[发明专利]一种微小型水下机器人浮力调节系统

说明书

技术领域

本发明涉及水下机器人技术领域，尤其涉及微小型水下机器人的浮力调节领域。

背景技术

无人无缆自治水下航行器(AUV)是一种可以依靠自身携带能源作自主航行的水下机器人，是水下机器人发展的主要方向。而水下浮力调节又是AUV发展的一个重点和难点，目前，大部分AUV都没有对水域环境变化进行主动调节的功能，浮力改变以及浮力改变引起的姿态变化是依靠操纵尾舵或螺旋桨推动来克服，这样一方面使得航行器产生了额外的水阻力或螺旋桨功耗从而增加了能耗，另一方减小了AUV控制面的有效控制范围，在一些情况下甚至会导致AUV的不可控。通过对水下机器人浮力调节系统的研究可以很好地避免AUV依靠操纵尾舵或螺旋桨推动而产生额外的水阻力或螺旋桨功耗等问题，并且AUV在海洋资源探索，海洋信息数据采集，军事探索，海洋救援等方面具有极为广泛的应用前景。目前浮力调节方式：1、油囊式浮力调节2、液压系统与柱塞泵式3、温差能式，以上几种调节方式较为复杂，且空间尺寸占用大，不适合微小型水下机器人。

发明内容

本发明提供了一种微小型水下机器人浮力调节系统，采用吸排水方式进行调节，电机通过齿轮、丝杠直接带动活塞进行移动，结构简单紧凑，另外通过直流电位计可对吸水量和排水量进行准确的计量，调平部分直接用丝杆电机带动调平铅块前后移动，并且通过直流电位计对调平量进行准确计量，从而达到在不改变 AUV整体姿态的情况下对浮力调节的精准控制。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种微小型水下机器人浮力调节系统，包括浮力调节部分和浮力调平部分，还包括壳体、电机、大齿轮、小齿轮、丝杠、丝杠螺母、推力轴承、活塞缸、活塞缸套、活塞、活塞套、活塞缸底盖、大限位片、小电位计、测压管、测压管接头、过滤器、调平铅块、丝杆电机、小丝杆螺母、小限位片、大电位计，所述的电机的输出轴末端弧面上设有与小齿轮连接的键，小齿轮中心设有轴孔，轴孔上设有键槽，电机通过键与小齿轮相连，小齿轮与大齿轮通过轮齿啮合，大齿轮中心设有椭圆形轴孔，与丝杠椭圆形的一端相连，丝杠螺母通过螺纹与丝杠相连，丝杠螺母通过螺栓依次穿过大限位片中心孔、卡槽中心孔和活塞的连接杆端头相连，活塞的连接杆为空心结构，丝杠套在活塞的连接杆的空心结构内，小电位计的滑片插在卡槽内与卡槽相连，活塞底盖、活塞缸和活塞缸套通过螺栓依次相连，活塞底盖的端面上设有螺纹通孔，测压管接头通过其端部的螺纹与活塞底盖相连，测压管接头为空心结构，活塞底盖通过测压管接头和测压管与过滤器相连，丝杆电机的输出轴设有与小丝杆螺母匹配的螺纹，丝杆电机通过其输出轴上的螺纹与小丝杆螺母相连，调平铅块和小限位片通过螺栓与小丝杆螺母依次相连，小限位片中心位置设有限位槽，限位槽的尺寸与大电位计滑片的尺寸相匹配，大电位计的滑片插在限位槽内。

作为本方案的优选实施例，所述的电机为42步进电机，电机减速比为1:50。

作为本方案的优选实施例，所述的丝杠的螺纹大径25mm，导程5mm。

作为本方案的优选实施例，所述的小电位计为75mm直滑电位计，电阻为 10k。

作为本方案的优选实施例，所述的活塞与活塞套通过螺栓固连，活塞套与活塞缸套的侧面上设有密封圈，密封圈为内径134mm，截面直径2.65mm的O型圈。

作为本方案的优选实施例，所述的测压管接头的螺纹为M8X1。

作为本方案的优选实施例，所述的过滤器由外到内依次是金属网、碳纤维、过滤纱、过滤棉。

作为本方案的优选实施例，所述的丝杆电机为步进电机，丝杆电机的输出轴螺纹大经4.76mm，导程2mm。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

采用吸排水方式进行调节，电机通过齿轮、丝杠直接带动活塞进行移动，结构简单紧凑，另外通过小电位计可对吸水量和排水量进行准确的计量，调平部分直接用丝杆电机带动调平铅块前后移动，并且通过大电位计对调平量进行准确计量，从而达到在不改变AUV整体姿态的情况下对浮力调节的精准控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例的浮力调节结构示意图；

图2是本申请实施例的浮力调节结构辅助示意图；