[发明专利]一种水下机器人用自适应坐底机构

说明书

本发明涉及水下机器人技术领域，特别涉及一种水下机器人用自适应坐底机构。包括动力单元、坐底框架、主动摆杆、从动连杆及基座，其中基座设置于坐底框架的上方，基座通过多组从动连杆与坐底框架铰接；动力单元设置于基座上，主动摆杆的一端与坐底框架铰接，另一端与动力单元的输出端铰接，动力单元用于驱动主动摆杆摆动，从而带动基座进行升降动作。本发明具有自适应调节坐底高度功能，可针对不同的海底底质进行自适应调节，以防止被海流冲走或被底质吸附。

技术领域

本发明涉及水下机器人技术领域，特别涉及一种水下机器人用自适应坐底机构。

背景技术

水下机器人可作为海洋要素观测平台实施精细长期的观测任务，是研究海洋要素循环的有力工具。其中常规自主水下机器人主要用于水平剖面的中小范围观测，水下滑翔机和自沉浮式剖面探测浮标主要用于垂直剖面的大范围观测，深海着陆器主要用于海底定点观测。为了实现海底定点观测与剖面观测的有机结合，一些具备驻留功能的自主水下机器人被开发出来，驻留型自主水下机器人为研究海洋要素循环提供了一种全新的技术手段。

坐底机构是驻留型自主水下机器人的重要部件，对其设计面临诸多挑战。由于海底环境情况较为复杂，水下机器人在海底的位姿会受到海流、海底地形甚至海洋生物等一系列因素的影响，最终导致漂离作业区域而造成任务失败。为了实现作业位姿的稳定观测与避免被泥沙掩埋的位姿调整观测，通常需要水下机器人坐底时具有足够的坐底稳定性，以保持位姿，同时具有足够的抗吸附性能以实现脱离海底。

水下机器人的坐底稳定性和抗吸附性能与海底底质类型息息相关。海底底质类型可分为淤泥、小型砂石和大型石阵等。其中淤泥呈胶体状，质地较软，吸附力大；小型砂石呈颗粒状，质地较硬，吸附力较大；大型石阵呈片块状，质地坚硬，几乎无吸附力。不同的海底底质与水下机器人的坐底稳定性和抗吸附性能之间的耦合存在较大差异，而针对不同底质类型进行分别设计的方式无法提高驻留型水下机器人环境适应性。因此，开发一种能自适应不同海底底质的坐底机构非常必要。

发明内容

针对现有水下机器人坐底机构存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种水下机器人用自适应坐底机构，能自适应不同海底底质，为水下机器人执行海底定点观测任务提供支撑。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种水下机器人用自适应坐底机构，包括动力单元、坐底框架、主动摆杆、从动连杆及基座，其中基座设置于坐底框架的上方，基座通过多组从动连杆与坐底框架铰接；动力单元设置于基座上，主动摆杆的一端与坐底框架铰接，另一端与动力单元的输出端铰接，动力单元用于驱动主动摆杆摆动，从而带动基座进行升降动作。

所述从动连杆为三组，其中两组所述从动连杆对称设置于所述坐底框架的一端两侧，第三组所述从动连杆与所述主动摆杆分别设置于所述坐底框架的另一端两侧。

所述从动连杆包括基座连杆和坐底摆杆，其中基座连杆和坐底摆杆的一端相互铰接，基座连杆的另一端与所述基座固定连接，坐底摆杆的另一端与所述坐底框架铰接。

所述坐底框架为由两个坐底连接管和两个坐底杆连接成的矩形框架，其中两个坐底杆平行设置，所述主动摆杆与其中一坐底杆铰接，三组所述从动连杆分布在两个坐底杆上。

所述坐底杆和所述坐底连接管的材质为碳纤维复合材料，所述坐底杆的底部设有斜锯齿状的沟槽。

所述基座上设有位于所述主动摆杆上方的动力单元支撑座，所述动力单元设置于所述动力单元支撑座上。

所述动力单元包括密封外壳及设置于所述密封外壳内的固定端板、电机、蜗轮蜗杆机构及输出轴，其中输出轴通过角接触球轴承Ⅰ安装在固定端板上且端部由所述密封外壳伸出；电机和蜗轮蜗杆机构均设置于固定端板上，电机通过蜗轮蜗杆机构驱动输出轴转动。