(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211201483.2 (22)申请日 2022.09.29 (71)申请人 上海海洋大学 地址 201306 上海市浦东 新区沪城环路9 99 号 (72)发明人 罗高生　和刚　姜哲　王彪　 茆忠俊　陈忠　罗传坤　 (74)专利代理 机构 上海申浩 律师事务所 31280 专利代理师 田敏 (51)Int.Cl. F16M 11/04(2006.01) F16M 11/18(2006.01) H02K 7/116(2006.01) H04N 5/232(2006.01) H04N 5/225(2006.01)H04N 5/235(2006.01) H04Q 9/00(2006.01) (54)发明名称 一种水下远程遥控机器人的单自由度云台 结构 (57)摘要 本发明公开一种水下远程遥控机器人的单 自由度云台结构， 云台本体上设置电机驱动系 统， 并通过链轮传动系统牵引可转动地连接于云 台上的照明灯、 照相机和摄像机， 链轮传动系统 的输出端串接力矩保护系统； 云台本体上设置有 可用于云台位置控制和显示的角度传感器。 改进 后专门用于 水下远程遥控机器人(ROV)上作业的 自由度云台， 使云台功能更完善； 通过在电机传 动系统中增设碟形弹簧与成对的摩擦盘结构， 以 限制传递最大扭矩， 避免云台运动过程中 幅度过 大， 及时保护摄像机和水下照明灯等关键零部 件； 设置云台角度传感器， 可用于云台位置控制 和显示， 更直观准确； 云台水下电机可 以根据作 业情况及时调整电机内外 压差， 功能更 可靠。 权利要求书1页 说明书4页 附图6页 CN 115523381 A 2022.12.27 CN 115523381 A 1.一种水下远程遥控机器人的单自由度云台结构， 其特征是， 云台本体上设置电机驱 动系统， 并通过链轮传动系统牵引可转动地连接于 云台上的照明灯、 照相机和摄像机， 链轮 传动系统的输出端串接力矩保护系统； 云台本体上设置有 可用于云台位置控制和显示的角 度传感器； 云台通过左固定 板和右固定 板固定在机器人的框架前端凹槽内部 。 2.根据权利要求1所述的一种水下远程遥控机器人的单自由度云台结构， 其特征是， 电 机驱动系统包括密封安装于驱动器舱中的水下直流无刷电机， 并通过减速器模块连接于左 固定板， 减速器模块输出轴固连主动小链轮， 利用链条连接设置于左固定板另一侧的从动 大链轮， 大链轮输出轴端 串接力矩保护系统。 3.根据权利要求2所述的一种水下远程遥控机器人的单自由度云台结构， 其特征是， 力 矩保护系统包括依 次配合在离合器连轴的第一摩擦盘、 第二摩擦盘、 蝶形弹簧和双螺母锁 紧结构， 第一摩擦盘的端面与大链轮的端面抵压， 第一螺母和第二螺母组成的双螺母锁紧 结构与螺栓锁紧离合器连轴， 通过第二螺母压紧蝶形弹簧， 为第二摩擦盘和第一摩擦盘及 大链轮之 间提供压紧力； 链轮驱动系统的大链轮与力矩保护系统的离合器连轴通过轴孔可 同轴转动的配合连接 。 4.根据权利要求1、 2或3所述的一种水下远程遥控机器人的单自由度云台结构， 其特征 是， 云台本体系统包括托盘， 托盘固定有用于放置摄像机、 照相机和多个照明灯的支架， 摄 像机、 照相机和多个照明灯使用不锈钢卡箍固定到支架上， 尾部各安装有一水密接插件； 托 盘靠近右固定板一端通过第一抱箍和 第二抱箍固定传感器舱轴， 传感器舱轴的端面与托盘 固定， 穿过右固定板上的滑动轴承， 与 右固定板上滑动轴承的孔配合连接， 传感器舱一侧安 装有用于连接角度传感器输出轴尾线的宝塔形输出接插件， 角度传感器内置在传感器舱轴 内部， 传感器输出轴与轴端盖用传感器转接板连接， 角度传感器通过螺钉固定在传感器舱 轴上， 角度传感器、 传感器舱轴、 托盘可以相互转动地间隙配合， 通过右固定板将云台固定 在水下机器人本体上。 5.根据权利要求4所述的一种水下远程遥控机器人的单自由度云台结构， 其特征是， 水 下电机尾部有尾端盖， 尾端盖的后端通过螺栓安装压力补偿器， 压力补偿器用来平衡电机 内外舱压力平衡， 补偿器呈杯型结构， 压力补偿器内部有一用来感应电机内部和海水压力 变化并起到密封作用的帽形橡胶膜片， 膜片底部呈唇形结构， 底部位于补偿器和尾端盖连 接处， ， 膜片上端与补偿器之间分别装有连接块、 压力弹簧和内六角圆柱形螺钉， 连接块粘 贴在膜片上。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115523381 A 2一种水下远 程遥控机 器人的单自由度云台结构 技术领域 [0001]本发明属于水下机器人技术领域， 具体涉及一种水下远程遥控机器人单自由度云 台结构的改进及其保护装置 。 背景技术 [0002]随着工业革命的爆发， 陆地资源已经逐渐匮乏， 人们开始将目光转向资源丰富的 海洋， 越来越多的水下航行器开始被应用到海底世界的探索， 比如远程遥控机器人(ROV)、 无人无缆水下机器人(UUV)和智能水下机器人(AUV)， 它可以代 替人类潜入海底完成对海底 资源的探索。 现有技术的多数水下机器人都搭载不同种类的摄像机， 然而大部分的水下摄 像机位置无法移动， 当被观测物体处于移动状态时， 摄像机无法跟踪准确记录其图像， 导致 拍摄的图像模糊不清， 甚至可能会由于物体移动过快， 摄像机不能聚焦其位置， 致使丢失物 体画面信息。 部 分水下机器人搭载了水下云台， 其作用是承载水下摄像头、 水下照明灯和声 呐等观测设备， 可以在水 下机器人进行工程作业时多个自由度调节仪器姿态。 [0003]然而由于水下环境复杂多变， 不仅有礁石等固体， 还有海底生物等可移动 物体， 云 台在随航行器行进过程中可能会遭受来自外部物体的撞击， 使摄像机或照明灯 受损， 无法 进行海底信息的获取， 因此对于水 下云台摄 像机和照明灯的保护越来越重要。 [0004]为此亟需设计一种专门用于在水下远程遥控机器人上的单自由度云台结构， 它能 够在云台受到冲击或者过大外部力矩时， 自动保护照明灯和摄像机； 还要求具备云台位置 控制和显示功能。 发明内容 [0005]本发明的目的是， 克服现有技术的水下机器人所存在的无机械结构力矩保护功 能， 容易损坏水下摄像机和水下照明灯等设备， 且没有云台角度传感器， 无法获得云台的转 角准确信息的缺陷， 也没有电机压力 补偿器， 不能根据作业情况及时调整电机内外压差， 本 发明提供一种功能更齐全、 保护 设施更完善、 信息获取更充分的水下远程遥控机器人 的单 自由度云台结构。 [0006]本发明的目的是通过以下技 术方案实现的。 [0007]一种水下远程遥控机器人的单自由度云台结构， 其特征是， 云台本体上设置电机 驱动系统， 并通过链轮传动系统牵引可转动地连接于 云台上的照明灯、 照相机和摄像机， 链 轮传动系统的输出端串接力矩保护系统； 云台本体上设置有 可用于云台位置控制和显示的 角度传感器， 云台通过左固定 板和右固定 板固定在机器人的框架前端凹槽内部 。 [0008]优选方案， 电机驱动系统包括密封安装于驱动器舱中的水下直流无刷电机， 并通 过减速器模块连接于左固定板， 减速器模块输出轴固连主动小链轮， 利用链条连接设置于 左固定板另一侧的从动大链轮， 大链轮输出轴端 串接有力矩保护系统。 [0009]优选方案， 力矩 保护系统包括依次配合在离合器连轴的第一摩擦盘、 第二摩擦盘、 蝶形弹簧和双螺母锁紧结构， 第一摩擦盘的端面与大链轮的端面抵压， 第一螺母和第二螺说　明　书 1/4 页 3 CN 115523381 A 3