[发明专利]一种摆式三推进器水下球形机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下机器人研究领域，尤指一种带有三推进器和重摆的新型球形水下机器人。

背景技术

随着人类对海洋探索的不断深化，水下机器人成为了人类进行海洋开发的最重要的手段。水下机器人可以实现对海底地形的探测，对于某些需要进行建筑施工的海底（如海底隧道、跨海桥），机器人可以对拟进行施工的海底区域进行探测，通过机器人传来的海底图像，工程人员可以找到施工困难相对最小的区域，从而找到最佳的施工路线。水下机器人同时可以对海底的一些石油管道、石油竖井等进行检测，如果管道泄漏，则可以使机器人沿着管道航行，通过摄像头或固定的油检测传感器，可以很快定位管道故障的位置。同时，水下机器人在军事上也同样有应用价值，小型AUV可以在潜艇无法进入的区域进行无人侦查，类似无人机。

现在已经有了一些相关的球形水下机器人的发明，如申请号200910084791.x专利中公开了一种六自由度水下球形机器人，该机器人设有储水设备和长轴第一电机，本专利在其基础上进行了改进,通过利用重摆调整俯仰角的方式来实现深度动态控制，通过左右推进器实现转向，使机器人的姿态调节更加灵活。目前的水下机器人普遍存在的问题是体积较大，结构复杂，转向半径较大、造价高等，这在很大程度上限制了水下机器人的应用，如何改进结构，使水下机器人能够克服上述问题，成为申请人关注和研究的新课题。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供一种运动灵活，结构简单、体积较小、抗流能力较强的水下球形机器人。

为了达到上述目的，本发明提供一种带三推进器二重摆水下球形机器人，它包括：

球壳，包括组成一个球体的前后壳体，其中一个球壳与三个导管推进器固连，另一个可以装拆，以便内部结构的维护，壳体材料为透明的有机玻璃；

直线推进的导管推进器机构，其包括三个贯穿球体的导管推进器，其中中间的导管推进器贯穿球体中轴线，其他两个导管推进器在中间导管推进器左右两边对称分布；

控制转向的导管推进器机构，即直线推进的导管推进器机构中的中间导管推进器左右两边的导管推进器，通过控制左右两边导管推进器的推力差，即可实现转向；

俯仰姿态调节机构，包括基架、驱动电机、若干传动结构和两个重摆，通过使重摆摆动时重摆对机器人的反作用力，实现机器人的俯仰姿态调节；

俯仰姿态调节机构中基架固定在中间的导管推进器的中间位置上，基架成长方体，基架上平面固定有驱动电机及其支架、传递运动的轴及其支架，通过带传动实现了电机轴的转动到两侧连接重摆的轴即重摆轴的转动的运动传递，基架的左右两面开有轴承座以及螺纹孔，重摆轴为阶梯轴，一端与基架侧壁上的轴承形成配合，一端通过轴肩、键及螺母固定重摆，在重摆轴中间部分设有若干轴肩及键槽，用以固定带轮、轴承、套筒等，重摆轴上的一个轴承与基架壁上的轴承座配合，另一轴承与所设计的法兰盖配合，而法兰盖固定在基架壁上，通过螺钉连接，从而通过上述结构实现了重摆的支撑及摆动。

本发明提供的一种摆式三推进器水下球形机器人具有如下优点：

通过三个推进器可以使机器人实现直线运动及其转向，使用的推进器相对现在普遍的开架式水下机器人较少，但是转向半径可以为零，即方向调节较为灵活，并且结构也较为简单，成本也较低。通过重摆的反作用力调节机器人的俯仰姿态，并且重摆还可以调节机器人的重心，使机器人的抗流能力提高。机器人的球形形状使转向更为灵活，并且流线型外壳也增强了抗流能力。球壳的材料为透明的有机玻璃，有利于实验观察内部机构运转，也有利于搭载的传感器观察水域信息。故可将本机器人作为海底侦察设备、水中与水底的操作系统和通讯系统的载体，执行人类无法直接完成的近海域多种作业任务。

附图说明

图1为本发明提供的机器人的外部正视图。

图2为本发明提供的机器人的内部结构正视图。

图3为本发明提供的机器人的内部结构上视图。

图4为本发明提供的机器人内部结构侧视图。

图5为本发明提供的机器人内部结构等轴左视图。

图6为本发明提供的机器人内部结构等轴右视图。

图7为本发明机提供的器人重摆传动机构剖面示意图。

图中标号：1：右推进器2：中间推进器3：左推进器4：重摆横向固定螺母5：传动带6:法兰盖7：上带轮固定螺母8：上传动轴支撑座9：上传动轴10：驱动电机11：驱动电机支撑座12：球壳13：重摆14：基架15：重摆传动轴16：重摆支撑轴承17：带轮18：套筒19:螺钉

具体实施方式