[发明专利]一种自主式水下航行器的并联矢量推进机构

说明书

技术领域

本发明涉及海洋探测工具领域，更具体地说，是涉及一种AUV的推进器结构。

背景技术

AUV是水下机器人中的一种，它是无缆式水下机器人，习惯上把它称为自主式水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)。随着AUV应用范围的不断扩大，设计者对AUV水下作业任务能力和复杂环境的适应能力提出了更高的要求，尤其对AUV操纵性和机动性提出了更高的要求。在此背景下，传统的鳍舵式控制方法在一定程度上已经不能满足AUV在水下运动的复杂程度和灵活性的要求，尤其在低速运动时，舵的操纵效果明显减弱，因此研制新型矢量推进装置是有效的解决方案之一。矢量推进也被称为推力转向技术，是指空间运动物体的推进系统除了提供前进推力外,还能同时或单独地在航行体的俯仰、偏航、横滚和反推力等方向上提供推进力和力矩,用以部分或全部取代舵面产生的动力来进行控制。为了使矢量推进机构更加顺利的保证AUV能够顺利地在水下按照指定航迹作业，需要在现有基础上提高矢量推进机构的刚度，运动精度及相应速度。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提出一种自主式水下航行器的并联矢量推进机构，该机构具有低速转向性能好，刚度高，运动精度高，运动相应速度快等优点。

为了解决上述技术问题，本发明一种自主式水下航行器的并联矢量推进机构,包括静平台和动平台，所述静平台上设有螺旋桨主推电机，所述动平台上设有螺旋桨传动轴系，所述静平台与所述动平台之间设有三组支链，所述三组支链包括两组六自由度UPS主动支链和一组两自由度U支链，所述静平台、动平台和三组支链组成了两自由度球面三杆并联机构，所述两自由度U支链与所述动平台固联，所述两自由度U支链垂直于动平台所在平面；所述静平台和所述动平台之间还设有一SPS传动支链，所述SPS传动支链用于将主推电机的转矩和运动传递到所述螺旋桨传动轴系中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明采用并联结构，提高了机构的刚度，相应速度和运动精度。

（2）本发明采用两自由度球面机构，两电机协同控制能够使螺旋桨轴线快速达到所需要角度，且不产生自由度不足或者冗余。

（3）本发明中所有部件都和电机套筒连接，只有电机套筒和机架相连，这样的设计也避免了由于机架刚度不足在矢量机构运动中造成误差。

（4）本发明采用传动支链将主推电机的运动和转矩传递到螺旋桨轴系，避免直接将电机安放在动平台上，减小了并联机构的质量和惯量，进一步优化了矢量推进机构的动力学性能。

附图说明

图1是本发明并联矢量推进机构的外观图；

图2是本发明并联矢量推进机构中UPS支链简图；

图3是本发明并联矢量推进机构中SPS传动支链简图；

图4是本发明并联矢量推进机构的机构简图。

图中：

1-螺旋桨主推电机，2-电机套筒，3-UPS主动支链，31-胡克铰链，32-电机套筒连接件，33-伸缩杆上部，34-球铰链，4-螺旋桨传动轴系，5-2自由度的U支链，6-SPS传动支链，61-连接螺旋桨主推电机的等速万向节，62-花键连接，63-连接螺旋桨传动轴系的等速万向节。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

本发明一种自主式水下航行器的并联矢量推进机构，包括静平台和动平台，所述静平台上设有螺旋桨主推电机，所述动平台上设有螺旋桨传动轴系，所述静平台与所述动平台之间设有三组支链，所述三组支链包括两组六自由度UPS主动支链和一组两自由度U支链，所述静平台、动平台和三组支链组成了两自由度球面三杆并联机构，所述两自由度U支链与所述动平台固联，所述两自由度U支链垂直于动平台所在平面；所述静平台和所述动平台之间还设有一SPS传动支链，所述SPS传动支链用于将主推电机的转矩和运动传递到所述螺旋桨传动轴系中。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步描述。