一种可折叠展开的冰下路标结构

1.本发明涉及水下机器人技术领域，特别涉及一种可折叠展开的冰下路标结构。


背景技术：

2.冰下机器人尤其极区冰下机器人，其作业区域位于冰面以下，受到高纬度影响，其导航定位难度大大增加。冰下路标作为辅助导航装置，通过机器人视觉识别，可为冰下机器人提供位置校准，提升冰下机器人的定位精准度。
3.极区冰层较厚，其多年冰层厚度更大，厚者可达2米，对其开孔工作量巨大，不宜开较大的孔洞。因此急需一种可折叠展开的冰下路标，要求体积小巧，冰下可展开变大，以方便机器人视觉识别，折叠后可穿过狭小的冰洞。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种可折叠展开的冰下路标结构，该结构实现了路标在冰下的折叠展开及在狭小冰洞的布放回收，具备结构紧凑，方便收纳、操作简单，容易实现等特点。
5.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
6.本发明提供一种可折叠展开的冰下路标结构，包括二维码软布、多连杆机构、主轴及止动手柄，其中多连杆机构的外侧包覆有二维码软布，多连杆机构具有折叠和展开功能；主轴穿过多连杆机构的中心，主轴通过旋转为多连杆机构的折叠和展开提供驱动力；止动手柄能够沿轴向相对滑动地设置于主轴的外侧，止动手柄与多连杆机构定位连接，止动手柄用于与冰面固定。
7.所述多连杆机构包括上部可折叠支撑座、伸缩连杆单元及下部可折叠支撑座，其中上部可折叠支撑座和下部可折叠支撑座平行设置，且上部可折叠支撑座和下部可折叠支撑座之间通过多组伸缩连杆单元连接，伸缩连杆单元能够沿水平方向伸缩，上部可折叠支撑座和下部可折叠支撑座均能够向四周展开或向中心聚拢。
8.所述伸缩连杆单元为四组，使所述多连杆机构展开后呈四方体结构。
9.所述上部可折叠支撑座和下部可折叠支撑座结构相同，均包括中心支座、支撑杆及角支座，其中中心支座与四个支撑杆铰接，形成十字型结构，四个支撑杆的末端分别与四个角支座铰接，角支座用于与所述伸缩连杆单元连接。
10.所述角支座包括角支座本体及设置于角支座本体上的铰耳ⅰ、铰耳ⅱ和铰耳ⅲ，其中铰耳ⅱ和铰耳ⅲ呈直角结构，铰耳ⅰ位于直角处，铰耳ⅰ与所述支撑杆铰接，铰耳ⅱ和铰耳ⅲ分别与相邻的两组所述伸缩连杆单元铰接。
11.所述伸缩连杆单元由一个或多个剪叉杆组件依次铰接而成。
12.所述主轴的中下部设有外螺纹和卡簧槽，所述主轴的下端端部设有限位凸台，所述主轴的上端由下至上依次穿过所述下部可折叠支撑座和所述上部可折叠支撑座，所述下部可折叠支撑座通过限位凸台和设置于卡簧槽内的卡簧轴向限位；所述上部可折叠支撑座
与所述主轴上的外螺纹连接。
13.所述主轴的上部沿轴向设有多个穿孔，穿孔用于穿杆穿过，通过穿杆旋转所述主轴。
14.所述止动手柄为t型结构，且下端与所述上部可折叠支撑座定位连接，所述止动手柄的头部卡在冰洞外侧且与冰面固定。
15.所述二维码软布上包含了当前路标的位置信息。
16.本发明的优点与积极效果为：
17.1.本发明解决了冰下路标在狭小冰洞布放回收的难题：本发明提出了一种可折叠展开的冰下路标结构，实现了冰下路标通过狭小冰洞的布放回收。
18.2.本发明降低了人员在冰面作业的难度：开凿冰洞不易，本发明降低了对大尺寸冰洞的要求，在狭小冰洞即可实现路标的功能，降低了冰面作业难度。
19.3.本发明便于收纳：本发明折叠后体积紧凑，便于运输及收纳。
20.4.本发明强度较大：本发明为多连杆机构，展开后有内部连杆支撑，强度较大，可抵挡冰下水流冲击。
附图说明
21.图1为本发明一种可折叠展开的冰下路标结构的示意图；
22.图2为本发明中多连杆机构的展开状态示意图；
23.图3为本发明中多连杆机构的折叠状态示意图；
24.图4为本发明中上下部角支座的结构示意图；
25.图5为本发明中主轴的结构示意图；
26.图6为本发明一种可折叠展开的冰下路标结构的应用示意图。
27.图中：100-二维码软布，200-多连杆机构，300-主轴，301-穿孔，302-外螺纹，303-卡簧槽，304-限位凸台，400-止动手柄，500-穿杆，1-上部中心支座，2-伸缩连杆单元，3-上部支撑杆，4-上部角支座，5-下部角支座，6-下部中心支座，7-下部支撑杆，41-角支座本体，42-铰耳ⅰ，43-铰耳ⅱ，44-铰耳ⅲ。
具体实施方式
28.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实例对本发明进行详细描述。
29.如图1、图6所示，本发明提供的一种可折叠展开的冰下路标结构，包括二维码软布100、多连杆机构200、主轴300及止动手柄400，其中多连杆机构200的外侧包覆有二维码软布100，二维码软布100上包含了当前路标的位置信息。多连杆机构200具有折叠和展开功能；主轴300穿过多连杆机构200的中心，主轴300通过旋转为多连杆机构200的折叠和展开提供驱动力；止动手柄400能够沿轴向相对滑动地设置于主轴300的外侧，止动手柄400与多连杆机构200定位连接，止动手柄400用于与冰面固定。本发明实现了冰下路标通过狭小冰洞的布放回收，降低了人员在冰面作业的难度，折叠后体积紧凑，便于运输及收纳。
30.如图2、图3所示，本发明的实施例中，多连杆机构200包括上部可折叠支撑座、伸缩连杆单元2及下部可折叠支撑座，其中上部可折叠支撑座和下部可折叠支撑座平行设置，且
上部可折叠支撑座和下部可折叠支撑座之间通过多组伸缩连杆单元2连接，各伸缩连杆单元2能够沿水平方向伸缩，上部可折叠支撑座和下部可折叠支撑座均能够向四周展开或向中心聚拢。
31.本发明的实施例中，伸缩连杆单元2为四组，使多连杆机构200展开后呈四方体结构。上部可折叠支撑座和下部可折叠支撑座结构相同，均包括中心支座、支撑杆及角支座，其中中心支座与四个支撑杆铰接，形成十字型结构，四个支撑杆的末端分别与四个角支座铰接，角支座用于与伸缩连杆单元2连接。
32.具体地，如图2所示，上部可折叠支撑座包括上部中心支座1、上部支撑杆3及上部角支座4，其中上部中心支座1与四个上部支撑杆3铰接，形成上部十字型结构，四个上部支撑杆3的末端分别与四个上部角支座4铰接，上部角支座4用于与伸缩连杆单元2的上端连接。如图3所示，折叠收纳时，以上部中心支座1为中心，四个上部支撑杆3向上折叠且向中心聚拢。
33.具体地，如图2所示，下部可折叠支撑座结构包括下部中心支座6、下部支撑杆7及下部角支座5，其中下部中心支座6与四个下部支撑杆7铰接，形成下部十字型结构，四个下部支撑杆7的末端分别与四个下部角支座5铰接，下部角支座5用于与伸缩连杆单元2的下端连接。如图3所示，折叠收纳时，以下部中心支座6为中心，四个下部支撑杆7向下折叠且向中心聚拢。
34.进一步地，二维码软布100共四个，分别布置在多连杆机构200的四个面上，二维码软布100上端两侧与多连杆机构200的上部角支座4通过螺钉在两端压紧，二维码软布100下端两侧通过绳索与相邻的二维码软布100相连，二维码软布100上包含了当前路标的位置信息。
35.如图2所示，本发明的实施例中，上部角支座4和下部角支座5的结构相同，且安装方向相反。如图4所示，上部角支座4和下部角支座5均包括角支座本体41及设置于角支座本体41上的铰耳ⅰ42、铰耳ⅱ43和铰耳ⅲ44，其中铰耳ⅱ43和铰耳ⅲ44呈直角结构，铰耳ⅰ42位于直角处，铰耳ⅰ42与上部支撑杆3或下部支撑杆7铰接，铰耳ⅱ43和铰耳ⅲ44分别与相邻的两组伸缩连杆单元2铰接。
36.本发明的实施例中，伸缩连杆单元2由一个或多个剪叉杆组件依次铰接而成。优选地，伸缩连杆单元2由两组依次铰接的剪叉杆组件组成，伸缩连杆单元2的上端两侧分别与相邻的两个上部角支座4铰接，伸缩连杆单元2的下端两侧分别与相邻的两个下部角支座5铰接。剪叉杆组件由两根连杆中部交叉铰接而成。
37.如图5所示，本发明的实施例中，主轴300的中下部设有外螺纹302和卡簧槽303，主轴300的下端端部设有限位凸台304，主轴300的上端由下至上依次穿过下部中心支座6和上部中心支座1，主轴300通过光滑圆柱体置于下部中心支座6内的法兰轴套中，下部中心支座6通过限位凸台304和设置于卡簧槽303内的卡簧轴向限位，防止主轴300与下部中心支座6脱离；上部中心支座1与主轴300上的外螺纹302连接，当主轴300转动时，上部中心支座1可相对主轴300轴向移动。
38.进一步地，主轴300的上部沿轴向设有多个穿孔301，穿孔301用于穿杆500穿过，通过手动穿杆500实现主轴300的旋转。
39.本发明的实施例中，止动手柄400为t型结构，且下端与上部中心支座1定位连接，
止动手柄400的头部卡在冰洞外侧且与冰面固定。具体地，止动手柄400套于主轴300的一侧，其下端头部卡在上部中心支座1上，如需拆卸，可以沿着轴向抽掉。
40.如图6所示，工作时，冰下路标在折叠状态下穿过冰洞下放至冰层以下，将止动手柄400与冰面固定一体，通过穿杆500旋转主轴300，实现多连杆机构200及二维码软布100的展开，再将穿杆500与冰面固定一体，即实现冰下路标的展开及固定，反之即可折叠回收。
41.本发明提供的一种可折叠展开的冰下路标结构，其工作原理为：
42.收纳状态下的可折叠展开的冰下路标结构，其二维码软布100与多连杆机构200固定为一体，主轴300、止动手柄400和穿杆500单独收纳，在需要作业时，将主轴300由下至上穿入下部中心支座6和上部中心支座1，与上部中心支座1螺纹连接，直至主轴300下端的限位凸台304上表面与下部中心支座6的下表面接触，并将卡簧置于主轴300底部的卡簧槽303内。将止动手柄400由主轴300的一侧滑入，直至止动手柄400下端头部卡住上部中心支座1，并将整体由冰洞下放，直至多连杆机构200到达冰下，再将止动手柄400与冰面固定。将穿杆500穿过主轴300上端的穿孔301中，通过穿杆500旋转主轴300，调节上部中心支座1与下部中心支座6的间距，从而带动多连杆机构200的展开，进一步地将穿杆500调整至合适穿孔301中，将穿杆500与冰面或者止动手柄400间固定一体。此时二维码软布100展平，二维码软布上包含了当前路标的位置信息，冰下机器人在水中识别到路标上的二维码，从而对当前冰下机器人的位置进行校准。展开后，主轴300、上部支撑杆3及下部支撑杆7可以为多连杆机构200提供一定强度，防止水流对多连杆机构200冲击造成破坏。
43.以上过程进行反向操作，即可收纳。
44.综上所述，本发明结构紧凑，折叠后尺寸较小，可穿过狭小冰洞后再展开，展开的二维码软布可用于冰下机器人目标识别、位置矫正等。机构折叠后，整体结构可穿过狭小的冰洞回收。本发明实现了路标在冰下的布放回收，大大降低了对冰洞尺寸的要求，降低了现场开凿冰洞的工作量，降低了冰下机器人配套设备在冰面作业的难度。
45.以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种可折叠展开的冰下路标结构，其特征在于，包括二维码软布(100)、多连杆机构(200)、主轴(300)及止动手柄(400)，其中多连杆机构(200)的外侧包覆有二维码软布(100)，多连杆机构(200)具有折叠和展开功能；主轴(300)穿过多连杆机构(200)的中心，主轴(300)通过旋转为多连杆机构(200)的折叠和展开提供驱动力；止动手柄(400)能够沿轴向相对滑动地设置于主轴(300)的外侧，止动手柄(400)与多连杆机构(200)定位连接，止动手柄(400)用于与冰面固定。2.根据权利要求1所述的可折叠展开的冰下路标结构，其特征在于，所述多连杆机构(200)包括上部可折叠支撑座、伸缩连杆单元(2)及下部可折叠支撑座，其中上部可折叠支撑座和下部可折叠支撑座平行设置，且上部可折叠支撑座和下部可折叠支撑座之间通过多组伸缩连杆单元(2)连接，伸缩连杆单元(2)能够沿水平方向伸缩，上部可折叠支撑座和下部可折叠支撑座均能够向四周展开或向中心聚拢。3.根据权利要求2所述的可折叠展开的冰下路标结构，其特征在于，所述伸缩连杆单元(2)为四组，使所述多连杆机构(200)展开后呈四方体结构。4.根据权利要求2所述的可折叠展开的冰下路标结构，其特征在于，所述上部可折叠支撑座和下部可折叠支撑座结构相同，均包括中心支座、支撑杆及角支座，其中中心支座与四个支撑杆铰接，形成十字型结构，四个支撑杆的末端分别与四个角支座铰接，角支座用于与所述伸缩连杆单元(2)连接。5.根据权利要求4所述的可折叠展开的冰下路标结构，其特征在于，所述角支座包括角支座本体(41)及设置于角支座本体(41)上的铰耳ⅰ(42)、铰耳ⅱ(43)和铰耳ⅲ(44)，其中铰耳ⅱ(43)和铰耳ⅲ(44)呈直角结构，铰耳ⅰ(42)位于直角处，铰耳ⅰ(42)与所述支撑杆铰接，铰耳ⅱ(43)和铰耳ⅲ(44)分别与相邻的两组所述伸缩连杆单元(2)铰接。6.根据权利要求2所述的可折叠展开的冰下路标结构，其特征在于，所述伸缩连杆单元(2)由一个或多个剪叉杆组件依次铰接而成。7.根据权利要求2所述的可折叠展开的冰下路标结构，其特征在于，所述主轴(300)的中下部设有外螺纹(302)和卡簧槽(303)，所述主轴(300)的下端端部设有限位凸台(304)，所述主轴(300)的上端由下至上依次穿过所述下部可折叠支撑座和所述上部可折叠支撑座，所述下部可折叠支撑座通过限位凸台(304)和设置于卡簧槽(303)内的卡簧轴向限位；所述上部可折叠支撑座与所述主轴(300)上的外螺纹(302)连接。8.根据权利要求7所述的可折叠展开的冰下路标结构，其特征在于，所述主轴(300)的上部沿轴向设有多个穿孔(301)，穿孔(301)用于穿杆(500)穿过，通过穿杆(500)旋转所述主轴(300)。9.根据权利要求2所述的可折叠展开的冰下路标结构，其特征在于，所述止动手柄(400)为t型结构，且下端与所述上部可折叠支撑座定位连接，所述止动手柄(400)的头部卡在冰洞外侧且与冰面固定。10.根据权利要求1所述的可折叠展开的冰下路标结构，其特征在于，所述二维码软布(100)上包含了当前路标的位置信息。

技术总结
本发明涉及水下机器人技术领域，特别涉及一种可折叠展开的冰下路标结构。包括二维码软布、多连杆机构、主轴及止动手柄，其中多连杆机构的外侧包覆有二维码软布，多连杆机构具有折叠和展开功能；主轴穿过多连杆机构的中心，主轴通过旋转为多连杆机构的折叠和展开提供驱动力；止动手柄能够沿轴向相对滑动地设置于主轴的外侧，止动手柄与多连杆机构定位连接，止动手柄用于与冰面固定。本发明结构紧凑，折叠体积狭小，可穿过狭小的冰洞并实现冰下折叠与展开，实现了路标在冰下的布放回收，大大降低了对冰洞尺寸的要求，降低了现场开凿冰洞的工作量，降低了冰下机器人配套设备在冰面作业的难度。难度。难度。


技术研发人员：陈聪 阎述学 唐元贵 王健 于得勇
受保护的技术使用者：中国科学院沈阳自动化研究所
技术研发日：2023.05.19
技术公布日：2023/8/23