本發(fā)明涉及水下機(jī)器人設(shè)備，具體為一種可控制水下機(jī)器人。

背景技術(shù)：

水下機(jī)器人廣泛應(yīng)用于水下調(diào)查作業(yè)、海洋環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域，通常依托水下機(jī)器人搭載的各種設(shè)備來完成既定的任務(wù)，不同的任務(wù)對水下機(jī)器人的運動特性有著不同的要求。

通常水下機(jī)器人在作業(yè)時，需要在大范圍不同深度的水下進(jìn)行移動，這種在同一水深層面的大范圍運動以及不同深度的靈活調(diào)節(jié)，需要水下機(jī)器人具備多個自由度運動自動控制的能力，再加上水下環(huán)境惡劣，水流復(fù)雜，進(jìn)一步對水下機(jī)器人運動狀態(tài)的自動調(diào)整能力提出了要求。

現(xiàn)有的水下機(jī)器人，在姿態(tài)穩(wěn)定性以及姿態(tài)自主控制方面存在一些問題。對于采用回轉(zhuǎn)體形主體的水下機(jī)器人，在水下容易產(chǎn)生橫搖，且縱向穩(wěn)定性也不容易得到保證，抗干擾能力較弱；而對于非回轉(zhuǎn)體形主體的水下機(jī)器人，外形設(shè)計存在缺陷，使水下航行阻力太大，而且，其運動控制裝置往往過于復(fù)雜，不易操控，成本較高。

另外，目前一些水下機(jī)器人采用驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動絲桿或螺桿旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而通過驅(qū)動重塊縱向移動的重心調(diào)節(jié)方式來改變水下機(jī)器人的縱向重心位置，使水下機(jī)器人實現(xiàn)俯仰或升沉運動，這種重心調(diào)節(jié)方式存的問題為：

一方面，絲桿或螺桿旋轉(zhuǎn)通過螺紋驅(qū)動重塊移動，旋轉(zhuǎn)阻力太大，需要電機(jī)輸出軸產(chǎn)生很大的扭矩，重心調(diào)節(jié)不靈活，不方便，對電機(jī)損耗大；另一方面，絲桿或螺桿的旋轉(zhuǎn)運動對水下機(jī)器人的橫穩(wěn)性不利。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出了一種外形合理、結(jié)構(gòu)簡單、控制方便的可控制水下機(jī)器人。

能夠解決上述技術(shù)問題的可控制水下機(jī)器人，其技術(shù)方案包括流線型主體，所不同的是

1、所述主體為非回轉(zhuǎn)體，主體前部的橫向尺寸小于主體后部的橫向尺寸，橫向面內(nèi)，主體中部的尺寸大于左、右對稱的兩側(cè)部。

2、所述主體中部內(nèi)按前、中、后位置分別設(shè)有重心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、動力電池組和設(shè)備倉，主體的兩側(cè)部內(nèi)分別設(shè)有浮力艙，左、右浮力艙外側(cè)分別開設(shè)有水流通道，所述水流通道的進(jìn)水口向前通出主體的側(cè)部，水流通道的出水口向后通出主體的后部。

3、所述重心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括按前、后位置設(shè)置的重塊和直線電機(jī)，所述重塊以滾動的方式設(shè)于前、后向的槽道中，所述直線電機(jī)前、后伸縮的輸出軸通過推拉桿連接重塊。

4、各水流通道的出水口均設(shè)有螺旋推進(jìn)器。

進(jìn)一步、所述推拉桿的前端與重塊上之間通過水平軸銷鉸裝，推拉桿的后端與直線電機(jī)的輸出軸之間通過軸套連接。

更進(jìn)一步、所述重塊設(shè)為方體狀，所述槽道設(shè)計為匹配的方形槽，重塊的四面(上、下、左、右)與槽道的對應(yīng)槽面間設(shè)有滾動副。

為使?jié)撔衅椒€(wěn)，所述主體的后部設(shè)有垂直狀尾翼。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明可控制水下機(jī)器人外形結(jié)構(gòu)合理(具備流線型外形的非回轉(zhuǎn)體主體)，外表面沒有過多的附屬裝置，較為光潔齊整，潛行時有利于降低水阻力。

2、本發(fā)明的穩(wěn)定性得到提升，主體具備一定的橫向尺寸，將重量集中布置在中間，適當(dāng)布置浮力艙的位置(將浮力艙布置在主體兩側(cè))，使水下機(jī)器人具備較好的橫穩(wěn)性。

3、本發(fā)明控制機(jī)構(gòu)簡單，只需通過一個直線電機(jī)即可驅(qū)動重塊前、后移動，且直線電機(jī)的輸出軸為前、后方向伸縮，克服了由絲桿或螺桿的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為重塊直線運動的不足，能靈活方便的調(diào)節(jié)重心位置而實現(xiàn)俯仰運動；重塊與推拉桿鉸接，便于推動重塊時適應(yīng)一定的振動，避免固定接觸產(chǎn)生干涉，主體后部兩側(cè)設(shè)置螺旋槳推進(jìn)器，既可提供前向推進(jìn)力，也可用于實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。

4、本發(fā)明控制效率高，重塊于槽道內(nèi)以滾動方式移動，減小了移動時的摩擦，直線電機(jī)能輕松驅(qū)動重塊前、后移動，減小了直線電機(jī)所需功率，且能快速改變前、后方向的重心位置，使水下機(jī)器人產(chǎn)生俯仰動作，實現(xiàn)快速調(diào)節(jié)深度。

5、本發(fā)明的螺旋槳推進(jìn)器布置在水流通道內(nèi)，具有穩(wěn)定的水流來源，提高了推進(jìn)效率，使得本水下機(jī)器人具備快速改變運動姿態(tài)的能力，靈活性較強(qiáng)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖(俯視)。

圖2為圖1實施方式的后視圖。

圖3為圖1實施方式中的a-a剖示圖。

圖4為圖1實施方式中重心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖號標(biāo)識：1、主體；2、重心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；3、動力電池組；4、設(shè)備倉；5、浮力艙；6、水流通道；7、重塊；8、直線電機(jī)；8-1、輸出軸；9、槽道；10、推拉桿；11、螺旋推進(jìn)器；12、滾輪；13、軸套；14、軸銷；15、尾翼。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖所示實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明可控制水下機(jī)器人，包括流線型主體1(非回轉(zhuǎn)體)，所述主體1前部的橫向尺寸小于主體1后部的橫向尺寸，于橫向面內(nèi)，主體1中部的尺寸大于左、右對稱的兩側(cè)部，主體1的前部呈尖狀，主體1的后部為平端面，如圖1所示。

于主體1中部內(nèi)，前、中、后的位置上分別設(shè)有重心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2、動力電池組3和設(shè)備倉4，主體1的兩側(cè)部內(nèi)(靠近中部)分別設(shè)有浮力艙5，左、右浮力艙5外側(cè)的主體1內(nèi)分別開設(shè)有水流通道6，左、右水流通道6的進(jìn)水口向前分別通出主體1的左、右側(cè)部，左、右水流通道6的出水口向后分別通出主體1的后部，各水流通道6的出水口內(nèi)均設(shè)有通過支架固定安裝的螺旋推進(jìn)器11(由水密電機(jī)和螺旋槳構(gòu)成)，所述水密電機(jī)由動力電池組3提供電力，主體1的后部中央(設(shè)備倉4上方)設(shè)有垂直狀尾翼15，如圖1、圖2所示。

所述重心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2包括前、后而置的重塊7和直線電機(jī)8，所述重塊7為立方體狀鐵塊(其重量應(yīng)滿足當(dāng)重塊的前、后位置改變時，機(jī)器人重心的位置明顯變化)，重塊7可前、后移動地置于與其匹配的方形槽道9中，重塊7的上、下、左、右面與槽道9的對應(yīng)槽面之間通過滾動副安裝，所述滾動副包括安裝于重塊7上的滾輪12和開設(shè)于槽道9上的輪溝；所述重塊7和直線電機(jī)8的輸出軸8-1之間通過推拉桿10連接，具體為：所述推拉桿10的前端與重塊7的后部端面的支座通過水平的軸銷14鉸連，推拉桿10的后端通過軸套13與直線電機(jī)8的輸出軸8-1連接，推拉桿10的后端、直線電機(jī)8的輸出軸8-1均插裝于軸套13內(nèi)并由穿插的插銷固定位置，直線電機(jī)8也由動力電池組3提供電力，如圖1、圖3、圖4所示。

所述主體1內(nèi)還設(shè)有控制電路板，用以控制直線電機(jī)8的輸出軸8-1的伸出長度和螺旋推進(jìn)器11的水密電機(jī)的轉(zhuǎn)速，所述直線電機(jī)8的輸出軸8-1的最大行程為200mm。

本發(fā)明的運行方式為：

1、調(diào)整機(jī)器人在水中的受力平衡，使其處于正浮狀態(tài)，該狀態(tài)為水下機(jī)器人所處的初始狀態(tài)，在該狀態(tài)下，重塊7處于槽道9的中間位置，即初始狀態(tài)下直線電機(jī)8的輸出軸8-1向前伸出一定的長度。

2、左、右螺旋槳推進(jìn)器11驅(qū)動水下機(jī)器人前進(jìn)或倒退。

3、控制直線電機(jī)8的輸出軸8-1進(jìn)一步伸出或縮回，帶動重塊7往前或往后移動，使水下機(jī)器人的重心向前或向后改變而實現(xiàn)俯仰運動，進(jìn)而改變潛行深度。

4、通過控制左、右螺旋槳推進(jìn)器11推力的大小和方向，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向運動。