[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

说明书

本发明属于水下机器人领域，具体公开了一种水下机器人可控电磁抛载模块，包括浮力材、抛载物、水下电磁铁和固定壳体；所述固定壳体安装在机器人本体上，浮力材固定机器人本体顶部位置处，抛载物通过水下电磁铁设置在固定壳体底部，并通过水下电磁铁的电路通断来控制抛载物的抛载状态。本发明可在机器人出现故障时应急抛载，通过水下电磁铁断电释放抛载物，从而使机器人浮力变大，上浮至水面，减少经济损失；利用电磁铁结构来释放抛载物，具有结构简单、动作可靠、使用和维护简单的优点；同时提供抛载物主动抛载和被动抛载两种应急抛载模式，能够适用多种类型的水下机器人适用，扩大其适用范围。

技术领域

本发明涉及水下机器人领域，具体为一种水下机器人可控电磁抛载模块及其应急抛载方法。

背景技术

近些年来，随着海洋作业的扩展，海底石油、水产打捞、海底科学考察等领域的发展需求，人们对于海洋事业的投入越来越大，相应的，对于海洋作业设备的需求也越来越大。以水产打捞领域来看，以前的打捞方式都是人工下潜，潜水员穿着潜水服下潜十几米，打捞到一定数量海鲜后返回水面。这样的作业方式，放在现在远远不能满足供需关系，所以现在人们研制了更加先进的机械，用机器代替手工，其优势体现在一下几方面：大大的节约了人工成本、提高了人员的安全性、生产效率远大于人工作业、人类无法下潜的地方机器可以做到等等。

通常来说，执行该任务的一般为中小型ROV(远程遥控水下机器人)，该设备价值不等，即使如此，便宜的设备也需要十几万元。一旦在水中发生故障(线缆断开、信号丢失等等)，该设备将面临丢失的风险，所以在设备上配备可靠的有效的救援工具是十分必要的。对于小设备即是如此，更不用说是海洋石油平台的大型ROV设备了，一旦丢失，直接损失将在千万元以上。

固体抛载系统，顾名思义，即是将固体重物抛载以实现水下机器人下潜和上浮的系统。目前现有的抛载装置结构复杂，抛载可控性差。并且目前的水下机器人抛载系统基本上是根据机器的大小、重量量身定做的，不具备通用性，大大的限制了该系统的推广使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水下机器人可控电磁抛载模块及其应急抛载方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水下机器人可控电磁抛载模块，包括浮力材、抛载物、水下电磁铁和固定壳体；所述固定壳体安装在机器人本体上，浮力材固定机器人本体顶部位置处，抛载物通过水下电磁铁设置在固定壳体底部，并通过水下电磁铁的电路通断来控制抛载物的抛载状态。

优选的，所述水下电磁铁内部滑动插入一根电磁铁芯，所述固定壳体上开设有供电磁铁芯穿过的通孔，电磁铁芯一端伸出水下电磁铁与弹簧抵接，另一端穿过通孔供抛载物悬挂。

优选的，初始状态下，所述弹簧为压缩状态，将电磁铁芯顶紧，水下电磁铁通过连接线缆接入电路。

优选的，所述固定壳体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。

优选的，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：设计固定外壳的大小，并考虑外壳产生的重量；

S5：确定选用浮力材的大小，并将整个系统重量考虑在内，使得浮力材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是否能成功抛载抛载物，计算水下电磁铁抛载时与抛载物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