水下竞赛作业机器人结构设计方案

该款水下作业机器人主要面向青少年水下科创竞赛场景设计，可在室内竞赛水池、浅海近岸等静水或低流速水域完成指定作业任务，适配水下物块抓取、目标点位巡航、障碍穿越、管线对接等典型竞赛考核科目，也可经过简单参数调整后拓展用于近岸浅水区小型水下观测、轻量物品打捞等民用场景。设备整体采用框架式承载结构，主体框架选用轻量化铝型材拼接搭建，在保证整体结构刚性的同时尽可能降低整机自重，减少水下推进的动力负载，框架外侧安装流线型导流护板，既可以降低水下航行时的水流阻力，也能避免框架内部的动力、传动部件与水下障碍物、池壁发生碰撞剐蹭，保护核心元器件不受损坏。设备搭载多组矢量布置的水下推进器，分别负责水平方向进退、转向，垂直方向升潜、姿态保持的动力输出，可实现水下全自由度灵活移动，能够在狭小的竞赛水域内完成定点悬停、小半径转向等精细动作，满足竞赛任务中对航行精度的要求。设备前端搭载多自由度机械作业臂，末端配置夹爪式执行机构，夹爪开合行程适配竞赛场景下的标准物块尺寸，可稳定抓取不同形状的水下作业目标，机械臂关节处采用密封防水设计，可在水下持续完成伸展、收拢、旋转动作，配合整机的位姿调整完成精准的物品取放操作。设计过程中充分考虑水下设备的安装边界与配重平衡，整机重心与浮心经过反复调校匹配，确保设备在水下航行时姿态平稳，不会出现侧翻、俯仰失衡的问题，所有电气部件的安装位置都预留了足够的密封操作空间，方便后期进行防水处理与线路排布，框架上预留了多组通用安装孔位，可根据不同竞赛的任务要求快速加装传感器、辅助作业工具等拓展模块，无需对主体框架进行大规模改动。设备整体外形尺寸适配常规竞赛水池的通行宽度，可顺利穿过竞赛设置的标准尺寸水下门洞、障碍通道，底部预留的配重安装位可根据不同水域的浮力情况灵活调整配重块重量，保证设备在不同密度的水体中都能保持稳定的航行状态。