[发明专利]一种多自由度自主水下航行器运动控制装置

摘要

本发明公开了一种多自由度自主水下航行器运动控制装置，由两个矢量推进装置和一个侧移推进装置组成，使得航行器具有多自由度运动形式；两个矢量推进装置对称的部署在水下航行器的前后两端，每个矢量推进装置由连接杆连接两个推进器；本发明可以任意改变水下航行器的推进方式，利用涡轮和蜗杆的传动方式实现了用电机控制推进器进行360度无死角旋转，从而实现矢量推进的功能，同时在航行器的中央使用侧移推进装置，实现了航行器的横向平移活动。并设计了整个龙骨结构，能够在保证矢量推进装置和侧移推进装置固定在航行器的内部，使航行器能够完成基本的多自由度运动，也能完成横向平移等较为复杂或不常见的机器运动方式。 1

主权项

1.一种多自由度自主水下航行器运动控制装置，其特征在于：由两个矢量推进装置和一个侧移推进装置组成，使得航行器具有多自由度运动形式；两个矢量推进装置对称的部署在水下航行器的前后两端，每个矢量推进装置由连接杆（10）连接两个推进器（11）；侧移推进装置固定在航行器的质心上，且和矢量推进装置处于同一水平线；

所述矢量推进装置包括：推进器外部支架（1）、龙骨L型固定器件（2）、蜗杆（3）、齿轮（4）、推进器固定架（5）、龙骨固定垫片（7）、龙骨固定底板（8）、蜗杆固定支架（9）、连接杆（10）和推进器（11）；其中，所述蜗杆（3）固定在蜗杆固定支架（9）上，齿轮（4）固定在连接杆（10）上，蜗杆（3）和齿轮（4）通过自锁的形式进行连接固定；所述推进器（11）固定在推进器外部支架（1）上，推进器外部支架（1）和连接杆（10）通过推进器固定架（5）以螺钉和螺栓的形式固定连接；每侧连接杆（10）均通过上下两个对称放置的龙骨L型固定器件（2）分别固定上、下龙骨固定底板（8）；下部的两个龙骨固定底板（8）通过龙骨固定垫片（7）固定连接；所述蜗杆（3）采用旋转的方式将伺服电机的输出扭矩传递到齿轮（4）上，通过齿轮（4）的传动带动连接杆（10）旋转；连接杆（10）连接两侧的推进器（11），并由齿轮（4）传递旋转动力；

所述侧移推进装置包括：龙骨顶层固定夹板（12）、支架垫片（13）、龙骨固定槽道支撑架（14）、侧移横向槽道（15）、腔体连接中间件、外部导管（17）、推进器叶片（18）和侧移推进器（19）；所述侧移横向槽道（15）通过龙骨固定槽道支撑架（14）固定在龙骨顶层固定夹板（12）上，龙骨固定槽道支撑架（14）和龙骨顶层固定夹板（12）之间设置有支架垫片（13）；所述侧移横向槽道（15）内部两侧均设有通过轴承相连接的推进器叶片（18）和侧移推进器（19），侧移推进器（19）通过腔体连接中间件连接在侧移横向槽道（15）中，侧移横向槽道（15）末端连接外部导管（17）；

通过矢量推进装置两侧的推进器（11）的差速和正反转，控制航行器在任何一个平面上的旋转运动；通过矢量推进装置的旋转，可控制其在水中实现z轴和y轴的平移运动；通过控制侧移推进装置，可控制其在水中实现x轴的平移运动。

2.根据权利要求1所述的一种多自由度自主水下航行器运动控制装置，其特征在于：所述推进器（11）、推进器外部支架（1）、推进器固定架（5）暴露在水中，其余所有部件都在舱体内，与外部水隔绝。

3.根据权利要求1所述的一种多自由度自主水下航行器运动控制装置，其特征在于：推进器固定架（5）与连接杆（10）之间用水密插件连接。

4.根据权利要求1所述的一种多自由度自主水下航行器运动控制装置，其特征在于：所述蜗杆（3）和齿轮（4）通过飞溅润滑的方式进行润滑。

5.根据权利要求1所述的一种多自由度自主水下航行器运动控制装置，其特征在于：推进器叶片（18）和侧移推进器（19）之间的轴承连接方式采用水密性连接。

6.根据权利要求1所述的一种多自由度自主水下航行器运动控制装置，其特征在于：所述外部导管（17）口径从外到内由大变小。