一種沉浮控制裝置及多工況可沉浮海參搜索捕撈器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種沉浮控制裝置及多工況可沉浮海參搜索捕撈器，包括開(kāi)放式浮筒、高壓氣瓶、控制閥、底盤(pán)骨架、電動(dòng)車(chē)輪、從動(dòng)車(chē)輪、轉(zhuǎn)向立軸、尾舵、螺旋槳、電機(jī)、機(jī)械臂、吸管、攝像頭、貨倉(cāng)、臍帶電纜。浮筒頂部設(shè)常閉式控制閥、底部設(shè)常開(kāi)口；高壓氣瓶與三通相連，三通的一個(gè)口常閉，另一個(gè)口先接常閉控制閥，再續(xù)接高壓氣管；高壓氣管的另一端與浮筒連通。各電機(jī)和攝像頭均通過(guò)導(dǎo)線與臍帶電纜連接。吸管附著在機(jī)械臂上，機(jī)械臂前端安裝攝像頭和夾鉗。本實(shí)用新型功能多樣、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)捕撈器的懸浮運(yùn)動(dòng)、沉底搜捕和海底行走；可適應(yīng)泥、沙、礁、石等多種海床環(huán)境，既可在靜水中也可在流水中快速、穩(wěn)定且準(zhǔn)確地吸捕海參等海底物品。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種沉浮控制裝置及多工況可沉浮海參搜索捕撈器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及水底捕撈設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種沉浮控制裝置及多工況可沉浮海參搜索捕撈器。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋資源的開(kāi)發(fā)利用具有極其廣闊的發(fā)展前景，其中海底資源的捕撈和發(fā)掘是一個(gè)重點(diǎn)和熱點(diǎn)，迫切需要各種高效實(shí)用的自動(dòng)化機(jī)器。近年來(lái)隨著海參市場(chǎng)的迅猛擴(kuò)張，海參捕撈作業(yè)的需求量也越來(lái)越大，然而現(xiàn)有的傳統(tǒng)海參捕撈方式完全依靠潛水員進(jìn)行水下作業(yè)，由于海參生活習(xí)性的特點(diǎn)所限，海參捕撈時(shí)的水溫和水深都對(duì)潛水員的身體極其不利，以至于海參捕撈潛水員的工作被業(yè)內(nèi)稱(chēng)為是‘以命相搏’的工作，許多海參捕撈潛水員都深受其害。因此，研發(fā)出一種適合海參捕撈的高效實(shí)用的自動(dòng)化捕撈機(jī)器，不僅是市場(chǎng)本身的經(jīng)濟(jì)需求，也是對(duì)潛水員身體健康乃至生命安全保護(hù)的迫切需求。然而，根據(jù)對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)技術(shù)資料的反復(fù)查詢(xún)發(fā)現(xiàn)，針對(duì)海底資源進(jìn)行捕撈和發(fā)掘的自動(dòng)化機(jī)器研究很少，而與海參捕撈緊密相關(guān)的更是極其稀少。I)專(zhuān)利文獻(xiàn)“海參捕撈器(CN202135597U)”中，采用活塞在密閉氣缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式進(jìn)行沉浮調(diào)節(jié)，用一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的直管式海參吸嘴捕捉海參，用通過(guò)水泵往前后左右多個(gè)出水管?chē)娝瑫r(shí)用電磁閥進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的方式實(shí)現(xiàn)水底行走和轉(zhuǎn)向，該技術(shù)存在以下幾個(gè)顯著的缺點(diǎn):氣缸與活塞的密閉很難長(zhǎng)期保證，只要有緩慢泄漏就很容易導(dǎo)致喪失浮力被沉海底；其次，旋轉(zhuǎn)直管式的海參吸嘴只能上下擺動(dòng)無(wú)法彎曲靈活性不足；最大的缺陷是由于該裝置采取朝下噴水式的動(dòng)力推進(jìn)方法，很容易吹起水底泥沙，從而容易導(dǎo)致嚴(yán)重的視線模糊，無(wú)法分辨海參，同時(shí)這種動(dòng)力推進(jìn)方法的姿態(tài)控制很不穩(wěn)定，不利于對(duì)準(zhǔn)海參進(jìn)行準(zhǔn)確吸捕。2) CCTVlO套科教頻道《我愛(ài)發(fā)明》欄目第2013-5-16期的《鐵爪海底撈》節(jié)目視頻中，報(bào)道了一款懸浮式水下機(jī)器人，該機(jī)器人采取完全密封的雙浮筒來(lái)獲得主要浮力，利用水平和垂直方向的多個(gè)螺旋槳來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的各方向移動(dòng)和轉(zhuǎn)向，然而正如該節(jié)目中所報(bào)道的:該項(xiàng)機(jī)器人在與潛水員進(jìn)行的海參捕撈比賽中，效率并不如人工。導(dǎo)致該機(jī)器人的海參捕撈效率不高的根本原因有以下幾個(gè):機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)中難以準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)海參，采取螺旋槳推動(dòng)的懸浮式機(jī)器人即使是在懸停狀態(tài)下其本身的平衡姿態(tài)也無(wú)法精確控制，難以保持非常穩(wěn)定的姿態(tài)，而機(jī)器人本體的姿態(tài)抖動(dòng)會(huì)導(dǎo)致吸捕海參的機(jī)械臂和吸管發(fā)生更大的抖動(dòng)，從而無(wú)法快速準(zhǔn)確地吸捕海參。3)CCTV10套科教頻道《講述》欄目第20130726期《張五一和他的“潛艇夢(mèng)”》的節(jié)目視頻中，報(bào)道了一款仿潛水艇型的海參捕撈器，該項(xiàng)研發(fā)存在的問(wèn)題更多，比如過(guò)于龐大笨重、制造成本高、身處潛水艇中的人的人身安全、海流推動(dòng)容易導(dǎo)致艇體姿態(tài)不穩(wěn)、能見(jiàn)度低的海況條件下難以通過(guò)潛水艇的觀察窗看見(jiàn)海參、難以在渾濁的水中準(zhǔn)確操作機(jī)械臂等。
[0003]水下機(jī)器的沉浮控制裝置設(shè)計(jì)對(duì)水下機(jī)器的機(jī)動(dòng)性和穩(wěn)定性有重大影響，目前主要有以下幾種沉浮控制技術(shù):I)潛水艇式的通過(guò)空氣在兩個(gè)腔體中的往復(fù)壓縮遷移實(shí)現(xiàn)本體的升降；2)螺旋槳排水推進(jìn)裝置，依靠螺旋槳產(chǎn)生垂向的推動(dòng)力實(shí)現(xiàn)本體的升降；3)活塞式沉浮控制裝置(如專(zhuān)利文獻(xiàn)“海參捕撈器(CN202135597U)”、“超小型水下機(jī)器人潛浮裝置(CN1836972A)”、“一種沉浮裝置(CN202429333U)”、“遙控水中沉浮器(CN2356939Y)”等所采用的方法)；4)氣囊式沉浮控制裝置(如專(zhuān)利“可升降的沉浮箱(CN203199161U)”所采用的內(nèi)置氣囊方法)；5)在打撈沉船等作業(yè)中經(jīng)常用到的開(kāi)放式浮筒技術(shù)等。這些技術(shù)方法盡管各有特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，但也都存在許多局限性，不太適合于直接用于水下捕撈器的沉浮控制。比如:潛水艇式的空氣往復(fù)壓縮系統(tǒng)，技術(shù)加工要求高，設(shè)備復(fù)雜且沉重，同時(shí)還需要消耗大量能量；螺旋槳推進(jìn)裝置動(dòng)力消耗也較大，同時(shí)這種方式對(duì)本體平衡姿態(tài)的穩(wěn)定性控制能力較低，難以保證海參捕撈作業(yè)的準(zhǔn)確性和效率；活塞式沉浮控制裝置的氣密性難以保證，對(duì)動(dòng)力的消耗也較大；氣囊式沉浮控制方法，對(duì)氣囊的材質(zhì)要求較高，且在反復(fù)膨脹收縮后極易老化失效；沉船打撈作業(yè)中經(jīng)常用到的開(kāi)放式浮筒技術(shù)雖然早在幾十年前就已被經(jīng)常采用，但過(guò)于粗糙，無(wú)法精確控制，更不能在一次工作行程中提供沉浮狀態(tài)的多次轉(zhuǎn)換，不適于直接用于捕撈器的沉浮控制。專(zhuān)利“一種水下機(jī)器人浮沉控制機(jī)構(gòu)(CN101323362B)”在理念上與潛水艇空氣壓縮沉浮控制技術(shù)和沉船打撈浮筒技術(shù)均有相近之處，并且通過(guò)添加進(jìn)水閥、進(jìn)氣閥和排氣閥的方法進(jìn)行沉浮控制，但該專(zhuān)利在沉浮控制機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上存在明顯缺陷，該機(jī)構(gòu)通過(guò)在一個(gè)殼體中分隔密封腔和可變?nèi)莘e腔，在密封腔內(nèi)設(shè)置壓縮氣瓶，壓縮氣瓶首尾分別設(shè)置進(jìn)氣口和出氣口的方法進(jìn)行沉浮控制，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在以下缺點(diǎn):殼體的制造和氣瓶的制造均很困難，尤其是要在密封腔內(nèi)設(shè)置壓縮氣瓶的制造要求技術(shù)難度很大，這種密封腔的耐壓能力不高，下潛深度很有限，且由于壓縮氣瓶的體積受密封腔大小的限制，從而會(huì)大大限制其可提供的沉浮轉(zhuǎn)換次數(shù)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)海參捕撈中的具體技術(shù)要求、海況條件和海參的習(xí)性，提供一種適應(yīng)多工況條件的、可沉浮控制的海參搜索捕撈器。
[0005]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種沉浮控制裝置及多工況可沉浮海參搜索捕撈器，使之能夠解決海參捕撈器研發(fā)中所面臨的以下難題:海洋中的水體任何時(shí)候都或多或少地存在流動(dòng)，水流或規(guī)則或不規(guī)則，如何在有風(fēng)浪、有海流、能見(jiàn)度不高的復(fù)雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)捕撈器本體的上浮、下沉和穩(wěn)固著地，同時(shí)快速準(zhǔn)確地辨別并捕捉到海參等物品，以及最終研發(fā)的整套設(shè)備制造容易、造價(jià)便宜、操控和維護(hù)簡(jiǎn)便，是解決這一問(wèn)題的幾個(gè)關(guān)鍵所在。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的構(gòu)思是:通過(guò)在外部加裝高壓氣瓶和電磁閥等方式，巧妙地改進(jìn)傳統(tǒng)用于沉船打撈作業(yè)的浮筒控制技術(shù)，使之能精確可控且反復(fù)多次地為捕撈器提供正浮力和負(fù)浮力，尤其是通過(guò)負(fù)浮力的提供，使得整套捕撈器獲得穩(wěn)固沉底、姿態(tài)穩(wěn)定的能力；其次，在通過(guò)上述沉浮控制裝置實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固沉底的基礎(chǔ)上，通過(guò)末端裝有攝像頭和吸捕器的可控機(jī)械臂(長(zhǎng)6米左右)的伸縮彎曲，實(shí)現(xiàn)靠近海底的前后搜捕(尤其是能見(jiàn)度低時(shí)，緊貼海底的觀察才能辨別海參)，再通過(guò)轉(zhuǎn)向控制裝置的一次次小幅轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)對(duì)捕撈器著陸地點(diǎn)周?chē)鶲度角至360度角的全面搜捕；每圈搜捕完成后，再通過(guò)海底行走裝置的行走或懸浮移動(dòng)的方式(當(dāng)有巨石或溝壑阻擋時(shí)，或當(dāng)海底行走會(huì)導(dǎo)致海水渾濁時(shí)，懸浮移動(dòng)是必要的)移動(dòng)到下一個(gè)地點(diǎn)繼續(xù)工作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工作區(qū)海底的遍歷尋找。
[0006]根據(jù)上述構(gòu)思，本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):本實(shí)用新型包括沉浮控制裝置、海底行走及轉(zhuǎn)向裝置、懸浮運(yùn)動(dòng)控制裝置、捕捉裝置、螺旋槳、可伸縮機(jī)械臂、底盤(pán)骨架和攝像頭；其中:沉浮控制裝置安裝在底盤(pán)骨架的中部上方，海底行走及轉(zhuǎn)向裝置布置在底盤(pán)骨架的下方前后兩端，懸浮運(yùn)動(dòng)控制裝置布置在底盤(pán)骨架的后方中部，捕捉裝置布置在底盤(pán)骨架的前方中部，可伸縮機(jī)械臂安裝在底盤(pán)骨架的前部正中，攝像頭安裝在該機(jī)械臂的前端；上述裝置均通過(guò)導(dǎo)線與臍帶電纜連接，臍帶電纜的另一端與水上監(jiān)控裝置相連。水面或陸上工作人員通過(guò)臍帶電纜和水上監(jiān)控裝置對(duì)捕撈器實(shí)施長(zhǎng)距離遙控操作。
[0007]沉浮控制裝置用于實(shí)現(xiàn)捕撈器的上浮和下沉著地。其位置安裝在底盤(pán)骨架的中部正上方。該沉浮控制裝置包括開(kāi)放式浮筒、高壓氣瓶及控制閥；開(kāi)放式浮筒為兩個(gè)，兩個(gè)浮筒的上下均連通，其中一個(gè)浮筒的頂部設(shè)常閉式電磁控制閥，底部設(shè)一個(gè)常開(kāi)口 ；高壓氣瓶置于兩個(gè)浮筒中間；高壓氣瓶瓶口連接三通，該三通的一個(gè)口常閉，用于對(duì)氣瓶充氣，三通的另一個(gè)口連接一個(gè)常閉式電磁控制閥，該電磁控制閥的另一端口連接一根高壓氣管，高壓氣管的另一端從浮筒底部常開(kāi)口處通入浮筒內(nèi)部，利用卡扣等簡(jiǎn)易方式固定在浮筒內(nèi)壁，也可以在浮筒的任意合適位置進(jìn)行開(kāi)口，將該開(kāi)口與高壓氣管接通。
[0008]海底行走及轉(zhuǎn)向裝置用于實(shí)現(xiàn)捕撈器的水底行走和轉(zhuǎn)向，海底行走及轉(zhuǎn)向裝置布置在底盤(pán)骨架的下方前后兩端，包括電動(dòng)車(chē)輪、從動(dòng)車(chē)輪、轉(zhuǎn)向立軸、轉(zhuǎn)向控制電機(jī)；底盤(pán)骨架的前方底部左右各安裝一個(gè)電動(dòng)車(chē)輪，底盤(pán)骨架的后方底部正中安裝一個(gè)可左右轉(zhuǎn)向的從動(dòng)車(chē)輪；從動(dòng)車(chē)輪通過(guò)轉(zhuǎn)向立軸和滾珠軸承與套管相連，套管固定在底盤(pán)骨架上；在轉(zhuǎn)向立軸的中部固定連接齒輪，該齒輪與固定在底盤(pán)骨架上的轉(zhuǎn)向控制電機(jī)的齒輪嚙合。
[0009]懸浮運(yùn)動(dòng)控制裝置用于實(shí)現(xiàn)捕撈器的懸浮推動(dòng)和轉(zhuǎn)向，懸浮運(yùn)動(dòng)控制裝置包括螺旋槳、尾舵、轉(zhuǎn)向控制電機(jī)。在轉(zhuǎn)向立軸的頂部固定連接硬質(zhì)豎板作為尾舵，通過(guò)轉(zhuǎn)向控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向立軸的方法來(lái)帶動(dòng)尾舵；尾舵的正前方放置螺旋槳，該螺旋槳安裝在底盤(pán)骨架上。通過(guò)對(duì)螺旋槳、尾舵和轉(zhuǎn)向控制電機(jī)的組合運(yùn)用來(lái)實(shí)現(xiàn)捕撈器在懸浮狀態(tài)下的推動(dòng)和轉(zhuǎn)向；轉(zhuǎn)向控制電機(jī)兼有控制尾舵轉(zhuǎn)向和從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向的功能；捕撈器的懸浮狀態(tài)主要由沉浮控制裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0010]可伸縮機(jī)械臂安裝在底盤(pán)骨架的前部正中，可伸縮機(jī)械臂包括前臂和后臂，后臂安裝在底盤(pán)骨架的前部正中，各連接處的關(guān)節(jié)均采用可準(zhǔn)確連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式進(jìn)行連接和驅(qū)動(dòng)；機(jī)械臂前端安裝攝像頭和夾鉗；機(jī)械臂總長(zhǎng)6米左右，吸管附著在機(jī)械臂上，吸管末端與吸參螺旋槳和貨倉(cāng)相通；通過(guò)對(duì)各關(guān)節(jié)的組合控制實(shí)現(xiàn)緊靠海底的前后伸縮，從而實(shí)現(xiàn)貼地搜索，再配合前后車(chē)輪的組合運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)向控制，從而實(shí)現(xiàn)O度至360度角范圍的全面搜索，搜索的同時(shí)通過(guò)附著在機(jī)械臂上的柔性吸管和夾鉗，將所找到的海參等物品捕獲到貨倉(cāng)中。
[0011]捕捉裝置包括吸管、貨倉(cāng)、吸參螺旋槳和夾鉗；其中:吸參螺旋槳安裝在貨倉(cāng)的上方，與貨倉(cāng)相通；貨倉(cāng)設(shè)計(jì)有密封性，同時(shí)安裝有可打開(kāi)的貨倉(cāng)蓋；吸管附著在可伸縮機(jī)械臂上，吸管末端與吸參螺旋槳和貨倉(cāng)相通；夾鉗安裝在可伸縮機(jī)械臂的前端；貨倉(cāng)和用于提供抽吸力的吸參螺旋槳安裝于底盤(pán)骨架的前部和中部，具體為機(jī)械臂底座的下后方。
[0012]上述裝置中的所有電磁閥、電機(jī)和攝像頭均通過(guò)導(dǎo)線與臍帶電纜連接，臍帶電纜連接到設(shè)在水面船艇或地面上的水上監(jiān)控裝置?？稍谀殠щ娎|的前端(即靠近捕撈器的一端)連接多個(gè)浮漂，使臍帶電纜的前端保持接近直立的狀態(tài)，從而避免臍帶電纜與捕撈器的其他部件纏繞。
[0013]可在機(jī)械臂上和捕撈器本體上設(shè)幾個(gè)攝像頭，以便提高搜索觀察能力，以及更好地了解和控制捕撈器本體在水中的姿態(tài)。
[0014]水上監(jiān)控裝置包括對(duì)各電磁閥和電機(jī)的啟動(dòng)控制器和實(shí)時(shí)播放攝像頭影像的顯示屏。
[0015]為避免捕撈器在操作和運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不慎傾覆導(dǎo)致浮筒內(nèi)氣體逃逸，也可將浮筒底部的常開(kāi)口改為由常開(kāi)式電磁閥進(jìn)行控制；此外，還可以在浮筒的前后或左右兩側(cè)分別設(shè)兩個(gè)常閉電磁閥，用于特殊傾覆情形下浮力控制的應(yīng)急補(bǔ)救；
[0016]為避免高壓氣瓶和浮筒中的空氣因操作不慎、泄漏等原因被過(guò)渡消耗，導(dǎo)致捕撈器沒(méi)有充足的空氣提供上浮力，也可在捕撈器的正中位置安裝螺旋槳，由該螺旋槳提供應(yīng)急性的上浮動(dòng)力。
[0017]高壓氣瓶的最大工作氣壓設(shè)計(jì)在12MPa左右。高壓氣瓶所充氣體總共可提供的負(fù)浮力(即壓倉(cāng)力)為F，F(xiàn)=高壓氣瓶容積V*瓶?jī)?nèi)初始?xì)鈮篜/ (工作區(qū)海底水壓pw+l個(gè)大氣壓)；若每次實(shí)現(xiàn)牢固沉底工作所需要的負(fù)浮力為f，則高壓氣瓶每次充滿(mǎn)氣后可實(shí)現(xiàn)的牢固沉底起浮切換次數(shù)=F/f。即若高壓氣瓶容積V=200升，瓶?jī)?nèi)初始?xì)鈮篜=120個(gè)大氣壓，工作水深為50米(即5個(gè)大氣壓)，則F=200*120/(5+1) =4000公斤；若每次牢固沉底需要的沉底力(即負(fù)浮力)=100公斤，則總共可實(shí)現(xiàn)4000/100=40次的沉浮次數(shù)。若每次牢固沉底的搜索面積為100平方米，則高壓氣瓶每充滿(mǎn)一次氣可搜索的總面積=40*100=4000平方米。實(shí)際操作中，每次牢固沉底后還可用海底行走的方式直接行走到下一個(gè)搜索區(qū)域進(jìn)行搜索(只要海底泥沙不會(huì)因海底行走的攪動(dòng)導(dǎo)致工作區(qū)能見(jiàn)度過(guò)低)，則總搜索面積還可大大增力口。若要下潛到更深的海底作業(yè)，只需提高氣瓶的初始?jí)毫透麟姍C(jī)的耐壓性能即可。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和有益效果:
[0019](I)結(jié)構(gòu)新穎、功能多樣、操作方便安全、實(shí)用價(jià)值高；能適應(yīng)各種海況條件，捕撈作業(yè)快速且準(zhǔn)確。通過(guò)沉浮控制裝置的調(diào)控可以提供較大的沉底附著力，使得捕撈器可以在非常牢固穩(wěn)定的姿態(tài)中實(shí)施捕撈作業(yè)；在此基礎(chǔ)上，再通過(guò)可伸縮機(jī)械臂和轉(zhuǎn)向控制的組合操控，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)海參等物品的快速準(zhǔn)確地捕撈。
[0020](2)搜索能力強(qiáng)，可適應(yīng)各種海床環(huán)境。通過(guò)海底行走裝置、沉浮控制裝置與機(jī)械臂的配合可以很容易地在泥、沙、礁、石、溝壑等多種海床環(huán)境下自由行走和移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工作區(qū)海底的全面搜索。
[0021](3)造價(jià)低，制造難度小。本實(shí)用新型的各個(gè)環(huán)節(jié)和零部件都沒(méi)有特殊的高精尖的加工制造要求，各零部件均有能基本滿(mǎn)足海底工作要求的現(xiàn)成部件，需要進(jìn)行特殊處理和改造的難度很小。尤其是浮筒的制造，由于本實(shí)用新型采用開(kāi)放式的浮筒來(lái)提供浮力，浮筒的內(nèi)外壓力差很小(與浮筒在潛水時(shí)所處的水深無(wú)關(guān))，不需要抵抗高壓力差，因此完全不需要特殊的材料和制造工藝來(lái)保證浮筒的剛性強(qiáng)度和耐高壓能力，同時(shí)加之海參捕撈器對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的要求不高，因此浮筒的形狀和材質(zhì)的可選擇范圍很廣。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意主視圖；
[0023]圖2是沉浮控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意側(cè)視圖；
[0024]圖3是從動(dòng)輪及尾舵結(jié)構(gòu)示意正視圖；
[0025]其中:左浮筒I，上連通管2，底盤(pán)骨架3，螺旋槳4，尾舵5，轉(zhuǎn)向立軸6，從動(dòng)車(chē)輪7，轉(zhuǎn)向控制電機(jī)8，高壓氣瓶9，右浮筒10，電機(jī)11，電動(dòng)車(chē)輪12，吸參螺旋槳13，貨倉(cāng)14，第一關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)15，第二關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)16，第三關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)17，帶照明的攝像頭18，夾鉗19，可伸縮機(jī)械臂20，吸管21，浮筒底常開(kāi)口 22，第一常閉電磁閥23，下連通管24，第二常閉電磁閥25，閥門(mén)26，三通27，高壓氣管28，卡扣29，大齒輪30，小齒輪31，套管32，滾珠軸承33，車(chē)輪支撐叉34，車(chē)軸35。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施方式表述的范圍。
[0027]如圖1-3所示，本實(shí)用新型包括:沉浮控制裝置、海底行走及轉(zhuǎn)向裝置、懸浮運(yùn)動(dòng)控制裝置、捕捉裝置、螺旋槳、可伸縮機(jī)械臂、底盤(pán)骨架和攝像頭，還包括臍帶電纜和水上監(jiān)控裝置；其中:浮沉控制裝置安裝在底盤(pán)骨架的中部上方，海底行走及轉(zhuǎn)向裝置布置在底盤(pán)骨架的下方前后兩端，懸浮運(yùn)動(dòng)控制裝置布置在底盤(pán)骨架的后方中部，捕捉裝置布置在底盤(pán)骨架的前方中部，可伸縮機(jī)械臂安裝在底盤(pán)骨架的前部正中，攝像頭安裝在該機(jī)械臂的前端；上述裝置均通過(guò)導(dǎo)線與臍帶電纜連接，臍帶電纜的另一端與水上監(jiān)控裝置相連。
[0028]本實(shí)施例提供的開(kāi)放式浮筒，包括左浮筒I和右浮筒10，這兩個(gè)浮筒的大小和材質(zhì)相同，頂部和底部分別用上連通管2和下連通連接管24接通；左浮筒I的頂部中間位置安裝常開(kāi)式防水電磁閥23，用于兩個(gè)浮筒中空氣的釋放控制，左浮筒I的底部正中開(kāi)口 22，用于沉浮控制時(shí)水的進(jìn)出。
[0029]高壓氣瓶9置于兩個(gè)浮筒的中間，底盤(pán)骨架3的正中偏后位置。高壓氣瓶9的瓶口連接三通27，三通27的一個(gè)口連接常閉閥門(mén)26，當(dāng)要對(duì)高壓氣瓶充氣時(shí)，將充氣設(shè)備連接閥門(mén)26的外端口，再打開(kāi)閥門(mén)26即可對(duì)高壓氣瓶進(jìn)行充氣。三通27的另一個(gè)端口連接常閉電磁閥25，電磁閥25的另一個(gè)端口連接高壓氣管28，當(dāng)需要對(duì)浮筒進(jìn)行充氣時(shí)，打開(kāi)電磁閥25即可對(duì)兩個(gè)浮筒同時(shí)充氣；高壓氣管28從常開(kāi)口 22中通入左浮筒I內(nèi)部，在常開(kāi)口 22的孔口設(shè)置卡扣29，用于固定高壓氣管28 ;也可以在兩個(gè)浮筒的任意方便位置進(jìn)行另行開(kāi)口，將該開(kāi)口與高壓氣管28接通，將接口處進(jìn)行密封處理。
[0030]底盤(pán)骨架3用不銹鋼材料制成，在整個(gè)捕撈器中起到支撐和連接作用。
[0031]海底行走及轉(zhuǎn)向裝置用于實(shí)現(xiàn)捕撈器的水底行走和轉(zhuǎn)向，布置在底盤(pán)骨架3的下方前后兩端:底盤(pán)骨架3的前方底部安裝兩個(gè)電動(dòng)車(chē)輪，底盤(pán)骨架3的后方底部正中安裝一個(gè)可左右轉(zhuǎn)向的從動(dòng)車(chē)輪7 ;從動(dòng)車(chē)輪7通過(guò)轉(zhuǎn)向立軸6和滾珠軸承33與套管32相連，套管32固定在底盤(pán)骨架3上；在轉(zhuǎn)向立軸6的中部固定連接齒輪30，與安裝在底盤(pán)骨架上的轉(zhuǎn)向控制電機(jī)8的齒輪31嚙合。轉(zhuǎn)向立軸6的下端連接車(chē)輪支撐叉34，車(chē)輪支撐叉34通過(guò)車(chē)軸35獲得支撐。在制造中，轉(zhuǎn)向立軸6與車(chē)輪支撐叉34應(yīng)一體式制造，也可直接選用較長(zhǎng)且結(jié)實(shí)的自行車(chē)前叉稍加改造后即可代替使用。
[0032]懸浮運(yùn)動(dòng)控制裝置用于實(shí)現(xiàn)捕撈器的懸浮推動(dòng)和轉(zhuǎn)向，包括螺旋槳4、尾舵5、轉(zhuǎn)向控制電機(jī)8。在轉(zhuǎn)向立軸6的頂部固定連接硬質(zhì)豎板作為尾舵5 ;尾舵5的正前方放置螺旋槳4，該螺旋槳4安裝在底盤(pán)骨架3上。尾舵5的轉(zhuǎn)向控制由轉(zhuǎn)向控制電機(jī)8來(lái)操縱，通過(guò)對(duì)螺旋槳4、尾舵5和轉(zhuǎn)向控制電機(jī)8的組合運(yùn)用來(lái)實(shí)現(xiàn)捕撈器在懸浮狀態(tài)下的推動(dòng)和轉(zhuǎn)向；捕撈器的懸浮狀態(tài)主要由沉浮控制裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。[0033]可伸縮機(jī)械臂20安裝在底盤(pán)骨架的前部正中，可伸展機(jī)械臂20包括前臂、中臂和后臂，也可以只設(shè)前臂和后臂兩節(jié)，后臂安裝在底盤(pán)骨架的前部正中，各連接處的關(guān)節(jié)均采用可準(zhǔn)確連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式進(jìn)行連接和動(dòng)力驅(qū)動(dòng)；機(jī)械臂20前端安裝攝像頭18和夾鉗19 ；機(jī)械臂20總長(zhǎng)6米左右,通過(guò)對(duì)第一關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)15、第二關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)16、第三關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)17的組合控制實(shí)現(xiàn)緊靠海底的前后伸縮，從而實(shí)現(xiàn)貼地搜索；搜索的同時(shí)通過(guò)附著在機(jī)械臂20上的柔性吸管21和夾鉗19，將所找到的海參等物品捕獲到貨倉(cāng)14中；吸管21附著在機(jī)械臂20上，吸管21末端與吸參螺旋槳13和貨倉(cāng)14相通。
[0034]貨倉(cāng)14和用于提供抽吸力的吸參螺旋槳13安裝于底盤(pán)骨架3的前部和中部，具體為機(jī)械臂20底座的下后方；貨倉(cāng)14設(shè)計(jì)有密封性，同時(shí)安裝可打開(kāi)的貨倉(cāng)蓋；在吸參螺旋槳13的吸水口設(shè)濾網(wǎng)，以防止海參吸入螺旋槳和被劃傷。
[0035]上述所有電磁閥、電機(jī)和攝像頭均通過(guò)導(dǎo)線與臍帶電纜連接，臍帶電纜連接到設(shè)在水面船艇或地面上的水上監(jiān)控裝置。水上監(jiān)控裝置包括對(duì)各電磁閥和電機(jī)的啟動(dòng)控制器和實(shí)時(shí)播放攝像頭影像的顯示屏。
[0036]通過(guò)啟動(dòng)機(jī)械臂第一關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)15、第二關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)16和第三關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)17，使機(jī)械臂20前端貼地，并通過(guò)攝像頭18的實(shí)時(shí)觀察和機(jī)械臂20的前后伸縮，實(shí)現(xiàn)可伸縮機(jī)械臂20在當(dāng)前O度角方向的一次前后搜索。隨后，小幅開(kāi)動(dòng)右側(cè)電動(dòng)車(chē)輪電機(jī)11和轉(zhuǎn)向控制電機(jī)8，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車(chē)輪12和轉(zhuǎn)向立軸6，使整個(gè)捕撈器朝左旋轉(zhuǎn)15度角左右，并再次運(yùn)用機(jī)械臂20實(shí)現(xiàn)此時(shí)所在方位的一次前后搜捕，依次類(lèi)推；反向搜索時(shí)的操作方式類(lèi)似但方向相反。
[0037]當(dāng)完成一圈360度角的全面搜索后，先操縱轉(zhuǎn)向控制電機(jī)8使從動(dòng)輪7方向擺正，再啟動(dòng)兩個(gè)電動(dòng)車(chē)輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，將捕撈器行走到下一個(gè)搜索位置重新進(jìn)行搜捕工作。
[0038]通過(guò)恰當(dāng)?shù)亟M合運(yùn)用本實(shí)用新型的各個(gè)部件，可以很容易地實(shí)現(xiàn)多工況條件下的海參等物品的捕撈作業(yè)。比如:當(dāng)需要下沉?xí)r，打開(kāi)電磁閥23有節(jié)制地釋放兩個(gè)浮筒中的空氣，使整個(gè)捕撈器獲得緩慢的下沉速度，此時(shí)即可關(guān)閉電磁閥23并通過(guò)攝像頭18觀察捕撈器的姿態(tài)、周?chē)h(huán)境及其與海底的相對(duì)距離。當(dāng)即將抵達(dá)海底時(shí)，打開(kāi)電磁閥25通過(guò)高壓氣管28對(duì)兩個(gè)浮筒進(jìn)行小幅充氣，使捕撈器緩緩沉底；當(dāng)工作區(qū)海流較強(qiáng)，捕撈器雖已沉底但姿態(tài)仍不穩(wěn)定時(shí)，打開(kāi)電磁閥23進(jìn)行放氣，直至捕撈器本體姿態(tài)穩(wěn)定時(shí)，關(guān)閉電磁閥23。
[0039]此外，在搜捕的過(guò)程中，如遇到較大的行進(jìn)阻力無(wú)法行走時(shí)，則可以通過(guò)往浮筒中充氣的方法，增加捕撈器的整體浮力，從而減少行進(jìn)的阻力，若仍然行走不了，則可進(jìn)一步對(duì)浮筒充氣使捕撈器懸浮起來(lái)，同時(shí)開(kāi)動(dòng)螺旋槳4并組合運(yùn)用受轉(zhuǎn)向控制電機(jī)8控制的尾舵5將捕撈器推進(jìn)到下一目標(biāo)工作區(qū)。除此以外，如果行走的過(guò)程中會(huì)因海底泥沙被攪動(dòng)導(dǎo)致視線模糊無(wú)法工作；或是海參密度很高容易被行駛的車(chē)輪擠壓到；或是面臨巨石、溝壑無(wú)法跨越時(shí)，也同樣可以采取啟動(dòng)懸浮移動(dòng)裝置的方法將捕撈器移動(dòng)到下一目標(biāo)區(qū)域，此時(shí)三個(gè)車(chē)輪被當(dāng)做落地支撐腿來(lái)使用。
【權(quán)利要求】
1.一種沉浮控制裝置，包括開(kāi)放式浮筒、高壓氣瓶及控制閥，其特征在于:開(kāi)放式浮筒為兩個(gè)，兩個(gè)浮筒的上下均連通，其中一個(gè)浮筒的頂部設(shè)常閉式電磁控制閥，底部設(shè)一個(gè)常開(kāi)口 ；高壓氣瓶置于兩個(gè)浮筒中間；高壓氣瓶瓶口連接三通，該三通的一個(gè)口常閉，用于對(duì)氣瓶充氣，三通的另一個(gè)口連接一個(gè)常閉式電磁控制閥，該電磁控制閥的另一端口連接一根高壓氣管，高壓氣管的另一端從浮筒底部常開(kāi)口處通入浮筒內(nèi)部。
2.一種多工況可沉浮海參搜索捕撈器，其特征在于:包括如權(quán)利要求1中所述的沉浮控制裝置，還包括海底行走及轉(zhuǎn)向裝置、懸浮運(yùn)動(dòng)控制裝置、捕捉裝置、螺旋槳、可伸縮機(jī)械臂、底盤(pán)骨架和攝像頭；其中:沉浮控制裝置安裝在底盤(pán)骨架的中部上方，海底行走及轉(zhuǎn)向裝置布置在底盤(pán)骨架的下方前后兩端，懸浮運(yùn)動(dòng)控制裝置布置在底盤(pán)骨架的后方中部，捕捉裝置布置在底盤(pán)骨架的前方中部，可伸縮機(jī)械臂安裝在底盤(pán)骨架的前部正中，攝像頭安裝在該機(jī)械臂的前端。
3.按權(quán)利要求2所述的多工況可沉浮海參搜索捕撈器，其特征在于:海底行走及轉(zhuǎn)向裝置布置在底盤(pán)骨架的下方前后兩端，包括電動(dòng)車(chē)輪、從動(dòng)車(chē)輪、轉(zhuǎn)向立軸、轉(zhuǎn)向控制電機(jī)；底盤(pán)骨架的前方底部左右各安裝一個(gè)電動(dòng)車(chē)輪，底盤(pán)骨架的后方底部正中安裝一個(gè)可左右轉(zhuǎn)向的從動(dòng)車(chē)輪；從動(dòng)車(chē)輪通過(guò)轉(zhuǎn)向立軸和滾珠軸承與套管相連，套管固定在底盤(pán)骨架上；在轉(zhuǎn)向立軸的中部固定連接齒輪，該齒輪與安裝在底盤(pán)骨架上的轉(zhuǎn)向控制電機(jī)的齒輪嚙口 ο
4.按權(quán)利要求2所述的多工況可沉浮海參搜索捕撈器，其特征在于:懸浮運(yùn)動(dòng)控制裝置包括螺旋槳、尾舵、轉(zhuǎn)向控制電機(jī)；在轉(zhuǎn)向立軸的頂部固定連接硬質(zhì)豎板作為尾舵，通過(guò)轉(zhuǎn)向控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向立軸的方法來(lái)帶動(dòng)尾舵；尾舵的正前方放置螺旋槳，該螺旋槳安裝在底盤(pán)骨架上。
5.按權(quán)利要求2所述的多工況可沉浮海參搜索捕撈器，其特征在于:捕捉裝置包括吸管、貨倉(cāng)、吸參螺旋槳和夾鉗；其中:吸參螺旋槳安裝在貨倉(cāng)的上方，與貨倉(cāng)相通；貨倉(cāng)設(shè)計(jì)有密封性，同時(shí)安裝有可打開(kāi)的貨倉(cāng)蓋；吸管附著在可伸縮機(jī)械臂上，吸管末端與吸參螺旋槳和貨倉(cāng)相通；夾鉗安裝在可伸縮機(jī)械臂的前端。
6.按權(quán)利要求2所述的多工況可沉浮海參搜索捕撈器，其特征在于:可伸縮機(jī)械臂包括前臂和后臂，后臂安裝在底盤(pán)骨架的前部正中，各連接處的關(guān)節(jié)均采用可準(zhǔn)確連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式進(jìn)行連接和驅(qū)動(dòng)；機(jī)械臂前端安裝攝像頭和夾鉗；機(jī)械臂總長(zhǎng)6米左右，吸管附著在機(jī)械臂上，吸管末端與吸參螺旋槳和貨倉(cāng)相通。
7.按權(quán)利要求2所述的多工況可沉浮海參搜索捕撈器，其特征在于:在機(jī)械臂上和捕撈器本體上設(shè)幾個(gè)攝像頭，以提高搜索觀察能力，以及更好地了解和控制捕撈器本體在水中的姿態(tài)。
8.按權(quán)利要求2所述的多工況可沉浮海參搜索捕撈器，其特征在于:浮筒底部的常開(kāi)口由常開(kāi)式電磁閥進(jìn)行控制。
9.按權(quán)利要求2所述的多工況可沉浮海參搜索捕撈器，其特征在于:在浮筒的前后兩側(cè)分別設(shè)兩個(gè)常閉電磁閥，用于特殊傾覆情形下浮力控制的應(yīng)急補(bǔ)救。
10.按權(quán)利要求2所述的多工況可沉浮海參搜索捕撈器，其特征在于:在浮筒的左右兩側(cè)分別設(shè)兩個(gè)常閉電磁閥，用于特殊傾覆情形下浮力控制的應(yīng)急補(bǔ)救。
11.按權(quán)利要求2所述的多工況可沉浮海參搜索捕撈器，其特征在于:在捕撈器的正中位置安裝螺旋槳，由該螺旋槳提供應(yīng)急性的上浮動(dòng)力。
12.按權(quán)利要求2所述的多工況可沉浮海參搜索捕撈器，其特征在于:高壓氣瓶的最大工作氣壓設(shè)計(jì)在12MPa左右·。
【文檔編號(hào)】A01K80/00GK203555053SQ201320690257
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月4日
【發(fā)明者】鐘定勝 申請(qǐng)人:鐘定勝