[发明专利]水下三维立体探测滑翔机器人

说明书

技术领域

本发明涉及海洋环境监测领域，具体地，涉及一种水下三维立体探测滑翔机器人。

背景技术

目前，海洋环境监测和数据采集比较常用的技术手段有：浮标、潜标、自主式水下运载器（AUV）、远程遥控运载器（ROV）和海洋调查船等。但是这些技术各有优缺点：浮标能够长期大范围地对海洋环境监测和采样，但由于没有动力装置，其观测区域不受控制；潜标可实现垂直剖面的监测，但是只能实现定点监测任务，没有自主移动能力；自主式水下运载器（AUV）可以根据监测需求监测任意海洋区域，但是由于动力源功耗较大且其搭载电源有限，其作业时间短不能满足长期连续海洋环境监测的要求；远程遥控运载器（ROV）通过脐带缆由母船向运载器传递能量和控制信号，可实现长时间采样监测，但是由于受母船限制，其活动范围有限；海洋调查船可以实现长期大范围的海洋环境监测，但是成本较高，工作量巨大。另外ROV，浮标和海洋调查船隐蔽性差，在特殊环境下作业受限制。

鉴于以上海洋环境监测和采样技术手段的限制，还不能实现时间和空间上连续的海洋环境监测。发展一种能够长期大范围连续进行海洋环境监测和采样，并且成本低的水下自主机器人，提高人类认识海洋、开发海洋、保护海洋和海洋维权的能力成为发展海洋强国的一项重要工作。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种水下三维立体探测滑翔机器人。

鉴于现有海洋环境监测和采样技术手段还不能实现自主地长期大范围对海洋环境的监测和采样。水下立体探测滑翔机器人作为海洋观测网络中的一个重要节点，具有功耗低，成本低，自主性强，续航力大，维护费用低，重复利用率高，操作简单，对母船依赖性小，可实现编队协同作业等优点。这些特点充分满足了海洋环境监测大范围、长时间、大尺度的要求，它可以搭载各种传感器和科研仪器进行海洋科学测量，为海洋学家们实时，原位采集海洋物理环境、化学环境和生物环境的海量数据提供了一种廉价、灵活、高效的海洋探测手段，对于人类快速认识海洋，从而开发利用和保护海洋有重大意义。其噪声小的优势使得它在海洋环境监测，海洋资源探测，军事打击侦察等方面都有很大的发展前景。

根据本发明提供的水下三维立体探测滑翔机器人，包括：外形系统、内部调节系统和控制系统；

所述内部调节系统和所述控制系统设置在所述外形系统内；

所述控制系统用于通信以及控制所述内部调节系统。

优选地，所述外形系统包括前端盖、后端盖、竖直稳定翼、艉部导流罩、机体、艏部导流罩、抱箍以及水平固定翼；

其中，竖直稳定翼用于转向和增强稳定性并与艉部导流罩相连，艏部导流罩和艉部导流罩分别固定在前端盖和后端盖上，前端盖、后端盖分别与机体密封连接；艉部导流罩、机体以及艏部导流罩的外型为流线型；水平固定翼通过两个抱箍固定在机体上。

优选地，内部调节系统包括俯仰调节部、翻滚调节部以及浮力调节部，俯仰调节部、翻滚调节部以及浮力调节部由螺纹杆贯穿连接固定在一起。

优选地，所述俯仰调节部包括端盖、螺帽、电池包、电池箱、丝杆和俯仰机构步进电机；

其中，连接在端盖上的俯仰机构步进电机通过丝杆和螺帽将旋转运动转变为直线运动；电池包设置在电池箱内，电池箱用于作为平移质量块。

优选地，所述翻滚调节部包括翻滚机构步进电机、偏心旋转重、涡轮、蜗杆以及轴承座；

其中，偏心旋转重和涡轮由定位销固定在阶梯轴上，阶梯轴通过法兰轴承座固定在俯仰调节部的端盖上；翻滚机构步进电机通过联轴器与蜗杆一端连接，蜗杆的另一端由轴承座支撑；

所述翻滚机构步进电机通过涡轮、蜗杆减速并将转动源旋转90度后带动固定在阶梯轴上的偏心旋转重转动，以改变所述水下三维立体探测滑翔机器人的重心，从而改变所述水下三维立体探测滑翔机器人的翻滚角。

优选地，所述浮力调节部包括溢油口、回油口、二位二通电磁阀、内部油囊、双向齿轮泵以及外部油囊；

其中，内部油囊固定在俯仰调节部的端盖上；双向齿轮泵用于将液压油在内部油囊和外部油囊之间输运；内部油囊通过三通接头连接溢油口和回油口；在双向齿轮泵与外部油囊的油路上设置有二位二通电磁阀和双向流量计，双相流量计用于测量出外部油囊内的油量。

优选地，所述控制系统包括天线、捷联组合导航模块以及控制电路板；

其中，所述天线穿过外形系统的后端盖与控制电路板相连，并通过后端盖上的O型圈进行密封；所述捷联组合导航模块与所述控制电路板连接。