水下滑翔機運動姿態(tài)控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了水下滑翔機運動姿態(tài)控制裝置，包括電池包、電池托架、端板、支撐軸、俯仰運動控制機構、橫滾運動控制機構；電池包安裝在電池托架上且重量偏于一側，電池托架的中心套在支撐軸上且電池托架可繞支撐軸轉動而使得滑翔機產生橫滾，電池托架也可沿支撐軸的軸向移動而使得滑翔機重心移動；俯仰運動控制機構通過控制電池包沿支撐軸的軸向移動，以實現(xiàn)滑翔機的重心沿中心軸移動，使得滑翔機的頭部呈現(xiàn)抬起或俯下運動姿態(tài)；橫滾運動控制機構通過控制電池包繞支撐軸的中心軸轉動，以實現(xiàn)滑翔機的重心繞中心軸偏轉，使得滑翔機機身呈現(xiàn)橫向滾動運動姿態(tài)。本發(fā)明通過驅動電池包在滑翔機內部移動或偏轉，從而達到控制滑翔機運動姿態(tài)的目的。
【專利說明】水下滑翔機運動姿態(tài)控制裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及水下滑翔機，尤其涉及一種水下滑翔機的運動姿態(tài)控制裝置。

【背景技術】
[0002]水下滑翔機在水下的運動方式可以分解為仰俯、橫滾以及沉浮動作，水下滑翔機是通過改變自身的浮力狀態(tài)和姿態(tài)角來實現(xiàn)滑翔運動的，即在保持其自身重力不變的條件下，改變滑翔機的排水體積，從而改變滑翔機的浮力狀態(tài)；通過改變滑翔機內部部件的位置來改變重心的位置，從而改變載體的姿態(tài)角度(俯仰角和橫滾角)。當水下滑翔機處于負浮力狀態(tài)且俯仰角為負時，滑翔機開始執(zhí)行下潛運動；當水下滑翔機處于正浮力狀態(tài)且俯仰角為正時，滑翔機開始執(zhí)行上浮運動；連續(xù)執(zhí)行下潛、上浮運動，就形成一條鋸齒形滑翔軌跡。在下潛和上浮運動的過程中，通過改變載體的橫滾角就可以實現(xiàn)對滑翔機航向的控制。水下滑翔機的俯仰角和橫滾角改變都是通過其內部的姿態(tài)調節(jié)裝置實現(xiàn)的，因此水下滑翔機運動姿態(tài)控制裝置是控制水下滑翔機運動狀態(tài)的關鍵裝置之一。由于滑翔機內部部件比較精密，能改變位置的部件較輕，導致滑翔機整體重心位置變化不大，影響俯仰和橫滾的角度，所以急需選擇一個重量較大的部件作為移動部件成為提高水下滑翔機運動傾角的重中之重。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種水下滑翔機運動姿態(tài)控制裝置。
[0004]為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是:水下滑翔機運動姿態(tài)控制裝置，包括電池包、電池托架、端板、支撐軸、俯仰運動控制機構、橫滾運動控制機構；電池包安裝在電池托架上且重量偏于一側，電池托架的中心套在支撐軸上且電池托架可繞支撐軸轉動而使得滑翔機產生橫滾，電池托架也可沿支撐軸的軸向移動而使得滑翔機重心移動；
[0005]俯仰運動控制機構通過控制電池包沿支撐軸的軸向移動，以實現(xiàn)滑翔機的重心沿中心軸移動，使得滑翔機的頭部呈現(xiàn)抬起或俯下運動姿態(tài)；
[0006]橫滾運動控制機構通過控制電池包繞支撐軸的中心軸轉動，以實現(xiàn)滑翔機的重心繞中心軸偏轉，使得滑翔機機身呈現(xiàn)橫向滾動運動姿態(tài)。
[0007]作為優(yōu)選，俯仰運動控制機構包括俯仰控制電機、俯仰齒輪傳動機構、直線齒條；俯仰控制電機與電池托架的外側固接，直線齒條固定在支撐軸中部；俯仰控制電機通過俯仰齒輪傳動機構與直線齒條嚙合并帶動電池托架沿支撐軸前后移動，從而使得電池包沿著支撐軸前后移動，造成滑翔機重心移動從而改變滑翔機仰俯姿態(tài)。
[0008]作為優(yōu)選，還包括用于測量滑翔機重心移動距離的直線電位器、直線電位器支架和測量細桿；直線電位器通過螺絲固定在直線電位器支架上，直線電位器支架固定在電池托架上；測量細桿固定安裝在固定裝在支撐軸上的后轉動支板上；直線電位器隨電池包沿支撐軸軸向移動，并與測量細桿相對移動。
[0009]作為優(yōu)選，橫滾運動控制機構包括橫滾控制電機、橫滾齒輪傳動機構；橫滾控制電機通過橫滾齒輪傳動機構驅動電池托架繞著支撐軸旋轉，電池的運動造成了滑翔機重心沿著軸旋轉從而造成滑翔機整體旋轉，由于水的浮力重力以及滑翔機尾翼的聯(lián)合作用使滑翔機轉彎。
[0010]作為優(yōu)選，還包括用于測量滑翔機旋轉角度的旋轉電位器；旋轉電位器通過齒輪與橫滾控制電機的輸出軸嚙合，橫滾控制電機通過齒輪帶動旋轉電位器同步旋轉并測量到橫滾旋轉的角度數(shù)據。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
[0012]由于電池包為滑翔機內重量最大部件，通過驅動電池包在滑翔機內部移動或偏轉而使得滑翔機重心改變，從而達到控制滑翔機仰俯或橫滾姿態(tài)的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0014]圖1是本發(fā)明水下滑翔機運動姿態(tài)控制裝置實施例的立體結構示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明水下滑翔機運動姿態(tài)控制裝置實施例的主視圖。
[0016]圖3是本發(fā)明水下滑翔機運動姿態(tài)控制裝置實施例的俯視圖。
[0017]圖中，1-支撐軸，2-前轉動支板，3-拉桿，4-電池包，5-電池托架，6_后支撐板，7-旋轉電位器，8-橫滾小齒輪,9-橫滾大齒輪,10-橫滾電機,11-直線齒條，12-第一俯仰齒輪，13-直線位移傳感器，14-俯仰電機，15-直線位移傳感器支架，16-第二俯仰齒輪，17-第三俯仰齒輪，18-俯仰齒輪支板，19-后轉動支板，20-測量細桿。

【具體實施方式】
[0018]圖1是水下滑翔機運動姿態(tài)控制裝置，由電池包4、電池托架5、端板、支撐軸、俯仰運動控制機構、橫滾運動控制機構組成。
[0019]電池托架5由前轉動支板2、拉桿3和后支撐板6構成，電池托架的中心孔套在支撐軸I上。電池包4安裝在電池托架5上的電池包固定架5內，由于電池包4安裝是偏于電池托架一側，因此電池包重量偏于支撐軸的一側，如使電池托架帶動電池包4繞支撐軸I轉動，可以使得滑翔機產生橫滾。如使電池托架帶動電池包4沿支撐軸的軸向移動，可以使得滑翔機俯仰運動控制機構通過控制電池包沿支撐軸的軸向移動，以實現(xiàn)滑翔機的重心沿中心軸移動，使得滑翔機的頭部呈現(xiàn)抬起或俯下運動姿態(tài)；
[0020]橫滾運動控制機構通過控制電池包4繞支撐軸I的中心軸轉動，以實現(xiàn)滑翔機的重心繞中心軸偏轉，使得滑翔機機身呈現(xiàn)橫向滾動運動姿態(tài)。
[0021]如圖2所示，俯仰運動控制機構由俯仰控制電機14、由第一俯仰齒輪12、第二俯仰齒輪16、第三俯仰齒輪17構成的俯仰齒輪傳動機構、直線齒條11組成。俯仰控制電機14與電池托架的后支撐板6外側的支架固定連接，直線齒條11固定在支撐軸I的中部。俯仰控制電機通過第一俯仰齒輪12、第二俯仰齒輪16、第三俯仰齒輪17與直線齒條11嚙合。從而帶動電池托架沿支撐軸的軸向前后移動，使得電池包4沿著支撐軸I前后移動，造成滑翔機重心移動從而改變滑翔機俯仰姿態(tài)。
[0022]在圖3中，俯仰運動控制機構還包括用于測量滑翔機重心移動距離的直線位移傳感器13、直線位移傳感器支架15和測量細桿20。直線位移傳感器13通過螺絲固定在直線位移傳感器支架15上，直線位移傳感器支架15固定在電池托架5上并隨電池包沿支撐軸I的軸向移動。測量細桿20通過螺釘固定在后轉動支板19上。后轉動支板19固定裝在支撐軸上。當直線位移傳感器13隨電池包沿支撐軸產生軸向移動時，并與測量細桿20產生相對移動，由此來控制電池包的軸向位移，進而判斷出并控制重心的移動。
[0023]直線位移傳感器13為直線電位器。
[0024]在圖2中，橫滾運動控制機構由橫滾控制電機10、橫滾小齒輪8與橫滾大齒輪9構成的齒輪傳動機構組成。橫滾控制電機10輸出軸裝有橫滾小齒輪8,其與橫滾大齒輪9哨合驅動電池托架繞著支撐軸I旋轉，由于電池托架5上的電池包重心偏于一側，電池包的轉動造成了滑翔機重心沿著支撐軸軸向旋轉從而帶動滑翔機整體旋轉，輔之水的浮力重力以及滑翔機尾翼的聯(lián)合作用可以使得滑翔機轉彎。
[0025]調節(jié)橫滾的旋轉角度時，橫滾電機10通過固定在電機輸出軸上的橫滾小齒輪與橫滾大齒輪嚙合帶動電池包4旋轉。旋轉電位器7與橫滾小齒輪8嚙合，并由橫滾小齒輪帶動同步旋轉并測得旋轉角度，橫滾小齒輪8帶動橫滾大齒輪9旋轉，電池包4與橫滾大齒輪9同步旋轉。電池包4的旋轉角度與旋轉電位器7的旋轉角度呈線性比例關系。
[0026]俯仰齒輪支板18用于固定由第一俯仰齒輪12、第二俯仰齒輪16、第三俯仰齒輪17構成的俯仰齒輪傳動機構，并使俯仰齒輪傳動機構與后轉動支板19相距30cm左右。
[0027]后轉動支板19起固定作用，與外殼相嵌合。
[0028]本實施例是以水下滑翔機依靠調整自身機構的辦法實現(xiàn)機身傾斜。水下滑翔機在進行滑翔航行過程中通過浮力驅動系統(tǒng)使得滑翔機交替出現(xiàn)正浮力和負浮力狀態(tài)，通過俯仰運動控制裝置調整滑翔機重心在軸線方向的位置，使得水下滑翔機沿鋸齒形軌跡航行；通過橫滾運動控制裝置調整重心在橫向方向的位置或方向舵繞軸線的角度，產生橫滾力矩改變滑翔機的橫滾角，在水動力和重力的作用下，改變其航向，實現(xiàn)回轉運動。
[0029]以上所述的本發(fā)明實施方式，并不構成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的權利要求保護范圍之內。
【權利要求】
1.水下滑翔機運動姿態(tài)控制裝置，其特征在于:包括電池包、電池托架、支撐軸、俯仰運動控制機構、橫滾運動控制機構；所述電池包固定在電池托架上且重量偏于支撐軸的一偵牝所述電池托架的中心套在支撐軸上且電池托架可繞支撐軸轉動而使得滑翔機產生橫滾，電池托架也可沿支撐軸的軸向移動而使得滑翔機重心移動； 所述俯仰運動控制機構通過控制電池包沿支撐軸的軸向移動，以實現(xiàn)滑翔機的重心沿中心軸移動，使得滑翔機的頭部實現(xiàn)抬起或俯下運動姿態(tài)； 所述橫滾運動控制機構通過控制電池包繞支撐軸的中心軸轉動，以實現(xiàn)滑翔機的重心繞中心軸偏轉，使得滑翔機機身實現(xiàn)橫向滾動運動姿態(tài)。
2.根據權利要求1所述的水下滑翔機運動姿態(tài)控制裝置，其特征在于:所述俯仰運動控制機構包括俯仰控制電機、俯仰齒輪傳動機構、直線齒條；所述俯仰控制電機與電池托架的外側固接，所述直線齒條固定在支撐軸中部；所述俯仰控制電機通過俯仰齒輪傳動機構與直線齒條嚙合并帶動電池托架沿支撐軸前后移動，從而使得電池包沿著支撐軸前后移動，造成滑翔機重心移動從而改變滑翔機仰俯姿態(tài)。
3.根據權利要求2所述的水下滑翔機運動姿態(tài)控制裝置，其特征在于:還包括用于測量滑翔機重心移動距離的直線電位器、直線電位器支架和測量細桿；所述直線電位器通過螺絲固定在直線電位器支架上，所述直線電位器支架固定在電池托架上；所述測量細桿安裝在固定支撐軸的后轉動支板上；所述直線電位器隨電池包沿支撐軸軸向移動，并與測量細桿相對移動。
4.根據權利要求1所述的水下滑翔機運動姿態(tài)控制裝置，其特征在于:所述橫滾運動控制機構包括橫滾控制電機、橫滾齒輪傳動機構；所述橫滾控制電機通過橫滾齒輪傳動機構驅動電池托架繞著支撐軸旋轉，電池的運動造成了滑翔機重心沿著軸旋轉從而造成滑翔機整體旋轉，由于水的浮力重力以及滑翔機尾翼的聯(lián)合作用使滑翔機轉彎。
5.根據權利要求4所述的水下滑翔機運動姿態(tài)控制裝置，其特征在于:還包括用于測量滑翔機旋轉角度的旋轉電位器；所述旋轉電位器通過齒輪與橫滾控制電機的輸出軸嚙合，所述橫滾控制電機通過齒輪帶動旋轉電位器同步旋轉。
【文檔編號】B63G8/14GK104401474SQ201410524205
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權日:2014年9月18日
【發(fā)明者】牛阿麗 申請人:青島遠創(chuàng)機器人自動化有限公司