[发明专利]一种水下机器人可控电磁抛载模块及其应急抛载方法

权利要求书

1.一种水下机器人可控电磁抛载模块，其特征在于，包括浮力材(1)、抛载物(2)、水下电磁铁(3)和固定壳体(4)；所述固定壳体(4)安装在机器人本体上，浮力材(1)固定机器人本体顶部位置处，抛载物(2)通过水下电磁铁(3)设置在固定壳体(4)底部，并通过水下电磁铁(3)的电路通断来控制抛载物(2)的抛载状态。

2.根据权利要求1所述的一种水下机器人可控电磁抛载模块，其特征在于：所述水下电磁铁(3)内部滑动插入一根电磁铁芯(301)，所述固定壳体(4)上开设有供电磁铁芯(301)穿过的通孔，电磁铁芯(301)一端伸出水下电磁铁(3)与弹簧(302)抵接，另一端穿过通孔供抛载物(2)悬挂。

3.根据权利要求2所述的一种水下机器人可控电磁抛载模块，其特征在于：初始状态下，所述弹簧(302)为压缩状态，将电磁铁芯(301)顶紧，水下电磁铁(3)通过连接线缆(303)接入电路。

4.根据权利要求1所述的一种水下机器人可控电磁抛载模块，其特征在于：所述固定壳体(4)可根据水下机器人本体的实际装配所需形态而随意改变，并依据浮力配平方法配平浮力即可。

5.根据权利要求4所述的一种水下机器人可控电磁抛载模块，其特征在于：所述浮力配平方法具体包括如下步骤：

S1：确定抛载物重量；

S2：选定电磁铁型号并称重；

S3：选定浮力材(1)的类型，确定其密度，然后计算出其产生的浮力大小；

S4：设计固定外壳(4)的大小，并考虑外壳产生的重量；

S5：确定选用浮力材(1)的大小，并将整个系统重量考虑在内，使得浮力材(1)所产生的浮力刚好能抵消系统产生的重量，即为最佳状态，此时整个抛载系统在水中呈现零浮力状态；

S6：计算验证选用的水下电磁铁(3)是否能成功抛载抛载物，计算水下电磁铁(3)抛载时与抛载物(2)之间的摩擦力是否能够满足电磁铁的拉力，若该摩擦力小于电磁铁产生的拉力，则抛载物能成功抛载，反之则不行；具体的计算公式为：

f＝чN

其中ч为摩擦系数，N为重物的重量，N＝mg，m为抛载物质量，g为重力加速度(g＝9.8m/s^2)，所以最终摩擦力大小为：

f＝чmg

6.一种水下机器人可控电磁抛载模块的应急抛载方法，其特征在于，包括主动抛载模式和被动抛载模式，具体如下：

主动抛载模式：

S11：将电磁抛载模块的控制线与机器人本体内传输控制信号、传输摄像头信号的线独立分开；

S12：主动抛载程序未下达释放信号前，连接线缆(303)处于未接通状态，水下电磁铁(3)为自然状态；此时弹簧(302)处于收缩状态，电磁铁芯(301)在弹簧(302)的推力下向左伸出，此时抛载物(2)被挂在电磁铁芯(301)上，无法掉落；

S13：当下达抛载指令时，连接线缆(303)接入电流，此时电磁铁芯(301)在电磁力作用下产生水平向右的力，且该力大于弹簧(302)产生的推力，在弹力和电磁力合力作用下，电磁铁芯(301)向右运动，当到达与抛载物(2)的摩擦零界点时，抛载物(2)被释放，整个抛载模块产生正浮力，从而使水下机器人本体产生正浮力，致使机器人本体上浮；

被动抛载模式：

S21：系统运行正常时，连接线缆(303)处于接通状态，水下电磁铁(3)为电磁吸合状态；此时弹簧(302)处于舒展状态，电磁铁芯(301)在弹簧(302)弹力和电磁力合力作用下水平向左，此时电磁力大于弹簧(302)弹力，弹簧(302)被迫呈拉伸状态，铁心穿过抛载物(2)，将抛载物(2)挂住，不会脱落；

S22：当水下机器人出现故障时，连接线缆(303)失去能量来源，水下电磁铁(3)断电，电磁铁芯(301)失去电磁力，此时，在弹簧(302)回缩作用下，弹力克服电磁铁芯(301)与抛载物(2)之间的摩擦力，合力向右，将电磁铁芯(301)向右拉动，断开与抛载物(2)之间的联系，从而使抛载物(2)成功抛载，抛载系统处于正浮力状态，实现水下机器人本体的成功上浮。