本發(fā)明涉及水下機(jī)器人設(shè)備，具體為一種自動(dòng)可調(diào)式水下機(jī)器人。

背景技術(shù)：

水下機(jī)器人廣泛應(yīng)用于水下調(diào)查作業(yè)、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，通常依托水下機(jī)器人搭載的各種設(shè)備來完成既定的任務(wù)，不同的任務(wù)對(duì)水下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)特性有著不同的要求。

通常水下機(jī)器人在作業(yè)時(shí)，需要在大范圍不同深度的水下進(jìn)行移動(dòng)，這種在同一水深層面的大范圍運(yùn)動(dòng)以及不同深度的靈活調(diào)節(jié)，需要水下機(jī)器人具備多個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)自動(dòng)控制的能力，再加上水下環(huán)境惡劣，水流復(fù)雜，進(jìn)一步對(duì)水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的自動(dòng)調(diào)整能力提出了要求。

現(xiàn)有的水下機(jī)器人，在姿態(tài)穩(wěn)定性以及姿態(tài)自主控制方面存在一些問題。對(duì)于采用回轉(zhuǎn)體形主體的水下機(jī)器人，在水下容易產(chǎn)生橫搖，且縱向穩(wěn)定性也不容易得到保證，抗干擾能力較弱；而對(duì)于非回轉(zhuǎn)體形主體的水下機(jī)器人，外形設(shè)計(jì)存在缺陷，使水下航行阻力太大，而且，其運(yùn)動(dòng)控制裝置往往過于復(fù)雜，不易操控，成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出了一種外形合理、結(jié)構(gòu)簡單、控制方便的自動(dòng)可調(diào)式水下機(jī)器人。

能夠解決上述技術(shù)問題的自動(dòng)可調(diào)式水下機(jī)器人，其技術(shù)方案包括流線型主體，所不同的是

1、所述主體為非回轉(zhuǎn)體，主體前部的橫向尺寸小于主體后部的橫向尺寸，橫向面內(nèi)，主體中部的尺寸大于左、右對(duì)稱的兩側(cè)部。

2、所述主體中部內(nèi)按前、中、后位置分別設(shè)有同步轉(zhuǎn)動(dòng)左、右水翼以改變機(jī)器人俯仰角度的二級(jí)以上齒輪減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、動(dòng)力電池組和設(shè)備倉，主體的兩側(cè)部內(nèi)分別設(shè)有浮力艙，左、右浮力艙外側(cè)分別開設(shè)有水流通道，所述水流通道的進(jìn)水口向前通出主體的側(cè)部，水流通道的出水口向后通出主體的后部。

3、所述二級(jí)以上齒輪減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)的二級(jí)以上齒輪減速傳動(dòng)副，所述二級(jí)以上齒輪減速傳動(dòng)副的第一級(jí)齒輪安裝于俯仰電機(jī)的輸出軸上，二級(jí)以上齒輪減速傳動(dòng)副的最后一級(jí)齒輪安裝于傳動(dòng)軸上，所述傳動(dòng)軸的左、右端分別伸出至主體的左、右側(cè)部外并與對(duì)應(yīng)的水翼安裝連接，傳動(dòng)軸于主體的伸出部位設(shè)有水密封結(jié)構(gòu)。

4、各水流通道的出水口均設(shè)有螺旋推進(jìn)器。

進(jìn)一步、所述二級(jí)以上齒輪減速傳動(dòng)副為自后向前傳遞動(dòng)力的二級(jí)齒輪減速傳動(dòng)副，所述二級(jí)齒輪減速傳動(dòng)副包括第一級(jí)主動(dòng)小齒輪、第一級(jí)從動(dòng)大齒輪、第二級(jí)從動(dòng)小齒輪和第二級(jí)從動(dòng)大齒輪，第一級(jí)主動(dòng)小齒輪安裝于主體內(nèi)一側(cè)設(shè)置的俯仰電機(jī)的輸出軸上，第一級(jí)從動(dòng)大齒輪與第二級(jí)從動(dòng)小齒輪同軸安裝，第二級(jí)從動(dòng)大齒輪安裝于傳動(dòng)軸上。

更進(jìn)一步、所述主體內(nèi)的另一側(cè)設(shè)有平衡俯仰電機(jī)重量的一個(gè)配重塊，所述傳動(dòng)軸前方的主體內(nèi)設(shè)有平衡俯仰電機(jī)重量的另一個(gè)配重塊。

為使?jié)撔衅椒€(wěn)，所述主體的后部設(shè)有垂直狀尾翼。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明自動(dòng)可調(diào)式水下機(jī)器人外形結(jié)構(gòu)合理(具備流線型外形的非回轉(zhuǎn)體主體)，外表面沒有過多的附屬裝置，較為光潔齊整，潛行時(shí)有利于降低水阻力。

2、本發(fā)明的穩(wěn)定性得到提升，主體具備一定的橫向尺寸，將重量集中布置在中間，適當(dāng)布置浮力艙的位置(將浮力艙布置在主體兩側(cè))，使水下機(jī)器人具備較好的橫穩(wěn)性。

3、本發(fā)明控制機(jī)構(gòu)簡單，只需通過一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)即可驅(qū)動(dòng)可調(diào)水翼擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)俯仰運(yùn)動(dòng)；驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過兩級(jí)齒輪減速，使驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)水翼偏轉(zhuǎn)所需的扭矩大大降低，主體兩側(cè)設(shè)置螺旋槳推進(jìn)器，既可提供前向推進(jìn)力，也可用于實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。

4、本發(fā)明控制效率高，可調(diào)水翼位于主體前部，能產(chǎn)生很大的俯仰力矩，實(shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)深度。

5、本發(fā)明的螺旋槳推進(jìn)器布置在水流通道內(nèi)，具有穩(wěn)定的水流來源，提高了推進(jìn)效率，使得本水下機(jī)器人具備快速改變運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的能力，靈活性較強(qiáng)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖(俯視)。

圖2為圖1實(shí)施方式的后視圖。

圖號(hào)標(biāo)識(shí)：1、主體；2、水翼；3、動(dòng)力電池組；4、設(shè)備倉；5、浮力艙；6、水流通道；7、第一級(jí)主動(dòng)小齒輪；8、俯仰電機(jī)；9、傳動(dòng)軸；10、第一級(jí)從動(dòng)大齒輪；11、螺旋推進(jìn)器；12、第二級(jí)從動(dòng)小齒輪；13、第二級(jí)從動(dòng)大齒輪；14、尾翼；15、配重塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖所示實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明自動(dòng)可調(diào)式水下機(jī)器人，包括流線型主體1(非回轉(zhuǎn)體)，所述主體1前部的橫向尺寸小于主體1后部的橫向尺寸，于橫向面內(nèi)，主體1中部的尺寸大于左、右對(duì)稱的兩側(cè)部，主體1的前部呈尖狀，主體1的后部為平端面，如圖1所示。

于主體1中部內(nèi)，前、中、后的位置上分別設(shè)有以改變機(jī)器人俯仰角度的二級(jí)齒輪減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、動(dòng)力電池組3和設(shè)備倉4，對(duì)應(yīng)于中、后的位置于主體1的兩側(cè)部內(nèi)(靠近中部)分別設(shè)有浮力艙5，左、右浮力艙5外側(cè)的主體1內(nèi)分別開設(shè)有水流通道6，左、右水流通道6的進(jìn)水口向前分別通出主體1的左、右側(cè)部，左、右水流通道6的出水口向后分別通出主體1的后部，各水流通道6的出水口內(nèi)均設(shè)有通過支架固定安裝的螺旋推進(jìn)器11(由水密電機(jī)和螺旋槳構(gòu)成)，所述水密電機(jī)由動(dòng)力電池組3提供電力，主體1的后部中央(設(shè)備倉4上方)設(shè)有垂直狀尾翼15，如圖1、圖2所示。

所述二級(jí)齒輪減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括由俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)并自后向前傳遞動(dòng)力的二級(jí)齒輪減速傳動(dòng)副，所述二級(jí)齒輪減速傳動(dòng)副包括第一級(jí)主動(dòng)小齒輪7、第一級(jí)從動(dòng)大齒輪10、第二級(jí)從動(dòng)小齒輪12和第二級(jí)從動(dòng)大齒輪13，第一級(jí)主動(dòng)小齒輪7安裝于主體1內(nèi)一側(cè)設(shè)置的俯仰電機(jī)8的輸出軸上，所述俯仰電機(jī)8于主體1內(nèi)的一側(cè)設(shè)置，所述俯仰電機(jī)8由動(dòng)力電池組3提供電力，第一級(jí)從動(dòng)大齒輪10與第二級(jí)從動(dòng)小齒輪12同軸安裝，第一級(jí)主動(dòng)小齒輪7嚙合第一級(jí)從動(dòng)大齒輪10，第二級(jí)從動(dòng)大齒輪13安裝于左、右橫置于主體1內(nèi)部的傳動(dòng)軸9上，第二級(jí)從動(dòng)小齒輪12嚙合第二級(jí)從動(dòng)大齒輪13，所述傳動(dòng)軸9的左、右端分別伸出至主體1的左、右側(cè)部外，傳動(dòng)軸9于主體1的伸出部位設(shè)有水密封結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)于傳動(dòng)軸9的左、右伸出端分別設(shè)置左、右水翼，左、右水翼分別與傳動(dòng)軸9的左、右伸出端安裝連接；所述主體1內(nèi)的另一側(cè)設(shè)有平衡俯仰電機(jī)8重量的一個(gè)配重塊15，所述傳動(dòng)軸9前方的主體1內(nèi)設(shè)有平衡俯仰電機(jī)8重量的另一個(gè)配重塊15，如圖1所示。

所述主體1內(nèi)還設(shè)有控制電路板，用以控制俯仰電機(jī)8和螺旋推進(jìn)器11的水密電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

本發(fā)明的運(yùn)行方式為：

1、調(diào)整機(jī)器人在水中的受力平衡，使其處于正浮狀態(tài)，該狀態(tài)為水下機(jī)器人所處的初始狀態(tài)，在該狀態(tài)下，左、右水翼2處于水平位置。

2、左、右螺旋槳推進(jìn)器11驅(qū)動(dòng)水下機(jī)器人前進(jìn)或倒退。

3、控制俯仰電機(jī)8的正、反向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)左、右水翼2往前下方轉(zhuǎn)動(dòng)(最大不超過30°)或往后下方轉(zhuǎn)動(dòng)(最大不超過30°)，使水下機(jī)器人實(shí)現(xiàn)仰、俯運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而改變潛行深度。

4、通過控制左、右螺旋槳推進(jìn)器11推力的大小和方向，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種自動(dòng)可調(diào)式水下機(jī)器人，包括非回轉(zhuǎn)體的流線型主體，主體前部橫向尺寸小于主體后部橫向尺寸，主體中部的尺寸大于左、右對(duì)稱的兩側(cè)部；主體中部內(nèi)前、中、后分別設(shè)有同步轉(zhuǎn)動(dòng)左、右水翼以改變機(jī)器人俯仰角度的二級(jí)以上齒輪減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、動(dòng)力電池組和設(shè)備倉，主體的兩側(cè)部內(nèi)分別設(shè)有浮力艙，左、右浮力艙外側(cè)分別開設(shè)有水流通道，水流通道的進(jìn)水口向前通出主體的側(cè)部、向后通出主體的后部；各水流通道的出水口均設(shè)有螺旋推進(jìn)器。本發(fā)明外形簡潔，航態(tài)穩(wěn)定性好，自主姿態(tài)控制方便，操縱效率高。

技術(shù)研發(fā)人員：韓翔希;馮志強(qiáng);符妃;邱昂;林慰;吳家鳴
受保護(hù)的技術(shù)使用者：欽州學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：2017.08.17
技術(shù)公布日：2017.11.17