矿用水下机器人装置

矿用水下机器人装置

矿用水下机器人装置|防爆水下机器人

概述

煤矿水灾事故是矿井四大灾害之一，突发性强、危害大，煤矿井下一旦发生井巷透水时，现场矿工往往被困在井下局部空间内与外界失去联系，而抢险救援工作最需要及时获得事故现场情况。
矿用水下机器人装置由矿用隔爆兼本安型水下机器人（简称水下机器人）、隔爆兼本安型计算机（简称计算机）和通讯光缆组成，是综合了机械设计、高性能水下动力装置、智能控制、移动设备能源供应和矿用防爆技术等的高新技术产品。主要应用于矿山水灾救援、水下目标侦查等领域。水下机器人体积小，结构紧凑，自带高能量动力电池，能够在水中任意深度航行，最大下潜深度100米，内置电子罗盘，能够进行定深、定向、定速巡航，运动灵活，采集水中和水面的影像并实时传输回计算机。计算机是装置的监测控制中心，一方面完成对水下机器人的控制，另一方面实时显示水下机器人探测并回传的各种数据。计算机与水下机器人之间采用光缆连接，完成数据通讯。
水下机器人由嵌入式控制系统、主推进器、升降推进器、成像系统、通讯系统、照明装置、导航系统、深度传感器、电池组、浮力系统和防爆壳体组成。水下机器人的航向及速度变化由两个主推进器螺旋桨的转速来实现，完成机器人的前进、后退、转弯、低速和高速运动，深度变化则由升降推进器螺旋桨转速来实现，完成上浮和下潜。推进器的核心动力选用先进的直流无刷电机，具有优越的起停特性和超长的使用寿命。传统的水下机器人推进器多采用轴传动和电磁耦合两类，存在着密封性能不好、可靠性低、效率低等不足。为此，我们研发设计出永磁式平面磁传动推进器，以静密封替代传统动密封，避免了因动密封产生摩擦生热，大大提高了机器人可靠性，节约资源的同时也提高了效率。同时，使用永磁铁改变了电磁铁耗能与不稳定的弊端，具有能耗低、效率高、转动稳定等优点。水下环境复杂，压力大，为确保水下机器人防爆壳体的密封性能，采用了圆柱形耐压舱结构设计，并自主设计了全新的水密接插件。水下机器人的嵌入式控制系统选用ATmega128作为主处理器，完成对主推进器、升降推进器、摄像机舵机和照明灯的亮度控制，同时采集深度传感器、电子罗盘、电池组电压等信息。

产品特点

• 防爆设计，机体材料抗冲击性强、抗腐蚀性好,适用于淡水、海水、放射性水域、含有爆炸性气体的矿山井下水域等；
• 体积小，结构紧凑，通过性好，运输方便；
• 水下适应性好，运动灵活，操控简单，具备多种运动模式；
• 水下、水上两路图像采集，成像效果好；
• 采用先进的水下通讯与控制技术，确保水下机器人的运动稳定性和抗干扰性；
• 非接触式扭矩传递技术，静密封替代传统动密封，整机密封性好，不漏水，适合于深水作业；
• 自带高能蓄电池供电，无需牵引笨重的动力电缆，投入使用便捷；
• 采用先进的嵌入式设计，功耗低、散热量小，控制系统可靠性高；
• 高性能浮力材料：密度小，抗压力高，渗水率极低，以保证其密度不变，否则机器人就会沉入水底。

系统网络连接示意图

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