[发明专利]一种用于探头安装的水下三自由度装置

说明书

本发明公开了一种用于探头安装的水下三自由度装置，由隔离基板、平台升降机构和两组类平行四边形机构组成。平台升降机构由伺服电机、伺服电机支架、左同步带轮、同步带、右同步带轮、丝杠、丝杠上支撑座、丝杠螺母、导轨支撑板、圆柱导轨、导套、长支撑柱、导套支撑板、丝杠下支撑座与平台支撑板组成；两组类平行四边形机构由探头安装板、线芯固定套、管套式线芯组、电动推杆支架、电动推杆、上横梁、下横梁、短支撑柱、支架及万向节组成。本发明通过两组类平行四边形机构不仅将电机从关节处移至隔离板上并实现平台升降装置穿插于其中，而且减少线驱动电机数量；使得整个装置机构紧凑，满足防水要求，降低控制难度，提高控制精度，适用于各类凹凸不平的矿区地形。

技术领域

本发明属于水下声呐探测技术领域，具体涉及一种用于探头安装的水下三自由度装置，尤其是针对高精度、近距离水下矿物结壳测厚系统中的探头安装实验装置。

背景技术

海洋矿产开发已经成为国内外研究的热点，国内外实现了对矿区的微地形识别与重构，为实现矿物结壳精确采集，降低基岩混入量，提高采集效率，需进一步对矿区壳层厚度进行探测，由于在声学测厚系统中探头基本是紧贴被测物体或靠近被测物体表面，并且钴结壳矿区凹凸起伏不平，因此设计一款具有两个转动自由度和一个移动自由度并使探头适应矿区地形变化的装置具有重要意义。

目前，针对水下矿物结壳测厚系统的探头安装装置十分稀少，对于水下能控制探头位置的探头安装实验装置也很少。专利号为201410126287.2的专利公开了一种模拟深海采矿混响环境超声微地形探测装置及方法，该装置在模拟采矿混响环境的同时控制探头位置，实现前后、上下不同位置的数据采集。此方法的探头安装部分不能自动升降探头高度及缺少一个偏转自由度，故不能使探头根据微地形实时调整位置，不适用钴结壳测厚系统。

线驱动在实现电机后置和降低执行端质量的方面应用广泛，而管套式线芯具有在承受拉力和压力的同时能使线芯一直处于绷紧状态的优点，以及平行四边形机构具有始终保持各边长度不变的优点。类平行四边形机构可综合利用三者的特点，实现电机后置与平台偏转时线芯长度不变及调整平台上下位置时线芯始终处于绷紧状态的要求。

发明内容

发明的目的是提供一种能根据微地形变化调整探头的前后与左右偏转、上下直线运动的三自由度探头安装装置。

本发明提供的用于探头安装的水下三自由度装置，由隔离基板、平台升降机构和两组类平行四边形机构组成，其特征在于：平台升降机构和两组类平行四边形机构安装在隔离基板上，平台升降机构穿插于两组类平行四边形机构之中，使隔离基板的下方浸入水中，其中，

所述两组类平行四边形机构由探头安装板、四个线芯固定套、四组管套线芯组、电动推杆支架、两个电动推杆、上横梁、短支撑柱、支架、下横梁、及万向节组成，其特征在于：探头安装板中心固定在万向节上，万向节固定在平台支撑板中心上；所述上横梁距端面2/5处铰接在短支撑柱上端；所述下横梁距端面2/5处铰接在短支撑柱下端且下横梁与上横梁垂直，上横梁长端铰接在电动推杆上，电动推杆固定在电动推杆支架上，电动推杆支架固定在隔离基板上；所述下横梁长端铰接在另一个电动推杆上，电动推杆固定在隔离基板上；所述短支撑柱中段固定在支架横梁中心且短支撑柱轴线与万向节轴线重合，支架固定在隔离基板上；所述管套线芯组由螺母、管套螺纹帽、管套和线芯组成，管套包裹线芯且线芯的两端伸出管套，管套上端连接在管套螺纹帽上；所述探头安装板四个角连接在四个线芯固定套上，四个线芯固定套固定在四根线芯下端，四根线芯上端关于短支撑柱轴线对称分布的固定在上横梁与下横梁上；所述管套下端固定在平台支撑板四个角上，管套螺纹帽与螺母安装在隔离基板上。