一種洋流漫游水下機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種洋流漫游水下機器人，包括：潛水艇機器人機構(gòu)內(nèi)裝有主控制系統(tǒng)、電源管理系統(tǒng)、太陽能電池、高性能蓄電池、姿態(tài)傳感系統(tǒng)、任務(wù)傳感系統(tǒng)、衛(wèi)星定位通訊系統(tǒng)和沉浮系統(tǒng)，主控制系統(tǒng)與電源管理系統(tǒng)相連，完成系統(tǒng)供電和洋流驅(qū)動發(fā)電管理功能，與姿態(tài)傳感系統(tǒng)相連，獲得機器人的當前姿態(tài)信息，與任務(wù)傳感系統(tǒng)相連，獲得當前洋流的水質(zhì)情況信息和機器人水深信息等，與衛(wèi)星定位通訊系統(tǒng)相連，實現(xiàn)全球衛(wèi)星定位信息獲取和衛(wèi)星遠程數(shù)據(jù)通訊和遠程控制等功能，與沉浮系統(tǒng)相連，實現(xiàn)機器人水深控制。太陽能電池與電源管理系統(tǒng)相連，實現(xiàn)太陽能供電，電源管理系統(tǒng)與高性能蓄電池相連實現(xiàn)系統(tǒng)電能存儲與供給管理。
【專利說明】一種洋流漫游水下機器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉機器人控制領(lǐng)域，特別是涉及一種應(yīng)用于洋流監(jiān)測測試的長時間長距離探測的洋流漫游水下機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]洋流對海洋中多種物理過程、化學過程、生物過程和地質(zhì)過程，以及海洋上空的氣候和天氣的形成及變化，都有影響和制約的作用。故了解和掌握海流的規(guī)律、大尺度海-氣相互作用和長時期的氣候變化，對漁業(yè)、航運、排污和軍事等都有重要意義。
[0003]大洋環(huán)境中洋流的水資源信息是一種直接關(guān)系到國家資源利用和國家發(fā)展的重要資源信息。如何獲得足夠豐富的洋流資源是一個現(xiàn)實難題，關(guān)鍵在于機器人能源的獲取方式和機器人自主驅(qū)動特性和環(huán)境適應(yīng)性等指標。
[0004]目前，國內(nèi)對洋流監(jiān)測開展了一定研究，但在機器人的能源獲取和低溫保護等方面存在不足。
[0005]中國實用新型專利ZL201120487416.2公開了 “洋流監(jiān)測系統(tǒng)搭載平臺”，該平臺提供了一種固定監(jiān)測平臺，沒有考慮到能源的供給問題。
[0006]中國實用新型專利ZL201120492685.8公開了一種“洋流監(jiān)測設(shè)備信號塔”，該平臺能夠?qū)崿F(xiàn)洋流的監(jiān)測，能源采用太陽能供電，但該平臺始終處于洋流表面工作，無法進行下潛探測等功能，且系統(tǒng)供電方式單一，屬于完全被動控制平臺，無法實現(xiàn)自主驅(qū)動運行。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種在洋流驅(qū)動發(fā)電和太陽能發(fā)電相結(jié)合的洋流漫游水下機器人，可實現(xiàn)長距離長時間自主運行測試的機器人，以滿足洋流監(jiān)測需要。
[0009]為達到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是:本發(fā)明采用采用潛水艇對稱結(jié)構(gòu)，能夠比較好的適應(yīng)水中工作環(huán)境，采用太陽能發(fā)電和洋流驅(qū)動電機發(fā)電相結(jié)合作為系統(tǒng)供能，采用高效直流無刷電機驅(qū)動螺旋槳葉配合導流槳葉機構(gòu)作為機器人的內(nèi)部驅(qū)動機構(gòu)，采用了具有電機驅(qū)動和逆變功能的電路系統(tǒng)，可以實現(xiàn)機器人前后驅(qū)動的主動控制，并實現(xiàn)機器人在洋流驅(qū)動情況下采用逆變方式進行發(fā)電，采用遠程衛(wèi)星控制系統(tǒng)實現(xiàn)遠程控制盒數(shù)據(jù)遠程通訊功能；
根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種洋流漫游水下機器人，包括一個潛水艇機器人機構(gòu)內(nèi)裝有主控制系統(tǒng)、電源管理系統(tǒng)、太陽能電池、高性能蓄電池、姿態(tài)傳感系統(tǒng)、任務(wù)傳感系統(tǒng)、衛(wèi)星定位通訊系統(tǒng)和沉浮系統(tǒng)，其特征在于:所述主控制系統(tǒng)與所述電源管理系統(tǒng)相連，完成系統(tǒng)供電和洋流驅(qū)動發(fā)電管理功能，所述主控制系統(tǒng)與所述姿態(tài)傳感系統(tǒng)相連，獲得機器人的當前姿態(tài)信息，所述主控制系統(tǒng)與所述任務(wù)傳感系統(tǒng)相連，獲得當前洋流的水質(zhì)情況信息和機器人水深信息等，所述主控制系統(tǒng)與所述衛(wèi)星定位通訊系統(tǒng)相連，實現(xiàn)全球衛(wèi)星定位信息獲取和衛(wèi)星遠程數(shù)據(jù)通訊和遠程控制等功能，所述主控制系統(tǒng)與所述沉浮系統(tǒng)相連，實現(xiàn)機器人水深控制，所述太陽能電池與所述電源管理系統(tǒng)相連，實現(xiàn)太陽能發(fā)電，所述電源管理系統(tǒng)與所述高性能蓄電池相連實現(xiàn)系統(tǒng)電能存儲與供給管理。
[0010]上述潛水艇機器人機構(gòu)采用潛水艇對稱結(jié)構(gòu)配合中空螺旋槳機構(gòu)和導流槳葉機構(gòu)實現(xiàn)，完成機器人支架和本體外殼保護功能，內(nèi)部安裝和固定各種系統(tǒng)，該機構(gòu)包外殼、內(nèi)殼、導流翼、三個密封墊、槳葉、兩個支撐架、軸承端蓋、擋油環(huán)、四個密封圈、圓螺母、端蓋、兩個圓錐滾子軸承、四個支撐板、螺母、螺栓、兩個安裝板、兩個動密封圈、導流片、封閉蓋、電機殼、聯(lián)軸器和軸，所述外殼與所述內(nèi)殼之間采用密封墊實現(xiàn)內(nèi)密封，所述封閉蓋經(jīng)所述密封圈，采用所述螺母、螺栓與所述外殼進行靜密封并固定，所述封閉蓋與所述內(nèi)殼之間采用密封墊實現(xiàn)內(nèi)密封，所述導流翼安裝固定于所述外殼正上方尾部，所述導流片經(jīng)兩個所述動密封圈安裝于所述內(nèi)殼內(nèi)，并與所述主控制系統(tǒng)相連，兩個所述支撐架安裝于所述內(nèi)殼內(nèi)部，所電機殼經(jīng)所述密封墊固定于所述支撐架，所述直流無刷電機經(jīng)所述聯(lián)軸器與軸相連，并固定于所述支撐架，所述軸經(jīng)所述擋油環(huán)和圓錐滾子軸承連接所述軸承端蓋，所述軸另一端經(jīng)圓錐滾子軸承連接所述聯(lián)軸器，所述槳葉通過鍵銷固定在所述軸上。
[0011]上述主控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu):一個微處理器經(jīng)驅(qū)動隔離電路連接一個驅(qū)動逆變橋電路、連接一個電流檢測電路、經(jīng)位置傳感電路連接直流無刷電機、連接電源管理系統(tǒng)、復位電路、接口轉(zhuǎn)換電路、一個舵機和沉浮系統(tǒng)，所述檢測電路同時與直流無刷電機和驅(qū)動逆變橋電路相連接，所述接口轉(zhuǎn)換電路連接姿態(tài)傳感系統(tǒng)、任務(wù)傳感系統(tǒng)和衛(wèi)星定位通訊系統(tǒng)，所述舵機與所述槳葉相連；所述主控制系統(tǒng)用于控制直流無刷電機，實現(xiàn)機器人的驅(qū)動和制動等控制，在洋流驅(qū)動條件下實現(xiàn)逆變發(fā)電控制；所述主控制系統(tǒng)通過控制所述舵機實現(xiàn)對所述槳葉的驅(qū)動，進而實現(xiàn)機器人的轉(zhuǎn)向控制；所述主控制系統(tǒng)通過控制沉浮系統(tǒng)實現(xiàn)機器人的上升與下潛，進而控制機器人的水深。
[0012]上述姿態(tài)傳感系統(tǒng)獲得當前機器人的運動能夠姿態(tài)信息和加速度信息，以便于判斷當前機器人所處環(huán)境的洋流驅(qū)動情況和自身電機驅(qū)動情況。
[0013]上述任務(wù)傳感系統(tǒng)用于獲得當前環(huán)境的洋流溫度、鹽度、電導率、鹽度、光學溶解氧、電阻率、濁度、總?cè)芙庑怨腆w、PH值、深度信息等。
[0014]上述衛(wèi)星定位通訊系統(tǒng)，用于實現(xiàn)全球衛(wèi)星定位信息獲取和遠程數(shù)據(jù)通訊，以便完成機器人的遠程定位、軌跡跟蹤和實時數(shù)據(jù)傳送和遠程控制的功能。
[0015]上述沉浮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括:兩個繼電器、一個繼電器驅(qū)動電路、一個直流電機、一個水泵、一個積水袋和一個水壓傳感器，所述繼電器驅(qū)動電路分別與兩個繼電器和所述主控制系統(tǒng)相連，所屬兩個繼電器的輸出端與所述直流電機相連，實現(xiàn)直流電機的電源控制，進而實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)控制，所述直流電機驅(qū)動所述水泵，所述積水袋經(jīng)水壓傳感器連接所述水泵，所述水壓傳感器和所述主控制系統(tǒng)相連，實現(xiàn)所述積水袋中水壓監(jiān)測，起到保護積水袋的作用。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著進步:本發(fā)明采用驅(qū)動逆變電路在微處理器的控制下可以實現(xiàn)機器人的前后驅(qū)動主動控制配合導流葉控制，實現(xiàn)機器人全方位移動，并能實現(xiàn)機器人在洋流驅(qū)動情況下進行發(fā)電儲能和特殊情況下條件下制動控制的功能，具有驅(qū)動和儲能同步，配合太陽能發(fā)電系統(tǒng)，實現(xiàn)能源 利用最大化，滿足長距離自主運行的需要。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]附圖1是本發(fā)明一個實施例的框圖。
[0018]附圖2是圖1示例中機器人機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]附圖3是圖1示例中主控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0020]附圖4是圖1示例中沉浮系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明的優(yōu)選實施例結(jié)合附圖詳述如下:
實施例一:
如圖1所示，本洋流漫游水下機器人包括:一個潛水艇機器人機構(gòu)(101)內(nèi)裝有主控制系統(tǒng)(102)、電源管理系統(tǒng)(103)、太陽能電池(104)、高性能蓄電池(105)、姿態(tài)傳感系統(tǒng)
(106)、任務(wù)傳感系統(tǒng)(107)、衛(wèi)星定位通訊系統(tǒng)(108)和沉浮系統(tǒng)(109)，所述主控制系統(tǒng)(102)與所述電源管理系統(tǒng)(103)相連，完成系統(tǒng)供電和洋流驅(qū)動發(fā)電管理功能，所述主控制系統(tǒng)(102)與所述姿態(tài)傳感系統(tǒng)(106)相連，獲得機器人的當前姿態(tài)信息，所述主控制系統(tǒng)(102)與所述任務(wù)傳感系統(tǒng)(107)相連，獲得當前洋流的水質(zhì)情況信息和機器人水深信息等，所述主控制系統(tǒng)(102)與所述衛(wèi)星定位通訊系統(tǒng)(108)相連，實現(xiàn)全球衛(wèi)星定位信息獲取和衛(wèi)星遠程數(shù)據(jù)通訊和遠程控制等功能，所述主控制系統(tǒng)(102)與所述沉浮系統(tǒng)
(109)相連，實現(xiàn)機器人水深控制，所述太陽能電池(104)與所述電源管理系統(tǒng)(103)相連，實現(xiàn)太陽能發(fā)電，所述電源管理系統(tǒng)(103)與所述高性能蓄電池(105)相連實現(xiàn)系統(tǒng)電能存儲與供給管理。
[0022]實施例二:
本實施例與實施例一基本相同，特別之處在于:
參見圖2，潛水艇機器人機構(gòu)(101)采用潛水艇對稱結(jié)構(gòu)，配合中空螺旋槳機構(gòu)和導流槳葉機構(gòu)布局，構(gòu)成機器人支架和本體外殼保護功能，內(nèi)部安裝和固定各種系統(tǒng)(102、103、104、105、106、107、108 和 109)，該機構(gòu)(101)包外殼(201 )、內(nèi)殼(202)、導流翼(203)、三個密封墊(204a、204b、226)、槳葉(205)、兩個支撐架(206a、206b)、軸承端蓋(207)、擋油環(huán)(208)、四個密封圈(209a、209b、214、223)、圓螺母(210、211)、端蓋(212、227)、兩個圓錐滾子軸承(213a、213b)、四個支撐板(215a、215b、215c、215d)、螺母(216、219a、219b)、螺栓(217)、兩個安裝板(218a、218b)、兩個動密封圈(220a、220b)、導流片(221)、封閉蓋(222)、電機殼(224)、聯(lián)軸器(225)和軸(228)，所述外殼(201)與所述內(nèi)殼(202)之間采用密封墊(204a)實現(xiàn)內(nèi)密封，所述封閉蓋(222)經(jīng)所述密封圈(223)，采用所述螺母(216)、螺栓(217)與所述外殼(201)進行靜密封并固定，所述封閉蓋(222)與所述內(nèi)殼(202)之間采用密封墊(204b)實現(xiàn)內(nèi)密封，所述導流翼(203)安裝固定于所述外殼(201)正上方尾部，所述導流片(221)經(jīng)兩個所述動密封圈(220a、220b )安裝于所述內(nèi)殼(202 )內(nèi)，并與所述主控制系統(tǒng)(102 )相連，兩個所述支撐架(206a、206b )安裝于所述內(nèi)殼(201)內(nèi)部，所電機殼(224)經(jīng)所述密封墊(226)固定于所述支撐架(206a)，所述直流無刷電機(309)經(jīng)所述聯(lián)軸器(225)與軸(228)相連，并固定于所述支撐架(206a)，所述軸(228)經(jīng)所述擋油環(huán)(208)和圓錐滾子軸承(213a)連接所述軸承端蓋(207)，所述軸(228)另一端經(jīng)圓錐滾子軸承(213b)連接所述聯(lián)軸器(225 )，所述槳葉(205 )通過鍵銷固定在所述軸(228 )上。
[0023]實施例三:
本實施例與實施例二基本相同，特別之處在于:
參見圖3，所述主控制系統(tǒng)(102)的結(jié)構(gòu):一個微處理器(301)經(jīng)驅(qū)動隔離電路(303)連接一個驅(qū)動逆變橋電路(302 )，連接一個電流檢測電路(304)，經(jīng)位置傳感電路(305 )連接直流無刷電機(309)，并連接電源管理系統(tǒng)(103)、復位電路(307)、接口轉(zhuǎn)換電路(308)、舵機(310)和沉浮系統(tǒng)(109);所述檢測電路(304)同時與直流無刷電機(309)和驅(qū)動逆變橋電路(302)相連接，所述接口轉(zhuǎn)換電路(308)連接姿態(tài)傳感系統(tǒng)(106)、任務(wù)傳感系統(tǒng)(107)和衛(wèi)星定位通訊系統(tǒng)(108)，所述舵機(310)與所述槳葉(205)相連；所述主控制系統(tǒng)(102)用于控制直流無刷電機(309)，實現(xiàn)機器人的驅(qū)動和制動等控制，在洋流驅(qū)動條件下實現(xiàn)逆變發(fā)電控制；所述主控制系統(tǒng)(102)通過控制所述舵機(310)實現(xiàn)對所述槳葉(205)的驅(qū)動，進而實現(xiàn)機器人的轉(zhuǎn)向控制；所述主控制系統(tǒng)(102)通過控制沉浮系統(tǒng)(109)實現(xiàn)機器人的上升與下潛，進而控制機器人的水深。
[0024]所述微處理器(301)采用美國TI公司的TMS320F28035微處理器，內(nèi)含模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，可實現(xiàn)姿態(tài)角信息的模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲得姿態(tài)角數(shù)值，具有PWM脈寬調(diào)制輸出控制功能、eCAN增強CAN總線和eQEP增強計數(shù)器等功能。
[0025]所述微處理器(301)的PWM控制輸出信號分別與所述驅(qū)動隔離電路(303a、303b)的控制輸入信號相連；所述微處理器(301)的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入分別與所述電流檢測電路(304a、304b)、所述電源狀態(tài)檢測電路(306)和所述保溫系統(tǒng)(107)等相連；所述微處理器(301)的eQEP計數(shù)器輸入分別與所述位置傳感電路(305a、305b)相連；所述微處理器(301)與所述接口轉(zhuǎn)換電路(308)相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊和總線電平轉(zhuǎn)換等功能；所述微處理器(301)的復位信號XRS與上電復位電路(307)相連。
[0026]所述驅(qū)動逆變橋電路(302)分別與所述高性能蓄電池(105)、所述驅(qū)動隔離電路(303)和所述直流無刷電機(309)相連，所述驅(qū)動逆變橋電路(302)內(nèi)包括7個IGBT大功率管(VOa、Via、V2a、V3a、V4a、V5a 和 V6a)和與之配對的二極管(DOa、Dla、D2a、D3a、D4a、D5a和D6a)，其中六個IGBT大功率管(Via、V2a、V3a、V4a、V5a和V6a)和與之配對的二極管(Dla、D2a、D3a、D4a、D5a和D6a)組合完成了驅(qū)動逆變橋，根據(jù)對這六個功率管的不同控制時序可以實現(xiàn)所述直流無刷電機(309)的驅(qū)動和逆變發(fā)電兩種功能；功率管VOa與二極管DOa用于實現(xiàn)電池的輸出供電和電池充電控制，可以完成在緊急情況和電池儲存電量不足情況下下關(guān)閉電池輸出等功能，可以有效完成所述驅(qū)動逆變橋電路(302)、所述驅(qū)動逆變橋電路(302)和所述高性能蓄電池(105)之間并聯(lián)隔離作用。
[0027]所述驅(qū)動隔離電路(303)與所述驅(qū)動逆變橋電路(302)，實現(xiàn)所述驅(qū)動逆變橋電路(302)中IGBT功率管的控制驅(qū)動和隔離。
[0028]所述電流檢測電路(304)用于實現(xiàn)電機驅(qū)動線上電流檢測功能，以作為故障診斷
等功用。
[0029]所述位置傳感電路(305)采用霍爾元件布局于直流無刷電機中，用于實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)動位置的檢測。
[0030]所述接口轉(zhuǎn)換電路(308)與所述姿態(tài)傳感系統(tǒng)(106)、所述任務(wù)傳感系統(tǒng)(107)、所述衛(wèi)星定位通訊系統(tǒng)(108)，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊和總線電平轉(zhuǎn)換等功能。
[0031]所述姿態(tài)傳感系統(tǒng)(106)采用MicroStrain公司的3DM-GX3姿態(tài)傳感系統(tǒng)，用于獲得機器人六自由度的速度、加速信息和全球GPS定位信息等，為機器人控制系統(tǒng)提供姿態(tài)參考。
[0032]所述任務(wù)傳感系統(tǒng)(107)包括多參數(shù)水質(zhì)探測器等，用于實現(xiàn)機器人所處洋流的溫度、鹽度、電導率、鹽度、光學溶解氧、電阻率、濁度、總?cè)芙庑怨腆w、PH值、深度信息等。
[0033]所述衛(wèi)星定位通訊系統(tǒng)(108)采用GPRS、銥星雙模通訊GPS終端RF8800L，用于實現(xiàn)全球GPS衛(wèi)星定位、GPRS數(shù)據(jù)通信、衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信，完成遠程數(shù)據(jù)通訊和遠程控制等功倉泛。
[0034]實施例四:
本實施例與實施例三基本相同，特別之處在于:
參見圖4，所述沉浮系統(tǒng)(109)的結(jié)構(gòu)包括:兩個繼電器(401a、401b)、一個繼電器驅(qū)動電路(402)、一個直流電機(403)、一個水泵(404)、一個積水袋(405)和一個水壓傳感器(406)，所述繼電器驅(qū)動電路(402)分別與兩個繼電器(401a、401b)和所述主控制系統(tǒng)
(102)相連，所屬兩個繼電器(401a、401b)的輸出端與所述直流電機(403)相連，實現(xiàn)直流電機(403)的電源控制，進而實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)控制，所述直流電機(403)驅(qū)動所述水泵(404),所述積水袋(405)經(jīng)水壓傳感器(406)連接所述水泵(404)，所述水壓傳感器(406)和所述主控制系統(tǒng)(102)相連，實現(xiàn)所述積水袋(405)中水壓監(jiān)測，起到保護積水袋(405)的作用。
[0035]以上通過【具體實施方式】對本發(fā)明進行了詳細的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種洋流漫游水下機器人，包括一個潛水艇機器人機構(gòu)(101)內(nèi)裝有主控制系統(tǒng)(102)、電源管理系統(tǒng)(103)、太陽能電池(104)、高性能蓄電池(105)、姿態(tài)傳感系統(tǒng)(106)、任務(wù)傳感系統(tǒng)(107)、衛(wèi)星定位通訊系統(tǒng)(108)和沉浮系統(tǒng)(109)，其特征在于:所述主控制系統(tǒng)(102)與所述電源管理系統(tǒng)(103)相連，完成系統(tǒng)供電和洋流驅(qū)動發(fā)電管理功能，所述主控制系統(tǒng)(102)與所述姿態(tài)傳感系統(tǒng)(106)相連，獲得機器人的當前姿態(tài)信息，所述主控制系統(tǒng)(102)與所述任務(wù)傳感系統(tǒng)(107)相連，獲得當前洋流的水質(zhì)情況信息和機器人水深信息等，所述主控制系統(tǒng)(102)與所述衛(wèi)星定位通訊系統(tǒng)(108)相連，實現(xiàn)全球衛(wèi)星定位信息獲取和衛(wèi)星遠程數(shù)據(jù)通訊和遠程控制功能，所述主控制系統(tǒng)(102)與所述沉浮系統(tǒng)(109)相連，實現(xiàn)機器人水深控制，所述太陽能電池(104)與所述電源管理系統(tǒng)(103)相連，實現(xiàn)太陽能發(fā)電，所述電源管理系統(tǒng)(103)與所述高性能蓄電池(105)相連實現(xiàn)系統(tǒng)電能存儲與供給管理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的洋流漫游水下機器人，其特征在于所述潛水艇機器人機構(gòu)(101)采用潛水艇對稱結(jié)構(gòu)，配合中空螺旋槳機構(gòu)和導流槳葉機構(gòu)布局，構(gòu)成機器人支架和本體外殼保護功能，內(nèi)部安裝和固定所述各種系統(tǒng)，所述潛水艇機器人機構(gòu)(101)包括外殼(201)、內(nèi)殼(202)、導流翼(203)、三個密封墊(204a、204b、226)、槳葉(205)、兩個支撐架(206a、206b)、軸承端蓋(207)、擋油環(huán)(208)、四個密封圈(209a、209b、214、223)、圓螺母(210、211)、端蓋(212、227)、兩個圓錐滾子軸承(213&、21313)、四個支撐板(215&、21513、215c、215d)、螺母(216、219a、219b)、螺栓(217)、兩個安裝板(218a、218b)、兩個動密封圈(220a、220b)、導流片(221)、封閉蓋(222)、電機殼(224)、聯(lián)軸器(225)和軸(228)，所述外殼(201)與所述內(nèi)殼(202)之間采用密封墊(204a)實現(xiàn)內(nèi)密封；所述封閉蓋(222)經(jīng)所述密封圈(223)，采用所述螺母(216)、螺栓(217)與所述外殼(201)進行靜密封并固定；所述封閉蓋(222)與所述內(nèi)殼(202)之間采用密封墊(204b)實現(xiàn)內(nèi)密封；所述導流翼(203)安裝固定于所述外殼(201)正上方尾部；所述導流片(221)經(jīng)兩個所述動密封圈(220a、220b)安裝于所述內(nèi)殼(202)內(nèi)，并與所述主控制系統(tǒng)(102)相連；兩個所述支撐架(206a、206b )安裝于所述內(nèi)殼(201)內(nèi)部；所述電機殼(224 )經(jīng)所述密封墊(226 )固定于所述支撐架(206a)；所述直流無刷電機(309 )經(jīng)所述聯(lián)軸器(225 )與軸(228 )相連，并固定于所述支撐架(206a);所述軸(228)經(jīng) 所述擋油環(huán)(208)和圓錐滾子軸承(213a)連接所述軸承端蓋(207);所述軸(228)另一端經(jīng)圓錐滾子軸承(213b)連接所述聯(lián)軸器(225);所述槳葉(205)通過鍵銷固定在所述軸(228 )上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的洋流漫游水下機器人，其特征在于所述主控制系統(tǒng)(102)的結(jié)構(gòu):一個微處理器(301)經(jīng)驅(qū)動隔離電路(303)連接一個驅(qū)動逆變橋電路(302)，連接一個電流檢測電路(304)，經(jīng)位置傳感電路(305)連接直流無刷電機(309)，并連接電源管理系統(tǒng)(103)、復位電路(307)、接口轉(zhuǎn)換電路(308)、舵機(310)和沉浮系統(tǒng)(109);所述檢測電路(304)同時與直流無刷電機(309)和驅(qū)動逆變橋電路(302)相連接，所述接口轉(zhuǎn)換電路(308)連接姿態(tài)傳感系統(tǒng)(106)、任務(wù)傳感系統(tǒng)(107)和衛(wèi)星定位通訊系統(tǒng)(108)，所述舵機(310)與所述槳葉(205)相連；所述主控制系統(tǒng)(102)用于控制直流無刷電機(309)，實現(xiàn)機器人的驅(qū)動和制動等控制，在洋流驅(qū)動條件下實現(xiàn)逆變發(fā)電控制；所述主控制系統(tǒng)(102)通過控制所述舵機(310)實現(xiàn)對所述槳葉(205)的驅(qū)動，進而實現(xiàn)機器人的轉(zhuǎn)向控制；所述主控制系統(tǒng)(102)通過控制沉浮系統(tǒng)(109)實現(xiàn)機器人的上升與下潛，進而控制機器人的水深。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的洋流漫游水下機器人，其特征在于所述姿態(tài)傳感系統(tǒng)(106)獲得當前機器人的運動的姿態(tài)信息和加速度信息，以便于判斷當前機器人所處環(huán)境的洋流驅(qū)動情況和自身電機驅(qū)動情況。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的洋流漫游水下機器人，其特征在于所述任務(wù)傳感系統(tǒng)(107)用于獲得當前環(huán)境的洋流溫度、鹽度、電導率、鹽度、光學溶解氧、電阻率、濁度、總?cè)芙庑怨腆w、PH值和深度信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的洋流漫游水下機器人，其特征在于所述衛(wèi)星定位通訊系統(tǒng)(108)，用于實現(xiàn)全球衛(wèi)星定位信息獲取和遠程數(shù)據(jù)通訊，以便完成機器人的遠程定位、軌跡跟蹤和實時數(shù)據(jù)傳送和遠程控制的功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的洋流漫游水下機器人，其特征在于所述沉浮系統(tǒng)(109)的結(jié)構(gòu)包括:兩個繼電器(40la、40lb)、一個繼電器驅(qū)動電路(402)、一個直流電機(403)、一個水泵(404 )、一個積水袋(405 )和一個水壓傳感器(406 )，所述繼電器驅(qū)動電路(402 )分別與兩個繼電器(40la、40Ib)和所述主控制系統(tǒng)(102)相連,所屬兩個繼電器(40la、40Ib)的輸出端與所述直流電機(403)相連，實現(xiàn)直流電機(403)的電源控制，進而實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)控制，所述直流電機(403)驅(qū)動所述水泵(404)，所述積水袋(405)經(jīng)水壓傳感器(406)連接所述水泵(404)，所述水壓傳感器(406)和所述主控制系統(tǒng)(102)相連，實現(xiàn)所述積水袋(405)中水壓監(jiān)測，起到保護積水袋(40`5)的作用。
【文檔編號】B63G8/08GK103738489SQ201310559532
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】唐智杰, 羅均, 羅千, 謝少榮 申請人:上海大學