[發明專利]一種依靠浮力驅動滑行的水下機器人

有效

• 申請號: 200610046471.1
• 申請日: 2006-04-29
• 公開（公告）號: CN101062714A
• 公開（公告）日: 2007-10-31
• 發明（設計）人: 俞建成;張奇峰;張艾群;李碩;唐元貴
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: B63G8/00
• 分類號: B63G8/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司
• 代理人: 許宗富;周秀梅

技術領域

本發明屬于海洋環境監測領域，具體涉及一種可用于大范圍海洋監測、依靠浮力驅動滑行的水下機器人。

背景技術

目前，廣泛應用于海洋監測的水下監測平臺主要有浮標、潛標、調查船以及螺旋槳推進水下機器人，這些水下監測平臺具有各自的優點，同時也存在一些不足之處。浮標可實現較大范圍海洋監測作業，但是，由于浮標沒有航行驅動裝置，因此無法根據監測需求將浮標控制在指定區域。潛標可實現垂直剖面的監測，但是，當潛標布放后，其位置通常保持不變，只能完成定點監測作業，無法根據監測需要靈活改變監測位置。調查船或螺旋槳推進水下機器人進行海洋監測需要消耗大量的人力、物力和財力，因此，其作業周期不能太長，作業費用也相當昂貴。由于當前上述水下監測平臺技術手段的限制，使得對海洋環境在空間、時間監測密度上還不能完全滿足海洋科學研究的需要。

發明內容

為了克服現有技術中無法根據監測需求將浮標控制在指定區域或靈活改變潛標的監測位置、成本高、不能在空間、時間監測密度上滿足海洋科學研究需要的不足，本發明的目的是提供一種能有效提高海洋監測的空間、時間密度，大量、大范圍推廣應用、滿足當前海洋監測需要、成本低的水下監測用的依靠浮力驅動滑行的水下機器人，用以提高海洋監測能力。

為了實現上述目的，本發明技術方案如下：為驅動裝置完全內置的總體結構，包括艉錐體、平行中體、水平滑翔翼、橫滾角調節裝置、俯仰角調節裝置、艏部傳感器組件、艏部、電子控制艙段、電機驅動器、浮力調節裝置、無線數字傳輸電臺、垂直穩定翼和應急處理裝置，其中：垂直穩定翼與艉錐體固連，浮力調節裝置通過其固定架與艉錐體和平行中體固連；無線數字傳輸電臺安裝在浮力調節裝置的固定架上；水平滑翔翼通過水平翼固定環在外部與平行中體固連；俯仰角調節裝置通過其固定架與半球體狀艏部和平行中體固連；電子控制艙段兩端通過固定架分別與橫滾角調節裝置和仰角調節裝置連接；電機驅動器安裝在橫滾角調節裝置中的固定架上，分別與橫滾角調節裝置中的橫滾直線步進電機、俯仰調節裝置中的俯仰調節直線步進電機、所述浮力調節裝置中的浮力調節直線步進電機電連接；艏部傳感器組件安裝在與半球體狀艏部里；應急處理裝置與浮力調節裝置的固定架相連；

其中橫滾角調節裝置、俯仰角調節裝置、電子控制艙段、電機驅動器、浮力調節裝置、無線數字傳輸電臺和應急處理裝置分別位于平行中體中；

所述橫滾角調節裝置由橫滾直線步進電機、橫滾調節質量塊和橫滾調節裝置固定架組成，由電機驅動器驅動的橫滾直線步進電機與橫滾調節裝置固定架固連，橫滾調節質量塊安裝在橫滾直線步進電機的輸出軸上；所述俯仰角調節裝置由俯仰調節直線步進電機、俯仰調節電池組和俯仰調節裝置固定架組成，由電機驅動器驅動的俯仰調節直線步進電機安裝在俯仰調節裝置固定架上，俯仰調節電池組安裝在俯仰調節直線步進電機的輸出軸上，作為俯仰調節質量塊，同時與電機驅動器和電子控制艙段中的電源設備電路板電連接；所述艏部傳感器組件安裝半球體狀艏部里，由測量傳感器組成，與電子控制艙段中的電源設備電路板電連接；所述電子控制艙段包括控制計算機、電源設備電路板和GPS定位模塊，一起構成控制部分；所述浮力調節裝置由活塞、油缸、浮力調節皮囊、浮力調節直線步進電機和浮力調節裝置固定架組成，油缸通過活塞與由電機驅動器驅動的浮力調節直線步進電機相連，位于艉錐體中的浮力調節皮囊與油缸出油口固定連接；所述油缸和浮力調節直線步進電機安裝在浮力調節裝置固定架上；所述應急處理裝置由拋載質量塊、支撐銷、支撐彈簧和電磁鐵組成，拋載質量塊通過支撐銷與電磁鐵相連接，支撐彈簧套接在支撐銷外，電磁鐵安裝在浮力調節裝置固定架，與電子控制艙段中的電源設備電路板電連接；所述支撐銷抵接在拋載質量塊的凹槽里；所述垂直穩定翼的頂部安裝有天線盒。

本發明具有以下優點：

本發明將浮標、潛標技術與現有水下機器人技術相結合，為一種無外置執行機構的新型水下機器人。它可實現低成本、大范圍可控的海洋監測作業，同時具有浮標和潛標的監測能力，可以實現水平剖面和垂直剖面的監測作業，實時接收發送各類通信數據。通過內置驅動裝置，可實現滑翔運動和空間回轉運動，能夠根據監測作業需要滑行到指定區域。具有以下特點：

1.本發明采用水平滑翔翼和垂直穩定翼，通過俯仰角調節裝置和橫滾角調節裝置的控制，將浮力調節裝置提供的驅動浮力轉換為航行控制驅動力，從而實現航行控制，依靠浮力驅動滑行；與現有技術中所采用的浮標和潛標監測平臺相比，本發明可以根據監測需要航行到指定區域，靈活改變監測位置，具有更強的機動性和靈活性；