CN111084176B - 一种水下机器人搭载海星注射器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下机器人搭载海星注射器，包括汲药单元和注入单元，注入单元包括针头、套在针头外侧的针头护管和驱动针头与针头护管相对运动的第二驱动单元，第二驱动单元与针头护管连接，带动针头护管沿针头往复运动，实现针头从针头护管中伸出或缩回，所述针头与汲药单元连接，所述汲药单元用于汲取药液并将药液输送到针头，注入单元用于将汲取药液注入水下生物体内。其实现了对水下生物的自动捕杀，无需潜水员潜入水中，可实现长时间对较深海域水下生物的捕杀，命中率高，捕杀效果好，同时较好地保护了针头。

Description

一种水下机器人搭载海星注射器

技术领域：

本发明属于水下设备技术领域，具体涉及一种水下机器人搭载海星注射器。

背景技术：

珊瑚礁在海洋生态环境中扮演着重要角色，珊瑚礁为幼鱼、蠕虫、软体动物、海绵、棘皮生物、甲壳等许多动植物提供了舒适的生存环境。据估计，全世界共有约25％左右的海洋物种都生活在珊瑚礁地带。棘冠海星，又被称为“珊瑚杀手”，成体后的棘冠海星一天能吞噬约2平方的珊瑚，被棘冠海星光顾的珊瑚礁只会剩下一片洁白的珊瑚骨骼。棘冠海星有着强大的生命力，即便切除其所有触手，抑或将其身体的绝大部分破坏殆尽，它们依旧不会死亡，而破碎成块的碎片依然可以成长为完全体的棘冠海星。

现在已研发出杀灭棘冠海星的药液用以毒杀棘冠海星，如专利CN110178855A公开的一种珊瑚敌害长棘海星注射杀灭药剂。目前，一般需要通过潜水员潜入海底，将药液注入海星体内进行捕杀。随着人工成本的逐渐升高，以及潜入海底工作危险系数较高，棘冠海星容易扎伤潜水员，势必需要一种能够搭载在水下机器人上的海星捕杀装置。

发明内容：

本发明目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种水下机器人搭载海星注射器，解决了现有水下生物难以自动捕杀的问题，同时解决了针头暴露容易损坏的问题。

为了实现上述目的，本发明涉及的水下机器人搭载海星注射器，包括汲药单元和注入单元，注入单元包括针头、套在针头外侧的针头护管和驱动针头与针头护管相对运动的第二驱动单元，第二驱动单元与针头护管连接，带动针头护管沿针头往复运动，实现针头从针头护管中伸出或缩回，所述针头与汲药单元连接，所述汲药单元用于汲取药液并将药液输送到针头，注入单元用于将汲取药液注入水下生物体内。

所述第二驱动单元包括护管导套、弹簧、传感器固定板、传感器、针头锁紧套和传感器触发器；护管导套置于针头护管外侧，针头一端与汲药单元连通，针头锁紧套固定在传感器固定板中心孔上，针头自由端穿过针头锁紧套中心孔，针头锁紧套将针头锁紧固定，然后插入针头护管内，弹簧套在针头外侧，其一端抵靠在针头锁紧套上，另一端伸入针头护管底部内侧开设的凹槽内，针头护管包括内径相同的前管和后管，后管的外径大于前管的外径，前管和后管同轴线固定连接后，连接处在外侧形成一凸台，前管插入护管导套，传感器固定在传感器固定板一侧，在后管上固定与传感器配合的固定传感器触发器，针头护管相对针头在护管导套中部的空腔内前后移动，移动到最前端时，凸台抵靠在护管导套上，弹簧处于自由伸展状态，向后移动，带动传感器触发器移动到传感器的感应范围内，弹簧压缩。

所述汲药单元包括第一驱动单元和汲药组件，第一驱动单元包括密封壳、驱动组件和传动组件，驱动组件与传动组件连接，用于驱动传动组件工作，传动组件中的拉杆伸出端与汲药组件连接，用于驱动汲药组件汲取药液并将汲取的药液输送到注入单元，驱动组件、传动组件均置于密封壳内。

所述密封壳包括前端盖、端盖密封圈、筒体和后端盖，前端盖和后端盖均通过端盖密封圈密封固定在筒体前后两端。

具体他，所述驱动组件包括电机，电机固定在密封壳内。

进一步地，所述传动组件包括拉杆、轴承固定座、轴承、传动螺母、锁紧螺母和联轴器，电机通过联轴器与传动螺母一端连接，拉杆一端与传动螺母另一端内侧开设的通孔螺纹连接，传动螺母前后两端均通过轴承固定在轴承固定座上，轴承座固定在筒体内侧，锁紧螺母连接在靠近联轴器一侧的传动螺母上，用于将传动螺母锁紧，拉杆另一端从密封壳前端盖中心处伸出。

进一步地，所述汲药组件包括第一单向阀、第二单向阀、采药头、玻璃管、活塞、注射器固定座和药袋；注射器固定座后端固定在密封壳前端，玻璃管后端固定在注射器固定座前端，玻璃管前端与采药头连接，拉杆伸出端穿过注射器固定座且与置于玻璃管内沿玻璃管内壁往复运动的活塞连接，采药头包括进药管、出药管，出药管一端与玻璃管前端连通，另一端与针头连通，进药管一端与药袋连通，另一端连接在出药管上，在进药管和出药管内分别设置第二单向阀和第一单向阀，活塞沿玻璃管内壁向前运动时，第一单向阀导通，第二单向阀截止，活塞沿玻璃管内壁向后运动时，第一单向阀截止，第二单向阀导通

注射器固定座前端通过周向上的根立柱与传感器固定板连接，汲药组件置于立柱围成的空间内。

将第二密封垫置于注射器固定座前端开设的凹槽内，置于玻璃管外侧的注射器锁紧套后端与注射器固定座前端开设的凹槽螺纹连接，将第二密封垫压紧，注射器锁紧套前端包覆在出药管与玻璃管连接处上方，将第一密封垫置于出药管、玻璃管和注射器锁紧套三者的连接处。

所述水下机器人搭载海星注射器，还包括控制单元，控制单元分别与水下机器人的控制系统，汲药单元的电路板和传感器连接。

所述捕杀器对移动较慢的水下生物，如海星，捕杀效果好，当然也适合其他水下生物的捕杀。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：实现了对水下生物的自动捕杀，无需潜水员潜入水中，可实现长时间对较深海域水下生物的捕杀，命中率高，捕杀效果好，同时较好地保护了针头。

附图说明：

图1是实施例1涉及的水下机器人搭载海星注射器剖视图。

图2是实施例1涉及的水下机器人搭载海星注射器立体结构图。

图3是实施例1注入单元正常状态示意图。

图4是实施例1注入单元工作状态示意图。

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：

本发明中的“前”和“后”是为了便于描述，其定义以捕杀器的使用状态为参照。

本实施例涉及水下机器人搭载海星注射器，包括汲药单元和注入单元，注入单元包括针头2、套在针头2外侧的针头护管1和驱动针头2与针头护管1相对运动的第二驱动单元，第二驱动单元与针头护管1连接，带动针头护管1沿针头2往复运动，实现针头2从针头护管1中伸出或缩回，所述针头2与汲药单元连接，所述汲药单元用于汲取药液并将药液输送到针头，注入单元用于将汲取药液注入水下生物体内。

所述第二驱动单元包括护管导套3、弹簧4、传感器固定板5、传感器6、针头锁紧套7和传感器触发器38；护管导套3置于针头护管1外侧，针头2一端与汲药单元连通，针头锁紧套7固定在传感器固定板5中心孔上，针头自由端穿过针头锁紧套7中心孔，针头锁紧套7将针头2锁紧固定，然后插入针头护管1内，弹簧4套在针头2外侧，其一端抵靠在针头锁紧套7上，另一端伸入针头护管1底部内侧开设的凹槽内，针头护管1包括内径相同的前管39和后管40，后管40的外径大于前管39的外径，前管39和后管40同轴线固定连接后，连接处在外侧形成一凸台，前管39插入护管导套3，传感器6固定在传感器固定板5一侧，在后管40上固定与传感器6配合的固定传感器触发器38，针头护管1相对针头2在护管导套3中部的空腔内前后移动，移动到最前端时，凸台抵靠在护管导套3上，弹簧处于自由伸展状态，向后移动，带动传感器触发器38移动到传感器的感应范围内，弹簧压缩。所述传感器可以是水下接近开关，对应的传感器触发器38为感应片。

正常状态下，在弹簧4的弹力下，针头护管1在针头2外侧保护针头。工作状态下，在外力的作用下，针头护管1克服弹簧4的弹力，向后移动，针头露出。

所述汲药单元包括第一驱动单元和汲药组件，第一驱动单元包括密封壳、驱动组件和传动组件，驱动组件与传动组件连接，用于驱动传动组件工作，传动组件中的拉杆伸出端与汲药组件连接，用于驱动汲药组件汲取药液并将汲取的药液输送到注入单元，驱动组件、传动组件均置于密封壳内。

所述密封壳包括前端盖22、端盖密封圈23、筒体24和后端盖34，前端盖22和后端盖34均通过端盖密封圈23密封固定在筒体24前后两端。

具体他，所述驱动组件为电机31和电路板33，电路板33一端与电机31连接，电机31通过电机固定板30固定在密封壳内，电路板33置于密封壳后端。

进一步地，所述传动组件包括拉杆19、轴承固定座25、轴承26、传动螺母27、锁紧螺母28和联轴器29，电机31通过联轴器29与传动螺母27一端连接，拉杆19一端与锁紧螺母28另一端内侧开设的通孔螺纹连接，传动螺母27前后两端均通过轴承26固定在轴承固定座25上，轴承座固定在筒体24内侧，锁紧螺母28连接在靠近联轴器29一侧的传动螺母27上，用于将传动螺母27锁紧，拉杆19另一端从密封壳前端盖中心处伸出。为了保证密封性，在前端盖上开设凹槽，星形圈21套过拉杆19，通过挡板20压紧在凹槽内。

进一步地，所述汲药组件包括第一单向阀9、第二单向阀10、采药头11、玻璃管14、活塞15、注射器固定座18和药袋；注射器固定座18后端固定在密封壳前端，玻璃管14后端固定在注射器固定座18前端，玻璃管14前端与采药头11连接，拉杆19伸出端穿过注射器固定座18且与置于玻璃管14内沿玻璃管14内壁往复运动的活塞15连接，注射器固定座18的长度大于等于活塞往复运动的行程，采药头11包括进药管37、出药管36，出药管36一端与玻璃管14前端连通，另一端与针头2连通，进药管37一端与药袋连通，另一端连接在出药管36上，在进药管37和出药管36内分别设置第二单向阀10和第一单向阀9，活塞沿玻璃管14内壁向前运动时，第一单向阀9导通，第二单向阀10截止，活塞沿玻璃管14内壁向后运动时，第一单向阀9截止，第二单向阀10导通。注射器固定座18前端通过周向上的4根立柱8与传感器固定板5连接，汲药组件置于立柱围成的空间内。通过立柱支撑传感器固定板同时保护汲药组件。

为了保证玻璃管14与出药管36以及注射器固定座18之间连接的密封性。将第二密封垫17置于注射器固定座18前端开设的凹槽内，置于玻璃管14外侧的注射器锁紧套13后端与注射器固定座18前端开设的凹槽螺纹连接，将第二密封垫17压紧，注射器锁紧套13前端包覆在出药管36与玻璃管14连接处上方，将第一密封垫12置于出药管36、玻璃管14和注射器锁紧套13三者的连接处。另外，在活塞15与玻璃管14连接处设置活塞密封圈16。

所述水下机器人搭载海星注射器，还包括控制单元，控制单元分别与水下机器人的控制系统，汲药单元的电路板和传感器连接。

水下机器人搭载海星注射器具体工作过程为：水下机器人携带海星注射器移动到待捕杀的生物体旁，如海星，将针头2刺入海星体内，在压力的作用下，针头护管1向后移动，带动感应片向后移动，压缩弹簧，当感应片移动到水下接近开关6的感应范围内时，水下接近开关6向控制单元发送信号，控制单元向电路板发送信号，电路板33驱动电机31工作，电机31正向转动(或反向转动)，通过联轴器29带动传动螺母27绕轴承26转动，由于传动螺母27与拉杆19螺纹连接，拉杆19向前移动，带动活塞15沿玻璃管14内壁向前移动，玻璃管14内的液体被压缩，第二单向阀10截止，第一单向阀9导通，推动玻璃管14内的药液从出药管36流入针头2，进而进入海星体内，完成注射。将针头2拔出，在弹簧的作用下，针头护管1向前移动，回位，置于针头2外侧，避免针头在外力的作用下损坏。完成注射后，控制单元向电路板发送信号，电路板33驱动电机31工作，电机31反向转动(或正向转动)，通过联轴器29带动传动螺母27绕轴承26转动，由于传动螺母27与拉杆19螺纹连接，拉杆19向后移动，带动活塞15沿玻璃管14内壁向后移动，玻璃管14内形成真空，第二单向阀10导通，第一单向阀9截止，药袋内的药液经由进药管38进入玻璃管内，等待下次注入。

Claims (6)

1.一种水下机器人搭载海星注射器，其特征在于，包括汲药单元、注入单元和控制单元，注入单元包括针头、套在针头外侧的针头护管和驱动针头与针头护管相对运动的第二驱动单元，第二驱动单元包括护管导套、弹簧、传感器固定板、传感器、针头锁紧套和传感器触发器，

护管导套置于针头护管外侧，针头一端与汲药单元连通，针头锁紧套固定在传感器固定板中心孔上，针头自由端穿过针头锁紧套中心孔，针头锁紧套将针头锁紧固定，然后插入针头护管内，弹簧套在针头外侧，其一端抵靠在针头锁紧套上，另一端伸入针头护管底部内侧开设的凹槽内，针头护管包括内径相同的前管和后管，后管的外径大于前管的外径，前管和后管同轴线固定连接后，连接处在外侧形成一凸台，前管插入护管导套，传感器固定在传感器固定板一侧，在后管上固定与传感器配合的固定传感器触发器，针头护管相对针头在护管导套中部的空腔内前后移动，移动到最前端时，凸台抵靠在护管导套上，弹簧处于自由伸展状态，向后移动，带动传感器触发器移动到传感器的感应范围内，弹簧压缩；

汲药单元包括第一驱动单元和汲药组件，第一驱动单元包括密封壳、驱动组件和传动组件，驱动组件与传动组件连接，用于驱动传动组件工作，传动组件中的拉杆伸出端与汲药组件连接，用于驱动汲药组件汲取药液并将汲取的药液输送到注入单元的针头，驱动组件、传动组件均置于密封壳内；

所述汲药组件包括第一单向阀、第二单向阀、采药头、玻璃管、活塞、注射器固定座和药袋；注射器固定座后端固定在密封壳前端，玻璃管后端固定在注射器固定座前端，玻璃管前端与采药头连接，拉杆伸出端穿过注射器固定座且与置于玻璃管内沿玻璃管内壁往复运动的活塞连接，采药头包括进药管、出药管，出药管一端与玻璃管前端连通，另一端与针头连通，进药管一端与药袋连通，另一端连接在出药管上，在进药管和出药管内分别设置第二单向阀和第一单向阀，活塞沿玻璃管内壁向前运动时，第一单向阀导通，第二单向阀截止，活塞沿玻璃管内壁向后运动时，第一单向阀截止，第二单向阀导通；

控制单元分别与水下机器人的控制系统，汲药单元的驱动组件和传感器连接；

海星注射器移动到待捕杀的生物体旁，将针头刺入海星体内，在压力的作用下，针头护管向后移动，带动传感器触发器向后移动，压缩弹簧，当传感器触发器移动到传感器的感应范围内时，传感器向控制单元发送信号，控制单元向驱动组件发送信号，驱动组件工作，驱动传动组件工作，传动组件中的拉杆向前移动，带动活塞沿玻璃管内壁向前移动，玻璃管内的液体被压缩，第二单向阀截止，第一单向阀导通，推动玻璃管内的药液从出药管流入针头，进而进入海星体内，完成注射，将针头拔出，在弹簧的作用下，针头护管向前移动，回位，置于针头外侧，避免针头在外力的作用下损坏，完成注射后，控制单元向驱动组件发送信号，驱动组件工作，驱动传动组件工作，传动组件中的拉杆向后移动，带动活塞沿玻璃管内壁向后移动，玻璃管内形成真空，第二单向阀导通，第一单向阀截止，药袋内的药液经由进药管进入玻璃管内，等待下次注入。

2.根据权利要求1所述的水下机器人搭载海星注射器，其特征在于，所述密封壳包括前端盖、端盖密封圈、筒体和后端盖，前端盖和后端盖均通过端盖密封圈密封固定在筒体前后两端。

3.根据权利要求1所述的水下机器人搭载海星注射器，其特征在于，所述驱动组件包括电机和电路板，电路板一端与电机连接，电机通过电机固定板固定在密封壳内，电路置于密封壳后端。

4.根据权利要求1所述的水下机器人搭载海星注射器，其特征在于，所述传动组件包括拉杆、轴承固定座、轴承、传动螺母、锁紧螺母和联轴器，电机通过联轴器与传动螺母一端连接，拉杆一端与传动螺母另一端内侧开设的通孔螺纹连接，传动螺母前后两端均通过轴承固定在轴承固定座上，轴承座固定在筒体内侧，锁紧螺母连接在靠近联轴器一侧的传动螺母上，用于将传动螺母锁紧，拉杆另一端从密封壳前端盖中心处伸出。

5.根据权利要求1所述的水下机器人搭载海星注射器，其特征在于，注射器固定座前端通过周向上的根立柱与传感器固定板连接，汲药组件置于立柱围成的空间内。

6.根据权利要求1所述的水下机器人搭载海星注射器，其特征在于，将第二密封垫置于注射器固定座前端开设的凹槽内，置于玻璃管外侧的注射器锁紧套后端与注射器固定座前端开设的凹槽螺纹连接，将第二密封垫压紧，注射器锁紧套前端包覆在出药管与玻璃管连接处上方，将第一密封垫置于出药管、玻璃管和注射器锁紧套三者的连接处。

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