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可控制水下 机器人

阅读：688发布：2021-06-04

专利汇可以提供可控制水下机器人专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种可控制水下机器人，包括非回转体的流线型主体，主体前部横向尺寸小于主体后部横向尺寸，主体中部的尺寸大于左、右对称的两侧部；主体中部内前、中、后分别设有重心调节机构、动力电池组和设备仓，主体的两侧部内分别设有浮力舱，左、右浮力舱外侧分别开设有水流通道，水流通道的进水口向前通出主体的侧部、向后通出主体的后部；重心调节机构包括按前、后位置设置的重块和直线电机，重块以滚动的方式设于前、后向的槽道中，直线电机前、后伸缩的输出轴通过推拉杆连接重块；各水流通道的出水口均设有螺旋推进器。本实用新型外形简洁，航态稳定性好，自主姿态控制方便，操纵效率高。，下面是可控制水下机器人专利的具体信息内容。

权利要求

1.可控制水下机器人，包括流线型主体(1)，其特征在于：
①、所述主体(1)为非回转体，主体(1)前部的横向尺寸小于主体(1)后部的横向尺寸，横向面内，主体(1)中部的尺寸大于左、右对称的两侧部；
②、所述主体(1)中部内按前、中、后位置分别设有重心调节机构(2)、动力电池组(3)和设备仓(4)，主体(1)的两侧部内分别设有浮力舱(5)，左、右浮力舱(5)外侧分别开设有水流通道(6)，所述水流通道(6)的进水口向前通出主体(1)的侧部，水流通道(6)的出水口向后通出主体(1)的后部；
③、所述重心调节机构(2)包括按前、后位置设置的重块(7)和直线电机(8)，所述重块(7)以滚动的方式设于前、后向的槽道(9)中，所述直线电机(8)前、后伸缩的输出轴(8-1)通过推拉杆(10)连接重块(7)；
④、各水流通道(6)的出水口均设有螺旋推进器(11)。
2.根据权利要求1所述的可控制水下机器人，其特征在于：所述推拉杆(10)的前端与重块(7)上之间通过水平轴销(14)铰装，推拉杆(10)的后端与直线电机(8)的输出轴(8-1)之间通过轴套(13)连接。
3.根据权利要求2所述的可控制水下机器人，其特征在于：所述重块(7)为方体状，所述槽道(9)为匹配的方形槽，重块(7)的四面与槽道(9)的对应槽面间设有滚动副。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的可控制水下机器人，其特征在于：所述主体(1)的后部设有垂直状尾翼(15)。

说明书全文

可控制水下 机器人

技术领域

[0001] 本实用新型涉及水下机器人设备，具体为一种可控制水下机器人。

背景技术

[0002] 水下机器人广泛应用于水下调查作业、海洋环境监测等领域，通常依托水下机器人搭载的各种设备来完成既定的任务，不同的任务对水下机器人的运动特性有着不同的要求。

[0003] 通常水下机器人在作业时，需要在大范围不同深度的水下进行移动，这种在同一水深层面的大范围运动以及不同深度的灵活调节，需要水下机器人具备多个自由度运动自动控制的能力，再加上水下环境恶劣，水流复杂，进一步对水下机器人运动状态的自动调整能力提出了要求。

[0004] 现有的水下机器人，在姿态稳定性以及姿态自主控制方面存在一些问题。对于采用回转体形主体的水下机器人，在水下容易产生横摇，且纵向稳定性也不容易得到保证，抗干扰能力较弱；而对于非回转体形主体的水下机器人，外形设计存在缺陷，使水下航行阻力太大，而且，其运动控制装置往往过于复杂，不易操控，成本较高。

[0005] 另外，目前一些水下机器人采用驱动电机驱动丝杆或螺杆旋转，进而通过驱动重块纵向移动的重心调节方式来改变水下机器人的纵向重心位置，使水下机器人实现俯仰或升沉运动，这种重心调节方式存的问题为：

[0006] 一方面，丝杆或螺杆旋转通过螺纹驱动重块移动，旋转阻力太大，需要电机输出轴产生很大的扭矩，重心调节不灵活，不方便，对电机损耗大；另一方面，丝杆或螺杆的旋转运动对水下机器人的横稳性不利。实用新型内容

[0007] 针对现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提出了一种外形合理、结构简单、控制方便的可控制水下机器人。

[0008] 能够解决上述技术问题的可控制水下机器人，其技术方案包括流线型主体，所不同的是

[0009] 1、所述主体为非回转体，主体前部的横向尺寸小于主体后部的横向尺寸，横向面内，主体中部的尺寸大于左、右对称的两侧部。

[0010] 2、所述主体中部内按前、中、后位置分别设有重心调节机构、动力电池组和设备仓，主体的两侧部内分别设有浮力舱，左、右浮力舱外侧分别开设有水流通道，所述水流通道的进水口向前通出主体的侧部，水流通道的出水口向后通出主体的后部。

[0011] 3、所述重心调节机构包括按前、后位置设置的重块和直线电机，所述重块以滚动的方式设于前、后向的槽道中，所述直线电机前、后伸缩的输出轴通过推拉杆连接重块。

[0012] 4、各水流通道的出水口均设有螺旋推进器。

[0013] 进一步、所述推拉杆的前端与重块上之间通过水平轴销铰装，推拉杆的后端与直线电机的输出轴之间通过轴套连接。

[0014] 更进一步、所述重块设为方体状，所述槽道设计为匹配的方形槽，重块的四面(上、下、左、右)与槽道的对应槽面间设有滚动副。

[0015] 为使潜行平稳，所述主体的后部设有垂直状尾翼。

[0016] 本实用新型的有益效果：

[0017] 1、本实用新型可控制水下机器人外形结构合理(具备流线型外形的非回转体主体)，外表面没有过多的附属装置，较为光洁齐整，潜行时有利于降低水阻力。

[0018] 2、本实用新型的稳定性得到提升，主体具备一定的横向尺寸，将重量集中布置在中间，适当布置浮力舱的位置(将浮力舱布置在主体两侧)，使水下机器人具备较好的横稳性。

[0019] 3、本实用新型控制机构简单，只需通过一个直线电机即可驱动重块前、后移动，且直线电机的输出轴为前、后方向伸缩，克服了由丝杆或螺杆的旋转运动转化为重块直线运动的不足，能灵活方便的调节重心位置而实现俯仰运动；重块与推拉杆铰接，便于推动重块时适应一定的振动，避免固定接触产生干涉，主体后部两侧设置螺旋桨推进器，既可提供前向推进力，也可用于实现转向。

[0020] 4、本实用新型控制效率高，重块于槽道内以滚动方式移动，减小了移动时的摩擦，直线电机能轻松驱动重块前、后移动，减小了直线电机所需功率，且能快速改变前、后方向的重心位置，使水下机器人产生俯仰动作，实现快速调节深度。

[0021] 5、本实用新型的螺旋桨推进器布置在水流通道内，具有稳定的水流来源，提高了推进效率，使得本水下机器人具备快速改变运动姿态的能力，灵活性较强。附图说明

[0022] 图1为本实用新型一种实施方式的结构示意图(俯视)。

[0023] 图2为图1实施方式的后视图。

[0024] 图3为图1实施方式中的A-A剖示图。

[0025] 图4为图1实施方式中重心调节机构的结构示意图。

[0026] 图号标识：1、主体；2、重心调节机构；3、动力电池组；4、设备仓；5、浮力舱；6、水流通道；7、重块；8、直线电机；8-1、输出轴；9、槽道；10、推拉杆；11、螺旋推进器；12、滚轮；13、轴套；14、轴销；15、尾翼。

具体实施方式

[0027] 下面结合附图所示实施方式对本实用新型的技术方案作进一步说明。

[0028] 本实用新型可控制水下机器人，包括流线型主体1(非回转体)，所述主体1前部的横向尺寸小于主体1后部的横向尺寸，于横向面内，主体1中部的尺寸大于左、右对称的两侧部，主体1的前部呈尖状，主体1的后部为平端面，如图1所示。

[0029] 于主体1中部内，前、中、后的位置上分别设有重心调节机构2、动力电池组3和设备仓4，主体1的两侧部内(靠近中部)分别设有浮力舱5，左、右浮力舱5外侧的主体1内分别开设有水流通道6，左、右水流通道6的进水口向前分别通出主体1的左、右侧部，左、右水流通道6的出水口向后分别通出主体1的后部，各水流通道6的出水口内均设有通过支架固定安装的螺旋推进器11(由水密电机和螺旋桨构成)，所述水密电机由动力电池组3提供电力，主体1的后部中央(设备仓4上方)设有垂直状尾翼15，如图1、图2所示。

[0030] 所述重心调节机构2包括前、后而置的重块7和直线电机8，所述重块7为立方体状铁块(其重量应满足当重块的前、后位置改变时，机器人重心的位置明显变化)，重块7可前、后移动地置于与其匹配的方形槽道9中，重块7的上、下、左、右面与槽道9的对应槽面之间通过滚动副安装，所述滚动副包括安装于重块7上的滚轮12和开设于槽道9上的轮沟；所述重块7和直线电机8的输出轴8-1之间通过推拉杆10连接，具体为：所述推拉杆10的前端与重块7的后部端面的支座通过水平的轴销14铰连，推拉杆10的后端通过轴套13与直线电机8的输出轴8-1连接，推拉杆10的后端、直线电机8的输出轴8-1均插装于轴套13内并由穿插的插销固定位置，直线电机8也由动力电池组3提供电力，如图1、图3、图4所示。

[0031] 所述主体1内还设有控制电路板，用以控制直线电机8的输出轴8-1的伸出长度和螺旋推进器11的水密电机的转速，所述直线电机8的输出轴8-1的最大行程为200mm。

[0032] 本实用新型的运行方式为：

[0033] 1、调整机器人在水中的受力平衡，使其处于正浮状态，该状态为水下机器人所处的初始状态，在该状态下，重块7处于槽道9的中间位置，即初始状态下直线电机8的输出轴8-1向前伸出一定的长度。

[0034] 2、左、右螺旋桨推进器11驱动水下机器人前进或倒退。

[0035] 3、控制直线电机8的输出轴8-1进一步伸出或缩回，带动重块7往前或往后移动，使水下机器人的重心向前或向后改变而实现俯仰运动，进而改变潜行深度。

[0036] 4、通过控制左、右螺旋桨推进器11推力的大小和方向，实现转向运动。

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