【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及海底機器人，特別是涉及一種海底地層空間鉆探機器人。
技術介紹
1、全球范圍內，約90％的海洋陸坡區域蘊藏著形成天然氣水合物的有利條件，這種獨特的礦產資源在海底資源中占據著舉足輕重的經濟地位。然而，在追求其巨大經濟價值的同時，天然氣水合物的賦存特性及勘探開采技術的成熟度，直接關聯著可能引發的生態與環境風險。這些風險包括但不限于海底地質結構的不穩定、全球溫室效應的進一步惡化，以及海洋生態系統的不可逆損害。因此，為了確保天然氣水合物的開發利用既高效又安全，同時兼顧環境保護的可持續性，構建一套科學嚴謹、精確全面且能夠實時反饋的環境地質監測體系顯得尤為重要。但無論是國內還是國際層面，相關的技術研究與應用仍處于初級探索階段。
2、然而，隨著科技的進步，海底地層空間鉆探監測機器人的出現為這一難題提供了創新的解決方案，有效彌補了水合物試采區域在地質與環境監測方面的技術短板，極大地提升了監測的精準度與效率。為了進一步深化對海底淺表層流體動態特征的理解，提高地質信息探測的精確度，開發基于鉆探機器人的海底地質探測技術成為了當務之急。鑒于當前市場上尚缺乏能夠深入地層內部、攜帶傳感器自由作業的成熟地層機器人產品或技術，對鉆探機器人的結構設計有較大的發展前景。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種海底地層空間鉆探機器人，以解決上述現有技術存在的問題，能夠搭載多種傳感器深入地層，實現自主移動與長期勘探監測作業，將增強對深海地層理化參數、土工力學特性以及海底地形變化的原位監測能力
2、為實現上述目的，本專利技術提供了如下方案：本專利技術提供一種海底地層空間鉆探機器人，包括外部帶有鉆頭的第一體節、前部驅動體節、外部帶有螺旋葉片的第二行走體節、后部驅動體節和外部帶有鉆頭的第三體節，所述第一體節與前部驅動體節之間、第二行走體節與后部驅動體節之間均通過大u型架連接，所述前部驅動體節與第二行走體節之間、后部驅動體節與第三體節之間均通過小u型架連接，所述第一體節與第三體節的外部鉆頭用于鉆進，所述第一體節的內部用于承載測定海底環境原位動態監測的傳感器，所述前部驅動體節、第二行走體節和后部驅動體節用于實現所述海底鉆探機器人的行走。
3、在一實施例中，所述第一體節包括依次連接的第一鉆尖、第一體節外筒和第一體節尾端蓋，所述第一體節外筒的表面設置有第一螺旋葉片，所述第一體節外筒內部設置有第一鉆頭驅動電機和傳感器信息采集艙，所述第一鉆頭驅動電機的輸出端通過連接環與第一鉆尖連接，第一鉆頭驅動電機的端面與第一體節外筒的一端通過螺釘固定連接，所述傳感器采集艙的一端與大u型架固定連接。
4、在一實施例中，所述傳感器信息采集艙外部側面設置有ph值傳感器、甲烷濃度傳感器和溫度傳感器。
5、在一實施例中，所述第二行走體節包括依次連接的第二體節舵機連接端蓋、傳動模塊、第二體節前端蓋、第二體節支撐體和第二體節尾端蓋，所述第二體節支撐體內部設置有驅動電機和驅動電機控制艙，所述第二體節支撐體外側設置有逆旋向螺旋葉片，所述驅動電機的端面通過螺釘與第二體節前端蓋的一側固定連接，所述驅動電機控制艙的一端與第二體節尾端蓋的一端固定連接。
6、在一實施例中，所述傳動模塊包括第一齒輪、定位套、第二齒輪和齒圈，所述驅動電機的輸出端與第一齒輪固定連接，所述第二齒輪與第一齒輪嚙合連接，所述齒圈的內齒與第二齒輪嚙合連接，所述逆旋向螺旋葉片與齒圈的外側固定連接，所述驅動電機通過傳動模塊將動力傳遞至逆旋向螺旋葉片，所述定位套的一端固定套設于第二體節前端蓋，另一端固定套設于第二體節舵機連接端蓋，且定位套活動貫穿第二齒輪。
7、在一實施例中，所述第三體節包括依次連接的第二鉆尖、第三體節外筒和第三體節尾端蓋，所述第三體節外筒的表面設置有第二螺旋葉片，所述第三體節外筒的內部設置有第二鉆頭驅動電機和電池艙，所述第二鉆頭驅動電機輸出端通過連接環與第二鉆尖連接，第二鉆頭驅動電機的端面與第三體節外筒一端通過螺釘固定連接，所述電池艙的端面與第三體節尾端蓋一端固定連接。
8、在一實施例中，所述前部驅動體節與后部驅動體節均包括波紋管和驅動舵機，所述前部驅動體節的波紋管一端通過螺釘與第一體節尾端蓋外側固定連接，另一端通過螺釘與第二體節舵機連接端蓋外側固定連接，所述后部驅動體節的波紋管一端通過螺釘與第二體節尾端蓋固定連接，另一端通過螺釘與第三體節尾端蓋固定連接，所述驅動舵機一端兩側輸出軸與大u型架固定連接，另一端與小u型架固定連接，驅動舵機通電后帶動具有鉆頭的第一體節和第三體節向不同方向鉆進。
9、在一實施例中，所述第一體節和前部驅動體節之間通過螺釘將大u型架與第一體節尾端蓋固定連接，所述前部驅動體節和第二行走體節之間通過螺釘將第二體節舵機連接端蓋與小u型架固定連接，所述第二行走體節與后部驅動體節之間通過螺釘將第二體節尾端蓋與大u型架固定連接，所述后部驅動體節與第三體節之間通過螺釘將小u型架與第三體節尾端蓋固定連接。
10、本專利技術相對于現有技術取得了以下有益技術效果：
11、本專利技術的海底地層空間鉆探機器人，自帶電池艙和驅動電機控制艙，電池作為動力源為整個機器人供電，驅動電機控制艙內置中央處理器負責機器人電機驅動控制、機器人路徑規劃及地層環境參數采集及存儲功能；通過設置驅動舵機，且各體節通過大u型架和小u型架連接，在驅動電機控制艙對電機的控制下，第一體節、第二行走體節和第三體節能夠上下擺動一定角度，實現二維平面內的轉向功能，形成蠕動的姿態；通過設置電池艙自主供電，為自容式海底鉆探機器人。當第一鉆頭驅動電機帶動第一體節順時針旋轉，第二鉆頭驅動電機也帶動第三體節順時針旋轉，且驅動電機帶動第二行走體節逆時針旋轉時，機器人向前鉆進，當第一體節、第二行走體節和第三體節均與前進時旋轉方向相反時，機器人向后鉆進，可在地層中靈巧、自由的鉆進。
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1.一種海底地層空間鉆探機器人，其特征在于：包括外部帶有鉆頭的第一體節、前部驅動體節、外部帶有螺旋葉片的第二行走體節、后部驅動體節和外部帶有鉆頭的第三體節，所述第一體節與前部驅動體節之間、第二行走體節與后部驅動體節之間均通過大U型架連接，所述前部驅動體節與第二行走體節之間、后部驅動體節與第三體節之間均通過小U型架連接，所述第一體節與第三體節的外部鉆頭用于鉆進，所述第一體節的內部用于承載測定海底環境原位動態監測的傳感器，所述前部驅動體節、第二行走體節和后部驅動體節用于實現所述海底鉆探機器人的行走。
2.根據權利要求1所述的海底地層空間鉆探機器人，其特征在于：所述第一體節包括依次連接的第一鉆尖、第一體節外筒和第一體節尾端蓋，所述第一體節外筒的表面設置有第一螺旋葉片，所述第一體節外筒內部設置有第一鉆頭驅動電機和傳感器信息采集艙，所述第一鉆頭驅動電機的輸出端通過連接環與第一鉆尖連接，第一鉆頭驅動電機的端面與第一體節外筒的一端通過螺釘固定連接，所述傳感器采集艙的一端與大U型架固定連接。
3.根據權利要求2所述的海底地層空間鉆探機器人，其特征在于：所述傳感器信息采集艙
4.根據權利要求1所述的海底地層空間鉆探機器人，其特征在于：所述第二行走體節包括依次連接的第二體節舵機連接端蓋、傳動模塊、第二體節前端蓋、第二體節支撐體和第二體節尾端蓋，所述第二體節支撐體內部設置有驅動電機和驅動電機控制艙，所述第二體節支撐體外側設置有逆旋向螺旋葉片，所述驅動電機的端面通過螺釘與第二體節前端蓋的一側固定連接，所述驅動電機控制艙的一端與第二體節尾端蓋的一端固定連接。
5.根據權利要求4所述的海底地層空間鉆探機器人，其特征在于：所述傳動模塊包括第一齒輪、定位套、第二齒輪和齒圈，所述驅動電機的輸出端與第一齒輪固定連接，所述第二齒輪與第一齒輪嚙合連接，所述齒圈的內齒與第二齒輪嚙合連接，所述逆旋向螺旋葉片與齒圈的外側固定連接，所述驅動電機通過傳動模塊將動力傳遞至逆旋向螺旋葉片，所述定位套的一端固定套設于第二體節前端蓋，另一端固定套設于第二體節舵機連接端蓋，且定位套活動貫穿第二齒輪。
6.根據權利要求1所述的海底地層空間鉆探機器人，其特征在于：所述第三體節包括依次連接的第二鉆尖、第三體節外筒和第三體節尾端蓋，所述第三體節外筒的表面設置有第二螺旋葉片，所述第三體節外筒的內部設置有第二鉆頭驅動電機和電池艙，所述第二鉆頭驅動電機輸出端通過連接環與第二鉆尖連接，第二鉆頭驅動電機的端面與第三體節外筒一端通過螺釘固定連接，所述電池艙的端面與第三體節尾端蓋一端固定連接。
7.根據權利要求1所述的海底地層空間鉆探機器人，其特征在于：所述前部驅動體節與后部驅動體節均包括波紋管和驅動舵機，所述前部驅動體節的波紋管一端通過螺釘與第一體節尾端蓋外側固定連接，另一端通過螺釘與第二體節舵機連接端蓋外側固定連接，所述后部驅動體節的波紋管一端通過螺釘與第二體節尾端蓋固定連接，另一端通過螺釘與第三體節尾端蓋固定連接，所述驅動舵機一端兩側輸出軸與大U型架固定連接，另一端與小U型架固定連接，驅動舵機通電后帶動具有鉆頭的第一體節和第三體節向不同方向鉆進。
8.根據權利要求1所述的海底地層空間鉆探機器人，其特征在于：所述第一體節和前部驅動體節之間通過螺釘將大U型架與第一體節尾端蓋固定連接，所述前部驅動體節和第二行走體節之間通過螺釘將第二體節舵機連接端蓋與小U型架固定連接，所述第二行走體節與后部驅動體節之間通過螺釘將第二體節尾端蓋與大U型架固定連接，所述后部驅動體節與第三體節之間通過螺釘將小U型架與第三體節尾端蓋固定連接。
...【技術特征摘要】
1.一種海底地層空間鉆探機器人，其特征在于：包括外部帶有鉆頭的第一體節、前部驅動體節、外部帶有螺旋葉片的第二行走體節、后部驅動體節和外部帶有鉆頭的第三體節，所述第一體節與前部驅動體節之間、第二行走體節與后部驅動體節之間均通過大u型架連接，所述前部驅動體節與第二行走體節之間、后部驅動體節與第三體節之間均通過小u型架連接，所述第一體節與第三體節的外部鉆頭用于鉆進，所述第一體節的內部用于承載測定海底環境原位動態監測的傳感器，所述前部驅動體節、第二行走體節和后部驅動體節用于實現所述海底鉆探機器人的行走。
2.根據權利要求1所述的海底地層空間鉆探機器人，其特征在于：所述第一體節包括依次連接的第一鉆尖、第一體節外筒和第一體節尾端蓋，所述第一體節外筒的表面設置有第一螺旋葉片，所述第一體節外筒內部設置有第一鉆頭驅動電機和傳感器信息采集艙，所述第一鉆頭驅動電機的輸出端通過連接環與第一鉆尖連接，第一鉆頭驅動電機的端面與第一體節外筒的一端通過螺釘固定連接，所述傳感器采集艙的一端與大u型架固定連接。
3.根據權利要求2所述的海底地層空間鉆探機器人，其特征在于：所述傳感器信息采集艙外部側面設置有ph值傳感器、甲烷濃度傳感器和溫度傳感器。
4.根據權利要求1所述的海底地層空間鉆探機器人，其特征在于：所述第二行走體節包括依次連接的第二體節舵機連接端蓋、傳動模塊、第二體節前端蓋、第二體節支撐體和第二體節尾端蓋，所述第二體節支撐體內部設置有驅動電機和驅動電機控制艙，所述第二體節支撐體外側設置有逆旋向螺旋葉片，所述驅動電機的端面通過螺釘與第二體節前端蓋的一側固定連接，所述驅動電機控制艙的一端與第二體節尾端蓋的一端固定連接。
5.根據權利要求4所述的海底地層空間鉆探機器人，其特征在于：所述傳動模塊包括第一齒輪、定位套、第二齒輪和齒...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳家旺，周朋，劉文佳，周琦驍，金章勇，周航，李辰陽，高巧玲，南立文，張培豪，朱楊濤，司玉林，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：
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