[发明专利]一种水下小型机器人动力系统

说明书

一种水下小型机器人动力系统，包括若干个水平推进器和若干个垂直推进器，所述水平推进器是偏心对称的设置在机器人上用于组合控制机器人的进退、横移和回转运动，所述机器人同一侧的水平推进器的正方向是相反设置的；所述垂直推进器是对称分布在机器人的中心线上用于控制机器人悬浮、下潜和上浮运动。本发明的各个推进器的布置使推力尽量聚集于一点，这样可以降低控制的难度。由于小型水下机器人外形通常为规则的对称形状推进器的布置也需要尽量靠近载体的形心，这样可以有效地避免水阻力产生的干扰。采用推进器中心对称布置，可以相互抵消推进器产生的不利的力矩。

技术领域

本发明属于机械工程技术领域，特别是一种水下小型机器人动力系统。

背景技术

当今世界,随着科学技术的发展,水下机器人在世界范围内的应用领域已经不断扩大,如海洋研究、科学考察、海洋开发和水下工程、海洋环境监测、海洋地球科学数据采集和海底资源调查等方面。作为水下运载技术的重要执行载体,自主水下机器人(AUV)已经成为当前世界各国的研究热点。在1950年代末，美国的华盛顿大学开始计划研制全球第一艘无缆水下机器人“SPURV”，这艘水下机器人的成功研制，标志着无缆水下机器人的时代开启，但早期由于技术的限制，当时的AUV都有不同程度的缺点，包括效率较低、造价高以及体积过大。随着科学电子技术的发展，AUV的研究设计逐渐走向了一个高速发展的时代，到了二十世纪90年代，AUV已经可以完成许多预定的目标以及有简单的可操作系统，AUV技术逐渐从仅仅的学术研究走向海洋主流的商业领域，包括在国际上成立的许多协会，如IEEE海洋工程协会(IEEE Ocean Engineering Soeiety),IEEE机器人和自动化协会(IEEERobotiesand Automation Soeiety),等都对推进水下机器人技术的发展做出了不同程度的贡献。我国研究水下机器人的起步较晚，一直到1970年才开始比较大规模地开展潜水器研制工作,经过长达20多年的研究,先后研制成功以救援救生为主要能力的多种类型水下机器人，这些研究使我国水下机器人的水平达到了国际较领先的水平。一直到20世纪90年代，我国的深海潜水机器人研制技术有了重大的突破，包括以“探索者”号为代表的多种潜水器，使得我国能对海洋面积96％左右的海域(海沟以外)进行高效率、准确、全方位地调查、测量以及信息存储并完成实时地传递，为今后我国的大洋深处资源的大规模探索和开采定下了坚实的基础。

水下机器人的动力系统研究可以分为两个部分：优化机器人外形和优化功能。优化机器人外形是最开始的研究步骤。水下机器人通常都有设计水下滑翔翼，机器人在水中的运动模式与滑翔飞机类似，所以需要针对机器人运动向前进方向上的所受到的流体力的分析。但由于无线缆的水下机器人能够携带的能源数量有限，在有限的资源内，需要尽可能完成多的工程，需要能够快速的完成浮潜的运动。如“海斗号”水下机器人，是我国设计的一款能够深入到海洋面1000m以下的区域作业的无缆水下机器人，作业区是距离海面遥远的海底，为提高机器人运行的工作效率，“海斗号”上浮下潜方向外壳外形也进行了优化。但是现有的水下机器人的体积重量均偏大，水阻力大，需要的动力系统复杂，成本高而且推进效率低。

发明内容

本发明提供了一种推进效率高、避免了水阻力干扰的水下小型机器人动力系统。

本发明采用的技术方案是：

一种水下小型机器人动力系统，包括若干个水平推进器和若干个垂直推进器，其特征在于：所述水平推进器是偏心对称的设置在机器人上用于组合控制机器人的进退、横移和回转运动，所述机器人同一侧的水平推进器的正方向是相反设置的；所述垂直推进器是对称分布在机器人的中心线上用于控制机器人悬浮、下潜和上浮运动。本发明的各个推进器的布置使推力尽量聚集于一点，这样可以降低控制的难度。由于小型水下机器人外形通常为规则的对称形状推进器的布置也需要尽量靠近载体的形心，这样可以有效地避免水阻力产生的干扰。采用推进器中心对称布置，可以相互抵消推进器产生的不利的力矩。

进一步，所述水平推进器设置有4个，所述垂直推进器设置有2个。