[发明专利]可变形太阳能水下机器人及控制方法

权利要求书

1.一种可变形太阳能水下机器人，其特征是，包括主体、浮力调节装置以及左右对称安装于主体两侧的一对伸缩驱动装置、一对上伸缩套筒、一对下伸缩套筒和主舱体两侧的一对侧舱体，所述侧舱体下侧设置两个沿侧舱体纵向排列的万向轮；所述主体包括导流罩、主舱体、固定尾翼、纵向推进器、垂向推进器、横向推进器、水下摄像机、避碰声呐、扫描声呐、主电子舱、电池舱、副电子舱、水声通讯装置和GPS与无线通讯装置，透明的导流罩安装于主舱体前端，导流罩前端装有避碰声呐，导流罩下部装有扫描声呐，导流罩内装有水下摄像机；各推进器均为电机驱动的螺旋桨推进器，包括纵向推进器、一对垂向推进器和一对横向推进器，纵向推进器设置在主舱体尾部，一对垂向推进器和一对横向推进器分别沿主舱体中轴线对称设置在主舱体内；纵向推进器为导管螺旋桨，纵向推进器轴线位于主舱体中轴线上，纵向推进器轴线、一对垂向推进器轴线和一对横向推进器轴线互相垂直；所述浮力调节装置安装于主舱体中段上部，包括密封的且具有固定容积的耐压液舱、高压液泵、密封的且具有可变浮容积的外皮囊，所述外皮囊设置在主舱体上侧内，耐压液舱设置在主舱体下侧内，连接外皮囊和耐压液舱的高压液泵设置在外皮囊和耐压液舱之间；内部装有大容量充电电池的电池舱位于主舱体中段下部，副电子舱位于主舱体尾段，其内装有检测传导率、水温度和水深度的CTD传感器和惯性导航装置；所述伸缩驱动装置对称设置在主舱体外侧的一对上伸缩套筒与一对下伸缩套筒之间，包括电动推杆、中部交叉铰接的两根伸缩臂、固定内盒和可动外盒，所述固定内盒固定在主舱体的矩型凹槽内，电动推杆一端与一根伸缩臂一端铰接后与固定内盒纵向可移动连接，电动推杆另一端与另一根伸缩臂中部滑动连接，一根伸缩臂另一端与可动外盒一端铰接；另一根伸缩臂一端与固定内盒一端铰接，另一根伸缩臂另一端与可动外盒另一端可移动连接；上伸缩套筒外侧设有可收放的太阳能电池板。

2.    如权利要求1所述的可变形太阳能水下机器人，其特征是，主舱体锥型尾段外周面上设有成十字型的尾翼，一对横向推进器分别设置在主舱体中部的两个平行且垂直于主舱体轴线的横向导流通道内。

3.    如权利要求2所述的可变形太阳能水下机器人，其特征是，上侧的尾翼内设有水声通讯装置和GPS与无线通讯装置。

4.如权利要求1所述的可变形太阳能水下机器人，其特征是，所述上伸缩套筒或下伸缩套筒均由横截面逐个缩小、且彼此套合的多节矩型套管连接而成，所述矩型套管内端设有外翻边，矩型套管外端设有内翻边，相邻两节矩型套管的内翻边和外翻边彼此扣合；主舱体两侧通过对称设置的上伸缩套筒、下伸缩套筒与外侧的侧舱体活动连接；主舱体两侧的上伸缩套筒和下伸缩套筒外移侧舱体展开时，主舱体与侧舱体成扁平状；主舱体两侧的上伸缩套筒和下伸缩套筒收纳侧舱体时，主舱体与侧舱体收纳成鱼雷型。

5.如权利要求1或4所述的可变形太阳能水下机器人，其特征是，所述上伸缩套筒的每节矩型套管上侧均设有太阳能电池板。

6.    一种如权利要求1所述的可变形太阳能水下机器人的运行方法，其特征是，包括以下步骤：

1)下水时，收成鱼雷型的主舱体与侧舱体处于上浮的正浮力状态；启动高压液泵，使得浮力调节装置的外皮囊内的储存液体容积与耐压液舱储存液体容积发生变化，主舱体与侧舱体处于下沉的零浮力状态，收纳成鱼雷型的主舱体与侧舱体下潜到达目标深度；通过水下摄像机、扫描声呐、CTD传感器和惯性导航装置获取各种传感信息，在水下水声通讯范围内，通过水声通讯装置和水面操控台进行信息交换；在水下水声范围外，按照预编程沿规划路径运动，各种信息可以记录存储在主电子舱的主控模块内；避碰声呐、惯性导航装置进行导航；

2）操纵纵向推进器、一对垂向推进器和一对横向推进器的不同组合运动，进行高机动浮游作业，接近目标壁面；调整收纳成鱼雷型的主舱体与侧舱体的姿态，使侧舱体下的万向轮贴近目标壁面；正向启动电动推杆外伸，伸缩臂带动上伸缩套筒和下伸缩套筒展开，主舱体与侧舱体成扁平状；操纵纵向推进器、一对垂向推进器和一对横向推进器的不同组合运动，推动四个万向轮载着扁平状的主舱体与侧舱爬壁；

3）爬壁结束后关闭纵向推进器、一对横向推进器和一对垂向推进器，反向启动电动推杆，伸缩臂带动主舱体两侧的上伸缩套筒和下伸缩套筒收纳侧舱体，主舱体与侧舱体收纳成鱼雷型，惯性导航装置所测数据表明主舱体与侧舱体姿态稳定后，控制主舱体与侧舱体浮游作业；

4）需补充电源时，启动浮力调节装置，使收成鱼雷型的主舱体与侧舱体上浮至水面，伸缩臂推动上伸缩套筒和下伸缩套筒展开，主舱体两侧伸缩臂的各节扣合的矩型套管展开，上伸缩套筒各矩型套管上的太阳能电池板展开后在阳光下充电，并将电能输入电池舱内的充电电池中。