新型水土采样器及水下机器人的设计.pdf

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1、上海理工大学学报第32卷第4期J．UniversityofShanghaiforScienceandTechnologyVo1．32No．42010文章编号：1007—6735{2010)04—0405—04新型水土采样器及水下机器人的设计胡牧风，曾涟漪，邵威，郑雨(1．上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240；2．上海理工大学医疗器械与食品学院，上海200093)摘要：研究了一种在潜水控制系统平台上搭载有水样和土样采集器的小型水下机器人，提出了旋转推注式采集器的设计方案．该方案的重点是水土采集

2、器的结构设计，其优点是体积小，操作灵活，一次可采集多个样品，可完成泥浆、水样、水底腐殖物的采集工作．该机器人带有水下摄像头，可为环境实时监测等提供新的测量手段．关键词：水土采集器；控制平台；沉浮系统；水下机器人中图分类号：TP242文献标志码：ADesignofanewsoilandwatersamplecollectorandunderwaterrobotHUMu．姗，ZEN6Lian-yi，SHA0Wei，ZHEN6Yu(1．SchoolofMechanicalandEngineering，Shan

3、ghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China；2．SchoolofMedicalInstrumentandFoodEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China)Abstract：Asmallunderwaterrobotwithcontrolleddivingplatformwhichcarrieswaterandsoilsamplecollectorwa

4、sstudied．Theschemeofarotatingpush-and—injecttypeofcollectorwaspro—posed．Theadvantagesofthefocuseddesignarethesmallsize，flexibleoperation，andmulti-collec-tion．Itcanbeusedtocollectsamplesofmud，waterandhumicsubstances，aswellastocapturere-al—timevideoimages，

5、andperformotherfunctions．Itprovidesanewtypeofdeviceforenvironmen-talmonitoring．Keywords：soilandwatersamplecollector；controlledplatform；divingsystem；underwa-terrobot水下机器人是一种可以在水下移动、具有视觉导致样本性质发生变化，难以达到研究人员的预期和感知系统、通过遥控或自主操作方式使用机械手效果．随着专门的水下采样设备的出现，在一定程度包括其

6、它工具，代替或辅助人去完成某些水下作业上提高了采样准确性．然而在实际的使用过程中也的装置[】]．传统的水样采集方式大部分借助随船人暴露出如下缺点：首先由于缺少专门的水下活动载员抛下的采集瓶或者用拖网将水土样本采集起来，具，采集装置无法在水下灵活自由的移动；其次由于这些方法随机性大，而且容易受到周围环境的干扰设备无法同时搭载针对不同采集物而设的多组采集收稿日期：2009—11—26作者简介：胡牧风(1988一)，男，学士．曾涟漪(联系人)，女，高级工程师．E-mail：lianyizeng@163．com

7、上海理工大学学报2010年第32卷装置，往往只有通过更换采集装置才能实现目的，这片分离，采样注射器内部的预置弹簧提供推力，推动样不利于采集效率的提高．随着人类对于水下地质注射器活塞，从而将采集的水样吸人注射器．该水样情况研究的深入，水下采样势必将变的更为频繁，无采集器命名为旋转推注式采集器．其外观与内部模疑对水下采样设备的功能和性能提出了更高的型如图2至图4所示．要求引．1水下机器人整体结构设计针对现有水下采样设备存在的不足，设计了一套轻型的、具有较完整水下采集器的远程水下操控平台．该操控平台利用机载电

8、路板控制推力马达、磁图2旋转推注式采集器通阀等调节气仓中的储水量达到平台上升下降的目Fig．2Injectedrotary-typecollector的，调节水样、土样采集器中的执行机构的姿态来使其工作，同时与视觉系统一起由电脑控制(见图1)．它采用前后双气仓为平衡和沉浮装置，并在住仓两侧安装深水马达，在电气控制下操控平台主舱能够实现全部6个自由度的运动，并可以保持任意姿态在水下作业．同时设计了一套新颖高效的水样、土样半月形转片采集装置，并