JPH08150997A - Oscillating hydrofoil type propulsion device for underwater robot - Google Patents
Oscillating hydrofoil type propulsion device for underwater robotInfo
- Publication number
- JPH08150997A JPH08150997A JP31922994A JP31922994A JPH08150997A JP H08150997 A JPH08150997 A JP H08150997A JP 31922994 A JP31922994 A JP 31922994A JP 31922994 A JP31922994 A JP 31922994A JP H08150997 A JPH08150997 A JP H08150997A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- underwater robot
- imparting means
- sway
- phase difference
- shafts
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Toys (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、水中ロボットの振動翼
式推進装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibrating wing type propulsion device for an underwater robot.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の水中ロボット推進装置としては、
図10側面図に示すようなものが知られている。ここ
で、1は水中ロボット本体であり、その後端部には上下
1対の垂直安定翼2が突設され、また、その前端部には
左右1対の水平安定翼3が突設され、後端には水中ロボ
ット本体1の中心線上にプロペラー27が突設され、そ
の後端部にはプロペラー27を同心的に囲繞する形でプ
ロペラーガードが突設されている。この種の水中ロボッ
トは、従来、殆どがプロペラー27を回転することによ
って推進力を得ている。ところで、水中ロボットは現
在、種々のコンセプトに基づいて各種のものが設計,製
作されており、特に、海岸近くの海底調査や湖底の調
査、あるいは水槽や管路の清掃ロボットにおいては、水
中に浮遊する多数のゴミの中で作業するものもある。し
かしながら、このような環境下での作業においては、従
来のプロペラー式推進装置では水中の浮遊物であるナイ
ロンやビニール等を巻き込んだり、海底近くでの作業で
は海底のヘドロを巻き上げて環境汚染を惹起し、また、
巻き上げたゴミがプロペラーに巻き込まれたりすること
もある。推進器としてのプロペラー方式のもう一つの問
題は、急速な前後進,急速停止等の性能が悪いことであ
る。これはプロペラーを船尾後方に配置する必要がある
ため、プロペラー軸系の全長が長くなり、回転軸の慣性
モーメントが大きくなることによるものである。2. Description of the Related Art As a conventional underwater robot propulsion device,
The one shown in the side view of FIG. 10 is known. Here, 1 is an underwater robot body, and a pair of vertical stabilizers 2 is vertically provided at a rear end of the main body, and a pair of horizontal stabilizers 3 is horizontally provided at a front end of the main body. At the end, a propeller 27 is provided so as to project on the center line of the underwater robot body 1, and at the rear end thereof, a propeller guard is provided so as to concentrically surround the propeller 27. Most of this type of underwater robot conventionally obtains propulsion by rotating the propeller 27. By the way, various underwater robots are currently designed and manufactured based on various concepts. Especially, in the case of a seabed survey near the coast, a lake bottom survey, or a tank or pipe cleaning robot, it floats in water. Some work in a lot of garbage. However, when working in such an environment, the conventional propeller-type propulsion device may involve nylon or vinyl, which are suspended matter in the water, or when working near the seabed, wind up sludge on the seabed to cause environmental pollution. And again
The rolled-up dust may be caught in the propeller. Another problem with the propeller system as a propulsion device is its poor performance such as rapid forward and backward movement and rapid stop. This is because the propeller needs to be arranged at the rear of the stern, so that the total length of the propeller shaft system becomes long and the moment of inertia of the rotating shaft becomes large.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のプ
ロペラー式推進器を使用する水中ロボットには下記のよ
うな問題がある。 (1)浮遊物やゴミの巻き込みによるトラブルが発生す
る。 (2)海底ヘドロ等の巻き上げによる海洋環境汚染を生
ずる。 (3)プロペラーによる人身事故などの発生防止のため
の安全性確保の問題がある。 (4)前進から後進に、また後進から前進に急速に移行
すること、また急速に停止することが困難であり、特に
この点は水中ロボットでは問題となる。As described above, the underwater robot using the conventional propeller-type propulsion device has the following problems. (1) Trouble occurs due to the inclusion of suspended matter and dust. (2) The marine environment is polluted due to rolling up of seabed sludge. (3) There is a problem of ensuring safety to prevent accidents such as personal injury due to propellers. (4) It is difficult to rapidly move from forward to reverse, from reverse to forward, and to stop rapidly, and this point becomes a problem especially in an underwater robot.
【0004】本発明はこのような事情に鑑みて提案され
たもので、浮遊物,ゴミの巻き込み等による故障がな
く、海洋環境汚染を生せず、急速直線的前後進及び急速
停止機能に優れ、偏平ロボット機体を水平姿勢として潮
流による外乱少なく走航することができる安全な水中ロ
ボットの振動翼式推進装置を提供することを目的とす
る。The present invention has been proposed in view of the above circumstances, has no troubles due to the inclusion of suspended matter and dust, does not cause pollution of the marine environment, and is excellent in rapid linear forward / backward movement and quick stop function. An object of the present invention is to provide a vibrating wing type propulsion device for a safe underwater robot capable of traveling with a flat robot body in a horizontal posture and causing less disturbance due to tidal current.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】そのために請求項1の発
明は、水中ロボットの機体内部にその前後方向の中心線
の左右両側に適宜間隔で対称的に配設された等長の駆動
軸の後端をそれぞれゴムシートを貫通して液密に外部水
中に突出し、同各後端にそれぞれ翼型断面を有する竪ひ
れ状翼板の前端を固着してなる左右1対の振動翼式推進
軸を並設してなる水中ロボットにおいて、上記両推進軸
の同機体内部の後部,前部にそれぞれ左右対称的に所要
のスウェー量,ヨー角をそれぞれ個別的に与えるスウェ
ー量付与手段,ヨー角付与手段と、上記両手段を同期的
に又は所望の位相差をもって駆動する位相差可変手段と
を具えたことを特徴とする。To this end, the invention according to claim 1 provides a drive shaft of equal length symmetrically arranged at appropriate intervals on the left and right sides of the longitudinal centerline of the underwater robot. A pair of left and right vibrating blade-type propulsion shafts, each of which has a rear end penetrating a rubber sheet and projects in a liquid-tight manner into the external water, and a front end of a vertical fin blade having a blade-shaped cross section is fixed to each rear end. In an underwater robot in which the two propulsion shafts are arranged side by side, the required sway amount and yaw angle are individually and symmetrically provided to the rear part and the front part inside the same body of the propulsion shaft. Means and phase difference varying means for driving both means synchronously or with a desired phase difference.
【0006】請求項2の発明は、請求項1において、そ
の両推進軸の前部,後部にスウェー量付与手段,ヨー角
付与手段をそれぞれ配設する代わりに、両推進軸の後
部,前部に同スウェー量付与手段,ヨー角付与手段を配
設したことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, instead of disposing the sway amount imparting means and the yaw angle imparting means respectively on the front and rear portions of both propulsion shafts, the rear and front portions of both propulsion shafts are provided. The sway amount imparting means and the yaw angle imparting means are arranged in the above.
【0007】請求項3の発明は、請求項1又は2におい
て、そのロボット機体の横断面形状を竪長異形長円形と
するとともに、その左右1対の振動翼式推進軸を上下対
称的に配設されそれぞれ互いに平行する水平翼板とする
とともに、同両水平翼板に左右対称的の代わりに上下対
称的にヒービング,ピッチング角をそれぞれ個別的に与
えるヒービング付与手段,ピッチング付与手段と、上記
両手段を同期的に又は所望の位相差をもって駆動する位
相差可変手段とを具えたことを特徴とする水中ロボット
の振動翼式推進装置。According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the robot body has a transverse cross-sectional shape of a vertically deformed oval shape, and a pair of left and right vibrating blade propulsion shafts are symmetrically arranged vertically. Horizontal blades that are provided in parallel with each other, and the heaving imparting means and the pitching imparting means that individually impart heaving and pitching angles to each other horizontally symmetrically instead of symmetrically, A vibrating wing type propulsion device for an underwater robot, comprising: a phase difference varying means for driving the means synchronously or with a desired phase difference.
【0008】[0008]
【作用】このような構成によれば、水中で翼を左右方向
(スウェー方向)に振動させ、その左右方向の振動と同
期して翼角振動(ヨー角振動)をさせることにより、水
力が発生し、この翼角振動の左右振動に対する位相を変
えることにより、推力を変化し、その際、翼が発生する
推力は振動周波数,振幅に比例する。この振動翼と駆動
する原動機にはリニアモーターを使用している。また、
1ヶの振動翼で推進力を得ることは可能であるが、1ヶ
では振動翼に作用する流体力の反力により水中ロボット
が左右揺れ(ヨーイング)を発生するから、このヨーイ
ングを打ち消すために2つの振動翼を対称翼として18
0°位相をずらして動かすことにより推進力の向上と運
動の軽減を図ることができる。リニアモーターは駆動電
源と位相制御発振器により駆動制御され所定の周波数,
振幅,位相差で運転する。ここで位相制御発振器は、リ
ニアモーターの周波数,振幅,位相を指令制御するもの
である。With this configuration, hydraulic power is generated by vibrating the blade in the left-right direction (sway direction) in water and causing blade angle vibration (yaw angle vibration) in synchronization with the left-right direction vibration. Then, the thrust is changed by changing the phase of the blade angular vibration with respect to the left and right vibrations, and the thrust generated by the blade at that time is proportional to the vibration frequency and amplitude. A linear motor is used for the prime mover that drives this vibrating blade. Also,
It is possible to obtain propulsive force with one vibrating blade, but with one, the underwater robot will sway (yaw) due to the reaction force of the fluid force acting on the vibrating blade. Two vibrating blades as symmetrical blades 18
By shifting the phase by 0 °, it is possible to improve the propulsive force and reduce the motion. The linear motor is driven and controlled by the drive power supply and the phase control oscillator,
Operate with amplitude and phase difference. Here, the phase-controlled oscillator controls the frequency, amplitude, and phase of the linear motor.
【0009】[0009]
【実施例】本発明の一実施例を図面について説明する
と、図1はその側面図、図2は図1の平面図、図3は図
1〜図2のIII 部である本発明に係る振動翼式推進装置
のメカニズムを示す全体平面図、図4は図3のIV−IV矢
視断面図、図5は図3の振動翼のメカニズムの主要リン
ク機構を示す模式図、図6は図5において後部リニアロ
ッドは不動とし、前部リニアロッドのみを左右方向に往
復動する場合を示す平面図、図7は図5において前部リ
ニアロッドは不動とし、後部リニアロッドのみを左右方
向に往復動する場合を示す平面図、図8は図5におい
て、スウェー量をゼロとし、ヨー角のみを振動させた場
合を示す平面図、図9は図5においてスウェー量とヨー
角とを位相をずらして振動させた場合を示す平面図であ
る。1 is a side view, FIG. 2 is a plan view of FIG. 1, and FIG. 3 is a portion III of FIGS. An overall plan view showing the mechanism of the wing-type propulsion device, FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 3, FIG. 5 is a schematic view showing the main link mechanism of the vibrating wing mechanism of FIG. 3, and FIG. Fig. 7 is a plan view showing the case where the rear linear rod is immovable and only the front linear rod reciprocates in the left-right direction. Fig. 7 shows that the front linear rod is immobile in Fig. 5 and only the rear linear rod reciprocates in the left-right direction. FIG. 8 is a plan view showing a case where the sway amount is zero in FIG. 5 and only the yaw angle is vibrated in FIG. 5, and FIG. 9 is a diagram in which the sway amount and the yaw angle are out of phase in FIG. It is a top view showing the case where it is made to vibrate.
【0010】まず、図1平面図においては、水中ロボッ
ト1の船尾部後部に振動翼4a,4bがそれぞれ駆動軸
5a,5bを介して振動翼駆動装置5A,5Bに連結さ
れている。2a,2bはロボットの後部上下端に通常装
備される上下1対の垂直安定翼である。First, in the plan view of FIG. 1, the vibrating blades 4a and 4b are connected to the vibrating blade driving devices 5A and 5B at the rear of the stern of the underwater robot 1 through drive shafts 5a and 5b, respectively. 2a and 2b are a pair of upper and lower vertical stabilizers that are usually mounted on the upper and lower ends of the rear part of the robot.
【0011】図2平面図において、4a,4bはロボッ
トの後部に突設された左右1対の振動翼であり、3a,
3bは前部に突設された左右1対の水平安定翼を示して
いる。In the plan view of FIG. 2, reference numerals 4a and 4b denote a pair of left and right vibrating blades projecting from the rear portion of the robot.
Reference numeral 3b denotes a pair of left and right horizontal stabilizers protruding from the front.
【0012】次に、図3水平断面図について説明する
と、振動翼4a,4bは前端がそれぞれ左右1対の前後
方向の駆動軸5a,5bの後端に連結され、両駆動軸5
a,5bは水中ロボット1の船尾端外板を貫通してそれ
ぞれ水密用ゴム29a,29bにより可動的に水密に遮
断されている。駆動軸5a,5bはそれぞれ同駆動軸5
a,5bを左右に動かす左右1対の船幅方向のスウェー
用リニアウェー6a,6bの可動部7a,7bにそれぞ
れ回転方向に自由なベヤリングと駆動軸5a,5bとを
貫通した竪ピン9a,9bにより枢支されている。8
a,8bはリニアウェー可動部7a,7bが移動するた
めのスウェー用ガイドウェーである。スウェー用リニア
ウェー可動部7aはスウェー用リニアモーター14のリ
ニアロッド12の左端に接続器(カップリング)11a
により連結されている。一方、リニアロッド12の右端
にはカップリング11bが付設され、リニアロッド12
の全長にわたって移動方向を反転するギヤヘッド13g
が付設されている。ここで、ギヤヘッド13gの右端は
右舷振動翼4bの駆動軸5bにコンロッド14cにより
連結され、左舷振動翼4aの動きと右舷振動翼4bの動
きが船体中心線C−Cを対称軸として左右対称的に動く
ように配慮されている。また、リニアロッド12はリニ
アモーター14と呼ばれているギヤヘッド13g及びリ
ニアモーター14により動かされる。Next, referring to the horizontal sectional view of FIG. 3, the vibrating blades 4a and 4b are connected at their front ends to the rear ends of a pair of left and right driving shafts 5a and 5b, respectively.
The a and 5b penetrate the stern end skin of the underwater robot 1 and are movably and watertightly blocked by watertight rubbers 29a and 29b, respectively. The drive shafts 5a and 5b are the same drive shaft 5 respectively.
Vertical pins 9a, 9b penetrating through the movable shafts 7a, 7b of the pair of left and right sway linearways 6a, 6b for moving the a, 5b to the left and right, respectively, through the bearings and the drive shafts 5a, 5b which are free to rotate. Is pivoted by. 8
Reference numerals a and 8b are sway guideways for moving the linear way movable parts 7a and 7b. The sway linear way movable part 7a is connected to the left end of the linear rod 12 of the sway linear motor 14 by a connector (coupling) 11a.
Are connected by. On the other hand, a coupling 11b is attached to the right end of the linear rod 12,
Gear head 13g that reverses the moving direction over the entire length of
Is attached. Here, the right end of the gear head 13g is connected to the drive shaft 5b of the starboard vibrating blade 4b by a connecting rod 14c, and the movements of the port vibrating blade 4a and the starboard vibrating blade 4b are symmetrical with respect to the hull centerline C-C. It is considered to move to. The linear rod 12 is moved by a gear head 13g called a linear motor 14 and a linear motor 14.
【0013】さらに振動翼の駆動軸5a,5bの前端に
はそれぞれ軸方向に移動可能なガイドローラー16a,
16bが付設され、ガイドローラーの受け台15a,1
5bはそれぞれヨー用リニアウェー18a,18bの可
動部に配設され、ガイドウェー17a,17bに沿って
それぞれ動くことができる。ガイドローラー受け台15
aはレバーリンク21とヨー用コンロッド19aにより
連結され、レバーリンク21の前端はリニアロッド20
の左端にピンジョイントされている。一方、右舷ガイド
ローラー受け台15bはヨー用コンロッド19bに連結
され、リニアロッド20に接続されている。リニアロッ
ド20はギヤヘッド22を介してヨー用リニアモーター
23により駆動される。リニアモーター14,23はモ
ーター配線24a,24bを介してモーター駆動電源2
5a,25bに接続され、モーター駆動電源25a,2
5bは位相制御発振器26に接続されている。スウェー
用リニアモーター14,ヨー用リニアモーター23は位
相制御発振器26により周波数,位相,振幅を制御して
駆動される。Further, at the front ends of the drive shafts 5a and 5b of the vibrating blade, guide rollers 16a, which are respectively movable in the axial direction, are provided.
16b is attached, and is the receiving stand 15a, 1 for the guide roller.
5b are arranged on the movable parts of the yaw linear ways 18a and 18b, respectively, and can move along the guideways 17a and 17b, respectively. Guide roller cradle 15
a is connected by a lever link 21 and a yaw connecting rod 19a, and the front end of the lever link 21 has a linear rod 20.
Is pin-jointed to the left end of. On the other hand, the starboard guide roller cradle 15b is connected to the yaw connecting rod 19b and is connected to the linear rod 20. The linear rod 20 is driven by a yaw linear motor 23 via a gear head 22. The linear motors 14 and 23 are connected to the motor drive power source 2 via the motor wirings 24a and 24b.
5a, 25b connected to the motor drive power supply 25a, 2
5b is connected to the phase control oscillator 26. The sway linear motor 14 and the yaw linear motor 23 are driven by controlling the frequency, phase, and amplitude by the phase control oscillator 26.
【0014】本実施例では、リニアモーター2台の駆動
モーターで2つの振動翼を船体中心線を対称軸として左
右対称的に駆動させることにより、振動翼1台による駆
動時に発生する船体のヨーイング運動を相殺して推進効
率を高める。また、振動翼の運動はスウェー方向の可動
点(竪ピン9a,9b)を支点としてヨーイング運動を
与えスウェーとヨーの運動を機構的に同期して行うので
ある。In this embodiment, two vibrating blades are bilaterally driven by the drive motors of the two linear motors with the center line of the hull as the axis of symmetry, so that the yawing motion of the hull occurring when driven by one vibrating blade. To improve propulsion efficiency. Further, the motion of the vibrating wing is given a yawing motion with the movable point (vertical pins 9a, 9b) in the sway direction as a fulcrum, and the sway and yaw motions are mechanically synchronized.
【0015】なお、このような構造において、ヨー用リ
ニアモーター23により、ヨー用ギヤヘッド22を介し
てヨー用リニアロッド20を左方,右方へ任意に移動す
ることができる。例えば、ヨー用リニアロッド20が左
方へ移動するときは、ガイドローラー16bは同じく左
方へ移動するとともに、レバーリンク21を介してヨー
用コンロッド19a、つまりガイドローラー16aは右
方へ移動へ等距離を左右対称的に移動する。また、ヨー
用リニアロッド20が右方へ移動したときは、ガイドロ
ーラー16bは同じく右方へ移動するとともに、ガイド
ローラー16aは左方へ等距離だけ左右対称的に移動す
ることになる。In such a structure, the yaw linear motor 23 can freely move the yaw linear rod 20 to the left or right via the yaw gear head 22. For example, when the yaw linear rod 20 moves to the left, the guide roller 16b also moves to the left, and the yaw connecting rod 19a, that is, the guide roller 16a, moves to the right via the lever link 21. Move the distance symmetrically. Further, when the yaw linear rod 20 moves to the right, the guide roller 16b also moves to the right, and the guide roller 16a moves to the left symmetrically by the same distance.
【0016】また、スウェー用リニアモーター14が左
方へ移動するときは、スウェー用竪ピン9aは同じく左
方へ移動するとともに、レバーリンク13を介してスウ
ェー用コンロッド14cは右方、つまりスウェー用竪ピ
ン9bは同じく右方へ等距離だけ左右対称的に移動する
ことになる。その結果、左舷駆動軸5aはその前端のガ
イドローラー16aが後端寄りの竪ピン9aの周りに右
動し、その後端寄りの竪ピン9aは前端のガイドローラ
ー16aの周りに左動する。ここで、コンロッド14cの
可動部7b,駆動軸5b,スウェー用ガイドウェー8b
及び竪ピン9bの接続構造は図4に示す通りである。When the sway linear motor 14 moves to the left, the sway vertical pin 9a also moves to the left, and the sway connecting rod 14c moves to the right via the lever link 13, that is, for the sway. The vertical pins 9b also move symmetrically to the right by the same distance. As a result, the port-side drive shaft 5a moves right around the vertical guide pin 16a near the rear end of the guide roller 16a at the front end thereof, and moves leftward around the vertical guide roller 16a near the rear end of the vertical guide pin 16a at the rear end thereof. Here, the movable portion 7b of the connecting rod 14c, the drive shaft 5b, and the sway guideway 8b.
The connection structure of the vertical pins 9b is as shown in FIG.
【0017】このような構造において、リンクメカニズ
ムの全体的運動の自由度の理解を容易にするために、便
宜上、各リニアウェイを省略して図示すると、図3は図
5に示すように簡単化される。ここで、同図において、
後部のリニアロッド12を不動として前部のリニアロッ
ド20を右方へ若干移動すると、図6に示すように、前
部レバーリンク21は破線位置から実線位置に時計方向
へ若干回動し、左舷駆動軸5a,右舷駆動軸5bはそれ
ぞれ破線位置から内側の実線位置に左右対称的に(スウ
ェー量x)+(ヨー角θ)ずつ傾いた位置に来る。な
お、前部リニアロッド20を左方へ移動した場合は、図
示は省略するが、両舷駆動軸5a,5bは破線位置から
それぞれ外側へ左右対称的にx+θずつ傾いた位置に来
る。In such a structure, in order to facilitate understanding of the degree of freedom of the overall movement of the link mechanism, each linear way is omitted for convenience sake, and FIG. 3 is simplified as shown in FIG. To be done. Here, in the figure,
When the front linear rod 20 is moved slightly to the right while the rear linear rod 12 is immovable, the front lever link 21 slightly pivots clockwise from the broken line position to the solid line position as shown in FIG. The drive shaft 5a and the starboard drive shaft 5b respectively come to a position which is symmetrically inclined from the position of the broken line to the position of the inner solid line by (swivel amount x) + (yaw angle θ). When the front linear rod 20 is moved to the left, although not shown, both port drive shafts 5a and 5b come to the position symmetrically inclined outward by x + θ from the broken line position.
【0018】次に、図7に示すように、前部リニアロッ
ド20を不動として後部リニアロッド12を左方へ若干
移動すると、後部レバーリンク13は破線位置から実線
位置に時計方向へ若干回動し、左舷駆動軸5a,右舷駆
動軸5bはそれぞれ破線位置から外側の実線位置に(ス
ウェー量x)+(ヨー角θ)ずつ傾いた位置に来る。な
お、後部リニアロッド12を右方へ移動した場合は、図
示は省略するが、両舷駆動軸5a,5bは左右対称的に
x+θずつ互いに内側へ傾いた位置へ来る。Next, as shown in FIG. 7, when the front linear rod 20 is immovable and the rear linear rod 12 is moved slightly to the left, the rear lever link 13 is slightly rotated clockwise from the broken line position to the solid line position. The port-side drive shaft 5a and the starboard-side drive shaft 5b respectively come to the positions inclined by (the amount of sway x) + (the yaw angle θ) from the position of the broken line to the position of the solid line outside. When the rear linear rod 12 is moved to the right, although not shown, both port drive shafts 5a and 5b are symmetrically moved inward by x + θ inward.
【0019】また、図8に示すように、両駆動軸5a,5
bにスウェー量x=0とし、ヨー角のみを与えることも
できる。すなわち、同図において、前部リニアロッド2
0を左動するとともに、後部リニアロッド12を右動す
ると、前部レバーリンク21,前部連結桿19b,後部レ
バーリンク13,後部連結桿14はそれぞれ破線位置か
ら実線位置へ移動し、左舷駆動軸5a,右舷駆動軸5b
は、実線で示すように、スウェー量x=0としてヨー角
θのみ互いに外側に左右対称的に移動する。Further, as shown in FIG. 8, both drive shafts 5a, 5
It is also possible to set the sway amount x = 0 to b and give only the yaw angle. That is, in the figure, the front linear rod 2
When 0 is moved to the left and the rear linear rod 12 is moved to the right, the front lever link 21, the front connecting rod 19b, the rear lever link 13, and the rear connecting rod 14 are respectively moved from the broken line position to the solid line position, and port-side driven. Shaft 5a, Starboard drive shaft 5b
As shown by the solid line, with the sway amount x = 0, only the yaw angle θ moves laterally symmetrically to each other.
【0020】さらに、図9においては、スウェー量とヨ
ー角との位相を相対的に変える場合を示しており、例え
ば、ヨー用リニアモーター23によりヨー用リニアロッ
ド20及びヨー用コンロッド19bを右方へ移動すると
ともに、スウェー用リニアモーター14によりスウェー
用リニアロッド12を左方へ移動すると、駆動軸5b,
5aはそれぞれ破線位置から実線位置へ移動する。その
結果、左舷翼板4aは微少なスウェー量xL 及びヨー角
θL の範囲、つまり実質的にその場でヨー角を変える運
動を行い、一方、右舷翼板4bは左舷翼板4aよりも若
干大きなスウェー量xr 及びヨー角θr の範囲で破線位
置から実線位置へ移動することとなる。Further, FIG. 9 shows a case where the phase between the sway amount and the yaw angle is relatively changed. For example, the yaw linear motor 23 moves the yaw linear rod 20 and the yaw connecting rod 19b to the right. When the sway linear rod 12 is moved to the left by the sway linear motor 14, the drive shaft 5b,
5a moves from the broken line position to the solid line position. As a result, the port side blade 4a performs a motion that changes the yaw angle in the range of the minute sway amount x L and the yaw angle θ L , that is, substantially on the spot, while the starboard side blade 4b is more than the port side blade 4a. It moves from the broken line position to the solid line position within a range of a slightly larger sway amount x r and yaw angle θ r .
【0021】[0021]
【発明の効果】このような振動翼式推進装置において
は、下記の効果がある。 (1)海中に浮遊するゴミやロープ等の巻き込みよるト
ラブルを避けることができる。 (2)慣用のプロペラーによる人身事故等の危険もな
く、安全性の高い推進装置が得られる。 (3)スウェーとヨーの翼振動の位相を変えるだけで、
前進から後進まで自由に速く変えることができ、慣用の
プロペラーに比べて前後進性能は格段に向上する。 (4)慣用のプロペラー方式では方向制御に舵を必要と
するが、本発明の振動翼式推進方式では振動翼の振動中
心を変えるだけで、舵の作用をも行うことができる。 (5)これにより、安全でかつトラブルが少なく直線的
前後進性能が優れた推進装置が提供できる。 (6)図3において、ヨー角可変手段を両駆動軸の後部
に配設するとともに、スウェー量可変手段を両駆動軸の
前部に配設することもできる。このような配置によって
も、図3の配置におけると実質的に同一のヨー角,スウ
ェー量を各振動翼に与えることができる。 (7)さらに、ロボット機体の横断面形状を図1〜図2
に示した長円形とする代わりに竪長異形長円形とすると
ともに、図1〜図2に示した左右1対の振動翼式推進軸
の代わりに互いに平行する水平翼板を有する上下1対の
振動翼式推進軸を具えた構造を採用することもできる。
このような水中ロボットによれば、図1〜図2に示した
機体を横長異形長円形断面の代わりに竪長異形長円形と
なして、海底の急峻な起伏地形の狭隘な谷間を大きな運
動の自由度をもって機敏かつ容易に移動することが可能
となる。EFFECTS OF THE INVENTION The vibrating blade type propulsion device has the following effects. (1) It is possible to avoid troubles caused by the inclusion of dust and rope floating in the sea. (2) A propulsion device with high safety can be obtained without danger of personal injury due to a conventional propeller. (3) Just change the phase of the sway and yaw wing vibrations,
The speed can be freely changed from forward to reverse, and the forward / backward performance is significantly improved compared to conventional propellers. (4) The conventional propeller system requires a rudder for direction control, but the vibrating blade type propulsion system of the present invention can also perform rudder operation simply by changing the vibration center of the vibrating blade. (5) As a result, it is possible to provide a propulsion device which is safe, has few troubles, and has excellent linear forward / backward traveling performance. (6) In FIG. 3, the yaw angle varying means can be arranged at the rear part of both drive shafts, and the sway amount varying means can be arranged at the front part of both drive shafts. With such an arrangement, the yaw angle and sway amount substantially the same as those in the arrangement shown in FIG. 3 can be given to each vibrating blade. (7) Further, the cross-sectional shape of the robot body is shown in FIGS.
The vertical elliptical shape is replaced with the vertical elliptical shape shown in FIG. 1, and the pair of upper and lower horizontal blades that are parallel to each other are provided instead of the pair of left and right vibrating blade type propulsion shafts shown in FIGS. A structure with a vibrating wing type propulsion shaft can also be adopted.
According to such an underwater robot, the airframe shown in FIGS. 1 and 2 is changed to a vertically deformed oval instead of the horizontally elongated oval cross section, so that a large movement can be performed in a narrow valley of steep undulating topography of the seabed. It is possible to move quickly and easily with freedom.
【0022】要するに請求項1の発明によれば、水中ロ
ボットの機体内部にその前後方向の中心線の左右両側に
適宜間隔で対称的に配設された等長の駆動軸の後端をそ
れぞれゴムシートを貫通して液密に外部水中に突出し、
同各後端にそれぞれ翼型断面を有する竪ひれ状翼板の前
端を固着してなる左右1対の振動翼式推進軸を並設して
なる水中ロボットにおいて、上記両推進軸の同機体内部
の後部,前部にそれぞれ左右対称的に所要のスウェー
量,ヨー角をそれぞれ個別的に与えるスウェー量付与手
段,ヨー角付与手段と、上記両手段を同期的に又は所望
の位相差をもって駆動する位相差可変手段とを具えたこ
とにより、浮遊物,ゴミの巻き込み等による故障がな
く、海洋環境汚染を生せず、急速直線的前後進及び急速
停止機能に優れ、偏平ロボット機体を水平姿勢として潮
流による影響少なく走航することができる安全な水中ロ
ボットの振動翼式推進装置を得るから、本発明は産業上
極めて有益なものである。In short, according to the first aspect of the present invention, the rear ends of the drive shafts of equal length which are symmetrically arranged at appropriate intervals inside the body of the underwater robot on the left and right sides of the longitudinal center line thereof are made of rubber. It penetrates the sheet and projects liquid-tight into the external water,
In a submersible robot in which a pair of left and right vibrating wing type propulsion shafts, which are fixedly attached to the front ends of vertical fin blades each having a wing shape cross section at the rear ends thereof, are provided inside the same body of the propulsion shafts. The sway amount imparting means and the yaw angle imparting means for individually imparting the required sway amount and the yaw angle to the rear portion and the front portion, respectively, are driven synchronously or with a desired phase difference. By including the phase difference variable means, there is no failure due to entrainment of suspended matter and dust, it does not cause marine environmental pollution, it has excellent rapid linear forward and backward movement and quick stop function, and the flat robot body is in horizontal position INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is extremely useful industrially, because a vibrating wing propulsion device for a safe underwater robot that can travel with little influence of tidal current is obtained.
【0023】請求項2の発明によれば、請求項1におい
て、その両推進軸の前部,後部にスウェー量付与手段,
ヨー角付与手段をそれぞれ配設する代わりに、両推進軸
の後部,前部に同スウェー量付与手段,ヨー角付与手段
を配設したことにより、請求項1の発明と実質的に同一
の効果を奏することができるから、本発明は産業上極め
て有益なものである。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the sway amount imparting means is provided at the front and rear portions of both propulsion shafts.
Instead of arranging the yaw angle imparting means respectively, the sway amount imparting means and the yaw angle imparting means are disposed at the rear and front portions of both propulsion shafts, thereby substantially the same effect as that of the invention of claim 1. Therefore, the present invention is extremely useful in industry.
【0024】請求項3の発明によれば、請求項1又は2
において、そのロボット機体の横断面形状を竪長異形長
円形とするとともに、その左右1対の振動翼式推進軸を
上下対称的に配設されそれぞれ互いに平行する水平翼板
とするとともに、同両水平翼板に左右対称的の代わりに
上下対称的にヒービング,ピッチング角をそれぞれ個別
的に与えるヒービング付与手段,ピッチング付与手段
と、上記両手段を同期的に又は所望の位相差をもって駆
動する位相差可変手段とを具えたことにより、請求項
1,2の発明による効果をそれぞれ奏するほか、偏平ロ
ボット機体を鉛直に立てた形で狭隘な海底の起伏地形の
間を容易に移動することができるので、本発明は産業上
極めて有益なものである。According to the invention of claim 3, claim 1 or 2
In addition, the robot body has a lateral cross-sectional shape of a vertically deformed oval shape, and a pair of left and right vibrating blade propulsion shafts are vertically symmetrically arranged to be horizontal blades parallel to each other. A heaving imparting means and a pitching imparting means for individually imparting a heaving and a pitching angle to each other horizontally symmetrically instead of symmetrically to a horizontal blade, and a phase difference for driving the both means synchronously or with a desired phase difference. Since the variable means is provided, the effects of the inventions of claims 1 and 2 can be obtained, and the flat robot body can be easily moved between narrow undulating terrain in a vertically erected form. The present invention is extremely useful industrially.
【図1】本発明の一実施例を備えた水中ロボットを示す
全体側面図である。FIG. 1 is an overall side view showing an underwater robot equipped with an embodiment of the present invention.
【図2】図1の平面図である。FIG. 2 is a plan view of FIG.
【図3】図2のIII 部である振動翼式推進装置のメカニ
ズムを示す全体平面図である。3 is an overall plan view showing the mechanism of the vibrating wing type propulsion device which is the III part in FIG. 2. FIG.
【図4】図3のIV−IV矢視断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 3;
【図5】図3の振動翼のメカニズムの主要リンク機構を
示す平面図である。5 is a plan view showing a main link mechanism of the mechanism of the vibrating blade of FIG. 3. FIG.
【図6】図4において、後部リニアロッドは不動とし
て、前部リニアロッドのみを左右方向に往復動する場合
の運動を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing the movement when only the front linear rod reciprocates in the left-right direction while the rear linear rod is immovable in FIG.
【図7】図4において、前部リニアロッドは不動とし
て、後部リニアロッドのみを左右方向に往復動する場合
の運動を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing the movement when the front linear rod is immovable and only the rear linear rod reciprocates in the left-right direction in FIG.
【図8】図4において、スウェーイングをゼロとして、
ヨーイングのみを行った場合を示す平面図である。FIG. 8 is a graph showing swaying as zero in FIG.
It is a top view showing the case where only yawing is performed.
【図9】図4において、スウェーイングとヨーイングと
を互いに位相をずらせて行った場合の各部材の運動を示
す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing the movement of each member when swaying and yawing are performed with their phases shifted from each other in FIG. 4;
【図10】従来のプロペラー方式の水中ロボットを示す
全体側面図である。FIG. 10 is an overall side view showing a conventional propeller-type underwater robot.
1 水中ロボット 2a,2b 垂直安定翼 3a,3b 水平安定翼 4a 左舷振動翼 4b 右舷振動翼 5a,5b 駆動軸 5A,5B 振動翼駆動装置 6a,6b スウェー用リニアウェー 7a,7b スウェー用リニアウェー可動部 8a,8b スウェー用ガイドウェー 9a,9b 竪ピン 10 連結桿 11a,11b カップリング 12 リニアロッド 13 レバーリンク 13g ギヤヘッド 14 スウェー用リニアモーター 14c コンロッド 15a,15b ガイドローラー受け台 16a,16b ガイドローラー 17a,17b ガイドウェー 18a,18b ヨー用リニアウェー 19a,19b ヨー用コンロッド 20 リニアロッド 21 レバーリンク 22 ヨー用ギヤヘッド 23 ヨー用リニアモーター 24a,24b モーター配線 25a,25b 駆動電源 26 位相制御発振器 27 プロペラー 28 プロペラーガード 29a,29b 水密用ゴム 1 Underwater Robot 2a, 2b Vertical Stabilizer 3a, 3b Horizontal Stabilizer 4a Port Vibratory Wing 4b Starboard Vibratory Wing 5a, 5b Drive Shafts 5A, 5B Vibratory Wing Drive 6a, 6b Swer Linear Way 7a, 7b Swer Linear Way Moving Part 8a , 8b Sway guideways 9a, 9b Vertical pins 10 Connecting rods 11a, 11b Couplings 12 Linear rods 13 Lever links 13g Gearheads 14 Sway linear motors 14c Connecting rods 15a, 15b Guide roller pedestals 16a, 16b Guide rollers 17a, 17b Guides Ways 18a, 18b Linear way for yaw 19a, 19b Connecting rod for yaw 20 Linear rod 21 Lever link 22 Gear head for yaw 23 Linear motor for yaw 24a, 24b Motor wiring 25a, 5b driving power supply 26 a phase controlled oscillator 27 propeller 28 propeller guard 29a, rubber 29b watertight
Claims (3)
の中心線の左右両側に適宜間隔で対称的に配設された等
長の駆動軸の後端をそれぞれゴムシートを貫通して液密
に外部水中に突出し、同各後端にそれぞれ翼型断面を有
する竪ひれ状翼板の前端を固着してなる左右1対の振動
翼式推進軸を並設してなる水中ロボットにおいて、上記
両推進軸の同機体内部の後部,前部にそれぞれ左右対称
的に所要のスウェー量,ヨー角をそれぞれ個別的に与え
るスウェー量付与手段,ヨー角付与手段と、上記両手段
を同期的に又は所望の位相差をもって駆動する位相差可
変手段とを具えたことを特徴とする水中ロボットの振動
翼式推進装置。1. A liquid-tight seal is formed by penetrating a rubber sheet at the rear ends of equal-length drive shafts symmetrically arranged on the left and right sides of the longitudinal centerline of the underwater robot at appropriate intervals. In the underwater robot, in which a pair of left and right vibrating wing type propulsion shafts juxtaposed to the outer water and having front ends of vertical fin blades each having a wing type cross section fixed to the rear ends thereof are juxtaposed, The sway amount imparting means and the yaw angle imparting means for individually and symmetrically supplying the required sway amount and yaw angle to the rear portion and the front portion inside the same body of the shaft, respectively, are synchronized or desired. A vibrating wing type propulsion device for an underwater robot, comprising: a phase difference varying means for driving with a phase difference.
部,後部にスウェー量付与手段,ヨー角付与手段をそれ
ぞれ配設する代わりに、両推進軸の後部,前部に同スウ
ェー量付与手段,ヨー角付与手段を配設したことを特徴
とする水中ロボットの振動翼式推進装置。2. The sway amount imparting means according to claim 1, instead of disposing the sway amount imparting means and the yaw angle imparting means respectively on the front and rear portions of both propulsion shafts. Means and a yaw angle imparting means are provided, and a vibrating wing type propulsion device for an underwater robot.
機体の横断面形状を竪長異形長円形とするとともに、そ
の左右1対の振動翼式推進軸を上下対称的に配設されそ
れぞれ互いに平行する水平翼板とするとともに、同両水
平翼板に左右対称的の代わりに上下対称的にヒービン
グ,ピッチング角をそれぞれ個別的に与えるヒービング
付与手段,ピッチング付与手段と、上記両手段を同期的
に又は所望の位相差をもって駆動する位相差可変手段と
を具えたことを特徴とする水中ロボットの振動翼式推進
装置。3. The robot body according to claim 1 or 2, wherein the robot body has a cross-sectional shape of a vertically deformed oval, and a pair of left and right vibrating blade type propulsion shafts are vertically symmetrically arranged and parallel to each other. In addition to the horizontal blades, the heaving imparting means and the pitching imparting means for individually imparting the heaving and the pitching angles to each other horizontally and vertically symmetrically instead of symmetrically are provided. Alternatively, a vibrating wing type propulsion device for an underwater robot, comprising: a phase difference varying means for driving with a desired phase difference.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31922994A JPH08150997A (en) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | Oscillating hydrofoil type propulsion device for underwater robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31922994A JPH08150997A (en) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | Oscillating hydrofoil type propulsion device for underwater robot |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08150997A true JPH08150997A (en) | 1996-06-11 |
Family
ID=18107854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31922994A Withdrawn JPH08150997A (en) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | Oscillating hydrofoil type propulsion device for underwater robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08150997A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011506173A (en) * | 2007-12-10 | 2011-03-03 | エー.ピー.モーラー−メルスク エー/エス | Fin propulsion device |
| CN109250052A (en) * | 2018-06-28 | 2019-01-22 | 杭州霆舟无人科技有限公司 | More fin torsional wave underwater robots |
| CN110386238A (en) * | 2018-04-19 | 2019-10-29 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | A kind of complete extra large depth ARV underwater robot structure |
| CN115535195A (en) * | 2022-09-27 | 2022-12-30 | 山东大学 | An underwater robot based on bionic swing and propeller hybrid drive and its working method |
| CN116620532A (en) * | 2023-04-06 | 2023-08-22 | 东南大学 | Independently adjustable tail fin roll angle robot fish and its control method |
-
1994
- 1994-11-29 JP JP31922994A patent/JPH08150997A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011506173A (en) * | 2007-12-10 | 2011-03-03 | エー.ピー.モーラー−メルスク エー/エス | Fin propulsion device |
| CN110386238A (en) * | 2018-04-19 | 2019-10-29 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | A kind of complete extra large depth ARV underwater robot structure |
| CN109250052A (en) * | 2018-06-28 | 2019-01-22 | 杭州霆舟无人科技有限公司 | More fin torsional wave underwater robots |
| CN115535195A (en) * | 2022-09-27 | 2022-12-30 | 山东大学 | An underwater robot based on bionic swing and propeller hybrid drive and its working method |
| CN116620532A (en) * | 2023-04-06 | 2023-08-22 | 东南大学 | Independently adjustable tail fin roll angle robot fish and its control method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3983834A (en) | Propulsion system for watercraft and the like | |
| CN112977776B (en) | Motion mode of multi-section combined and wingspan folding underwater robot | |
| CN109649590B (en) | A four-body unmanned boat for integrated wave energy and solar power generation | |
| JP2007276609A (en) | Underwater glider | |
| SE532755C2 (en) | Watercraft and propulsion device for watercraft | |
| CN112591059B (en) | underwater vehicle control method | |
| KR101620884B1 (en) | Underwater glider | |
| BR102015010669A2 (en) | oscillating blade propulsion system and method for controlling movement of an oscillating moving blade | |
| CN108860532A (en) | A kind of omnidirectional's revolution submarine navigation device | |
| US3653349A (en) | Self-propelled semi-submersible drilling rig | |
| IT201900017012A1 (en) | Apparatus for the variation of the operating positions of a hydraulic azimuth thruster positioned at the stern of a motorized boat | |
| JP4814692B2 (en) | Navigation system | |
| CN205632940U (en) | Unmanned ship of hydrofoil of little water plane of stealthy monomer | |
| JPH08150997A (en) | Oscillating hydrofoil type propulsion device for underwater robot | |
| CN1709766A (en) | Buoyancy and thruster dual-drive remote autonomous underwater robot | |
| CN110395369A (en) | A kind of underwater steel construction surface marine growth cleaning robot based on magnet-wheel walking | |
| CN115384743B (en) | Ship propeller and ship | |
| US7226327B2 (en) | Outboard drive for boats | |
| JP2920206B2 (en) | Internally driven flapping thruster | |
| JPH0740886A (en) | Vibratory wing type propelling device for underwater robot | |
| JP2008230439A (en) | Fin thrustor | |
| JP2003231495A (en) | Underwater navigating body with oscillating hydrofoil | |
| CN116373514A (en) | A tracked ROV with dual-mode operation capability | |
| KR102357748B1 (en) | Power transmission module for boat | |
| JPS59190083A (en) | Propulsive force generator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020205 |