CN1299951C - 超小型浅水机器人的沉浮装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超小型浅水机器人的沉浮装置。它包含有一个浮筒和一个电动机，其特征在于浮筒为两端开口的圆筒，电动机竖直安装在浮筒内的中央处，电动机输出轴通过传动机构联接位于电动机右方和左方的两个活塞。本发明使机器人水下受力均匀，沉浮时具有良好的稳定性，控制灵活，还能给整体机器人提供大部分浮力。本发明结构紧凑合理，易于制造，使用安全可靠，适用于各种需控制沉浮的潜水器，尤其适用于超小型浅水机器人。

Description

超小型浅水机器人的沉浮装置

技术领域

本发明涉及一种潜水器的沉浮装置，特别是一种超小型浅水机器人沉浮系统

背景技术

随着经济发展，特别是对江河湖海水资源的开发和利用，大中型水电站、大坝的修建，以及近海资源探测、利用，对能够在湖泊、河道、近海穿行作业的具有实用价值、可靠性高、价位低廉等特点的超小型浅水机器人的需求不断增加。这种浅水机器人能够在狭窄、水质有污染、有一定危险的浅水环境中作业，主要用于水库大坝、防洪大堤、港口岸边、船舶之间等的经常性检测。尤其适用于水域、河道、水闸等的日常排污、放水、检测的引导指示工作。以前这类工作大都由潜水员来完成，而潜水员下潜一次费用高昂，且具有较大风险。

大中型水下机器人，通常使用空气压缩泵改变体积使系统升降。它能够产生均匀的升力或下沉速度，不易造成水下机器人前后或水平倾斜；而且能经受一定水流波动的影响等。但是沉浮升降系统体积庞大，对整体的震动影响较大，甚至会产生共振现象。与此相对通常小型或微型潜水器中，使用螺旋桨式升降系统。此时体积小，灵活性强，升潜速度调节范围大。然而驱动电机一直处于运转状态，功率消耗大，由于推进器受水流的反力矩作用，常配对使用，但升降力很难使水下机器人保持平衡。转速控制难以实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超小型浅水机器人的沉浮装置，使机器人在水下受力均匀，能够在沉浮时保持良好的稳定性，并且控制灵活性。

为达到上述目的，本发明作如下的研究思考以形成方案构思：

全面考虑空气压缩式升降系统与螺旋桨式升降系统的优点，并且结合该潜水器体积小的特征，最终设计出一种密封性好的一种活塞式沉浮系统。它能使水下机器人受力均匀，能在沉浮时保持良好的稳定性，并且控制灵活；能给整体提供部分浮力。但是活塞式排水沉浮系统的缺点是：体积大，并且这部分是暴露在耐压壳体的外部最上部，必然在行进中会产生一定的流体阻力。由于对该潜水器的要求不在于运行速度的快慢，而是在于整体平稳性与摄像质量的优劣，从这两点上来看，“活塞式”沉浮系统能够很好的满足设计的要求。沉浮系统的作用主要是通过其内部活塞的运动，产生体积的变化，使潜器整体的浮力减少或增加，从而产生水下升潜的作用力。

潜器在水中能保持稳定必须满足两个条件：一是浮心必须位于重心在竖直方向的上方；二是潜水器的重心与其浮心必须在同一竖直方向上。

由于沉浮系统整体在水中产生的浮力大于自身的重量，因此把它安装在潜水器的最上部分，使潜水器整体的浮心升高，从而增加其稳心高，有利于潜水器在水中垂直方向上更加稳定，即满足稳定的第一个条件。另外，浮筒其可以作轴向的局部调整，以满足稳定的第二个条件。沉浮系统的外型从原来的长方体改为一个圆筒形，其长度与耐压壳体的圆柱部分长度相当，这样有利于在行进中保持水下机器人在水平方向上的平衡，不至于前后颠簸，影响稳定与摄像。

根据上述研究和构思，本发明采用下述技术方案：

一种超小型浅水机器人的沉浮装置，包括浮筒和一个电动机，其特征在于浮筒为两端开口的圆筒，电动机竖直安装在浮筒内的中央处，电动机输出轴通过传动机构联接位于电动机右方和左方的两个活塞。

上述的传动机构的结构是：电动机的输出轴上固定联接一各圆锥齿轮，该圆准齿轮与安装在电动机左右两侧的两个圆锥齿轮啮合；该两个圆准齿轮转轴的延长轴为丝杆分别与左右两个螺母旋配，该两个螺母分别通过三根拉杆与两个活塞固定连结。

上述的两根丝杆与浮筒中心线成偏心安置。

上述的两根丝杆为梯形螺纹丝杆，两个螺母为梯形螺纹螺母。

上述的两根丝杆分别由两个轴承支承，两个轴承分别安装在两个轴承座内并由端盖定位。

上述的两个轴承座和电动机通过底座与浮筒固定连接。

上述的两个活塞的外圆上装密封圈。

本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的特点和优点：本发明中采用活塞式沉浮系统，机器人水下受力均匀，沉浮时具有良好的稳定性，控制灵活，还能给整体机器人提供大部分浮力。丝杆在活塞外与螺母旋配，避免丝杆直接与活塞旋配而出现动密封问题。采用丝杆与浮筒中心线偏心安装，避免活塞产生转动而易漏洩问题。本发明结构紧凑合理，易于制造，使用安全可靠。本发明适用于各种需控制沉浮的潜水器，尤其适用于超小型浅水机器人。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明的一个优选实施例是：参见图1，本超小型浅水机器人的沉浮装置，包括浮筒18和一个电动机12，浮筒18为两端开口的圆筒，电动机12竖直安装在浮筒18内的中央处，电动机12输出轴通过传动机构联接位于电动机12右方和左方的两个活塞7、16。传动机构的结构是：电动机12的输出轴上固定联接一个圆锥齿轮5，该圆锥齿轮5与安装在电动机12左右两侧的两个圆锥齿轮4、10啮合；该两个圆锥齿轮4、10转轴的延长轴为丝杆9、14分别与左右两个螺母15、8旋配，该两个螺母15、8分别通过三根拉杆1、6与两个活塞7、16固定连结。两根丝杆9、14与浮筒18中心线成偏心安置。两根丝杆9、14为梯形螺纹丝杆，两个螺母8、15为梯形螺纹螺母。两根丝杆9、14分别由两个轴承支承，两个轴承分别安装在两个轴承座13内并由端盖3定位。两个轴承座13和电动机12通过底座11与浮筒18固定连接。两个活塞7、16的外圆上装密封圈17。

Claims (7)

1.一种超小型浅水机器人的沉浮装置，包括浮筒(18)和一个电动机(12)，其特征在于浮筒(18)为两端开口的圆筒，电动机(12)竖直安装在浮筒(18)内的中央处，电动机(12)输出轴通过传动机构联接位于电动机(12)右方和左方的两个活塞(7、16)。

2.根据权利要求1所述的一种超小型浅水机器人的沉浮装置，其特征在于传动机构的结构是：电动机(12)的输出轴上固定联接一个圆锥齿轮(5)，该圆锥齿轮(5)与安装在电动机(12)左右两侧的两个圆锥齿轮(4、10)啮合；该两个圆锥齿轮(4、10)转轴的延长轴为丝杆(9、14)分别与左右两个螺母(15、8)旋配，该两个螺母(15、8)分别通过三根拉杆(1、6)与两个活塞(7、16)固定连结。

3.根据权利要求2所述的一种超小型浅水机器人的沉浮装置，其特征在于两根丝杆(9、14)与浮筒(18)中心线成偏心安置。

4.根据权利要求3所述的一种超小型浅水机器人的沉浮装置，其特征在于两根丝杆(9、14)为梯形螺纹丝杆，两个螺母(8、15)为梯形螺纹螺母。

5.根据权利要求3所述的一种超小型浅水机器人的沉浮装置，其特征在于两根丝杆(9、14)分别由两个轴承支承，两个轴承分别安装在两个轴承座(13)内并由端盖(3)定位。

6.根据权利要求5所述的一种超小型浅水机器人的沉浮装置，其特征在于两个轴承座(13)和电动机(12)通过底座(11)与浮筒(18)固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种超小型浅水机器人的沉浮装置，其特征在于两个活塞(7、16)的外圆上装密封圈(17)。

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