栓与水下载人舱之间的旋紧力压缩对接密封圈38，使装置达到密封效果；

装置下底板9上设置有控制仓16，控制仓16前部设置有密封法兰35，密封法兰35和耐压壳体34设置有密封圈52，通过螺栓31连接密封法兰35和耐压壳体34，通过压缩密封圈52达到到密封效果。后方形密封法兰32和耐压壳体34之间设置有密封圈，通过螺栓51连接方形密封法兰32和壳体34，通过压缩密封圈53达到密封效果，在方形密封法兰上设置有多个螺纹孔33，用于连接水密插件；

动力装置包括水平推进器组和垂直推进器组，水平推进器组是四只,连接在下底板9上的进器13、推进器18，推进器20、推进器54，并且四只推进器固定在运载仓14周围，垂直推进器组包括设置在左侧板10上的推进器12、推进器15，设置在右侧板7上的推进器17、推进器21，动力装置由八只推进器构成；

运载仓14双侧设置有图像收集传输机构25、30；

浮力材4上连接稳流机构，稳流机构由驱动电机6连接转向架3，转向架3顶部连接稳定翼板5，根据洋流流向时刻保证驱动电机6驱动稳定翼板5转动，保证翼板正表面垂直于洋流正流向。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、下潜深度：目前潜水员的下潜工作深度普遍不超过50m，大深度的补给更是人类不可能达到的作业空间，本发明提供的装置工作深度可在水下0-200m范围正常工作。

2、密封方式：载人居住舱长期的水下工作环境在表面会附着了大量的生物，生物的附着密封效果极大的影响，如果密封不可靠极容易出现重大的事故，本发明提供的密封方式通过可旋转的高压水枪进行清洁，不仅可以更高效的清洁载人居住舱附着生物，y形结构还可以抵消掉反作用力装置扰动，通过减速电机带动螺栓进行压缩密封圈的方式进行密封，结构简单，方法可靠。

3、人员安全：由潜水员携带物资进入水下实验室的方式不仅需要多潜水员协同作业，多次的减压、增压环境对潜水员的身体伤害巨大。而且水下环境复杂，温度、洋流、湍流等对潜水的水下生命安全具有极大隐患，而由机器人替代潜水员进行补给作业可以大大提高潜水员生命安全。

附图说明

图1装置整体结构图

图2装置部分结构图

图3装置部分结构图

图4运载仓爆炸图

图5清洁装置结构图

图6转动密封结构剖视图

图7控制仓爆炸图

具体实施方式

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。

一种用于水下载人实验室物资运输的水下机器人，装置包括水上装置和水下装置两部分，通过零浮力光缆2进行连接。水上装置包括集成控制器1，水下装置包括龙骨、推进装置、控制仓16、运载仓14、清洁装置、图像收集传输装置、紧固连接装置、稳流机构八部分构成。根据权利要求1所述一种用于水下载人实验室物资运输的水下机器人，其特征在于，龙骨由浮力材4连接上顶板8，上顶板8左侧连接左侧板10，上顶板8右侧连接右侧板7，左侧板10和右侧板7底部连接下底板9构成。装置下底板9上设置有清洁装置，清洁装置包括高压水泵28一端连接吸水管27，另一个连接喷管22，喷管22另一端连接y形转动喷管41，两个喷管口中轴线呈120度角，在y形转动喷管上设置有转动涡轮42，涡轮42与蜗杆44之间相互啮合，蜗杆44另一端连接有驱动电机43，通过驱动电机43连接蜗杆44驱动转动涡轮42转动，使y形转动喷管沿着自身竖直中轴线360度旋转。喷管22与y形转动喷管41之间通过转动密封45进行连接。转动密封45包括喷管22和y形转动喷管41之间设置的四氟乙烯垫片47，在喷管22和y形转动喷管41外设置有壳体48，在喷管22喷口凸缘处设置有弹簧49，压盖50压缩弹簧49并连接壳体48。装置中部设置有运载仓14，运载仓14底部设置有引导底座46，引到底座46上设置有楔形对撞针36，引导底座46与耐压壳体39之间设置有密封圈40，引导底座46与耐压壳体39之间通过八个螺栓37进行连接，连接后通过压缩力压缩密封圈40达到密封效果。运载仓14底部连接下底板9，耐压壳体39上部与上顶板8相互连接，在耐压壳体下部设置有对接密封圈38。紧固连接装置是在运载仓14四周设置的减速电机19、减速电机24、减速电机26、减速电机29，减速电机固定固定于下底板9上并在减速电机主轴处连接螺栓，通过螺栓与水下载人舱之间的旋紧力压缩对接密封圈38，使装置达到密封效果。装置下底板9上设置有控制仓16，控制仓16前部设置有密封法兰35，密封法兰35和耐压壳体34设置有密封圈52，通过螺栓31连接密封法兰35和耐压壳体34，通过压缩密封圈52达到到密封效果。后方形密封法兰32和耐压壳体34之间设置有密封圈，通过螺栓51连接方形密封法兰32和壳体34，通过压缩密封圈53达到密封效果，在方形密封法兰上设置有多个螺纹孔33，用于连接水密插件。动力装置包括水平推进器组和垂直推进器组，水平推进器组是四只连接在下底板9上的进器13、推进器18，推进器20、推进器54，并且四只推进器固定在运载仓14周围。垂直推进器组包括设置在左侧板10上的推进器12、推进器15，设置在右侧板7上的推进器17、推进器21，动力装置由八只推进器构成。运载仓14双侧设置有图像收集传输机构25、30。浮力材4上连接稳流机构，稳流机构由驱动电机6连接转向架3，转向架3顶部连接稳定翼板5，根据洋流流向时刻保证驱动电机6驱动稳定翼板5转动，保证翼板正表面垂直于洋流正流向。

工作方式：装置入水后陆上操作人员通过水上控制器控制水下装置进行操作，根据水下图像收集传输装置反馈的图像信息进行相应的操作。工作方法如下：

陆地上启动装置电源，监测各元件运行状况→断电→入水→通电→启动垂直推进器组，调整姿态到预订深度→启动水平推进器组到预订位置→清洁装置启动，y形转动喷管转动开始清洁，在清洁过程冲时刻调整清洁路径，清洁后关闭清洁装置→启动水平推进器组调整空间位置调整至撞针对准对接机构→加大垂直推进器推力，使撞针进入实验舱对准结构→启动减速电机，使螺栓旋入实验室壳体内，通过压缩力压缩密封圈，达到密封效果→调整稳流板位置，使稳流板垂直于洋流正流向→关闭推进器组→舱内人员打开实验舱壳体、运载仓壳体→取出运载仓内物资→密封运载仓壳体、载人实验室壳体→减速电机反转使螺纹脱离载人舱上的螺母机构→启动垂直推进器装置上浮→装置回收，结束一次物资运载。

综上所述：本发明公开了一种用于水下载人实验室物资运输的水下机器人，本发明涉及一种水下机器人，具体涉及一种用于水下载人实验室物资运输的水下机器人。装置包括水上装置和水下装置两部分，通过零浮力光缆进行连接。水上装置包括集成控制器，水下装置包括龙骨、推进装置、控制仓、运载仓、清洁装置、图像收集传输装置、紧固连接装置、稳流机构八部分构成。本发明利用水下机器人替代潜水员进行物资运输的方式，可下潜至潜水员无法到达的作业空间进行作业，对水下洋流、温度具有更强的适应能力，对提升潜水员的生命安全具有重要的意义。

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