[發明專利]可變形太陽能水下機器人及控制方法

有效

• 申請號: 201410000093.8
• 申請日: 2014-01-02
• 公開（公告）號: CN103754341A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 王志東;竇京;周玉龍;凌宏杰;李洋;吳娜;凌杰;付佳
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B63G8/08
• 分類號: B63G8/08;B63G8/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種可變形太陽能水下機器人，其特征是，包括主體、浮力調節裝置以及左右對稱安裝于主體兩側的一對伸縮驅動裝置、一對上伸縮套筒、一對下伸縮套筒和主艙體兩側的一對側艙體，所述側艙體下側設置兩個沿側艙體縱向排列的萬向輪；所述主體包括導流罩、主艙體、固定尾翼、縱向推進器、垂向推進器、橫向推進器、水下攝像機、避碰聲吶、掃描聲吶、主電子艙、電池艙、副電子艙、水聲通訊裝置和GPS與無線通訊裝置，透明的導流罩安裝于主艙體前端，導流罩前端裝有避碰聲吶，導流罩下部裝有掃描聲吶，導流罩內裝有水下攝像機；各推進器均為電機驅動的螺旋槳推進器，包括縱向推進器、一對垂向推進器和一對橫向推進器，縱向推進器設置在主艙體尾部，一對垂向推進器和一對橫向推進器分別沿主艙體中軸線對稱設置在主艙體內；縱向推進器為導管螺旋槳，縱向推進器軸線位于主艙體中軸線上，縱向推進器軸線、一對垂向推進器軸線和一對橫向推進器軸線互相垂直；所述浮力調節裝置安裝于主艙體中段上部，包括密封的且具有固定容積的耐壓液艙、高壓液泵、密封的且具有可變浮容積的外皮囊，所述外皮囊設置在主艙體上側內，耐壓液艙設置在主艙體下側內，連接外皮囊和耐壓液艙的高壓液泵設置在外皮囊和耐壓液艙之間；內部裝有大容量充電電池的電池艙位于主艙體中段下部，副電子艙位于主艙體尾段，其內裝有檢測傳導率、水溫度和水深度的CTD傳感器和慣性導航裝置；所述伸縮驅動裝置對稱設置在主艙體外側的一對上伸縮套筒與一對下伸縮套筒之間，包括電動推桿、中部交叉鉸接的兩根伸縮臂、固定內盒和可動外盒，所述固定內盒固定在主艙體的矩型凹槽內，電動推桿一端與一根伸縮臂一端鉸接后與固定內盒縱向可移動連接，電動推桿另一端與另一根伸縮臂中部滑動連接，一根伸縮臂另一端與可動外盒一端鉸接；另一根伸縮臂一端與固定內盒一端鉸接，另一根伸縮臂另一端與可動外盒另一端可移動連接；上伸縮套筒外側設有可收放的太陽能電池板。

2.????如權利要求1所述的可變形太陽能水下機器人，其特征是，主艙體錐型尾段外周面上設有成十字型的尾翼，一對橫向推進器分別設置在主艙體中部的兩個平行且垂直于主艙體軸線的橫向導流通道內。

3.????如權利要求2所述的可變形太陽能水下機器人，其特征是，上側的尾翼內設有水聲通訊裝置和GPS與無線通訊裝置。

4.如權利要求1所述的可變形太陽能水下機器人，其特征是，所述上伸縮套筒或下伸縮套筒均由橫截面逐個縮小、且彼此套合的多節矩型套管連接而成，所述矩型套管內端設有外翻邊，矩型套管外端設有內翻邊，相鄰兩節矩型套管的內翻邊和外翻邊彼此扣合；主艙體兩側通過對稱設置的上伸縮套筒、下伸縮套筒與外側的側艙體活動連接；主艙體兩側的上伸縮套筒和下伸縮套筒外移側艙體展開時，主艙體與側艙體成扁平狀；主艙體兩側的上伸縮套筒和下伸縮套筒收納側艙體時，主艙體與側艙體收納成魚雷型。

5.如權利要求1或4所述的可變形太陽能水下機器人，其特征是，所述上伸縮套筒的每節矩型套管上側均設有太陽能電池板。

6.????一種如權利要求1所述的可變形太陽能水下機器人的運行方法，其特征是，包括以下步驟：

1)下水時，收成魚雷型的主艙體與側艙體處于上浮的正浮力狀態；啟動高壓液泵，使得浮力調節裝置的外皮囊內的儲存液體容積與耐壓液艙儲存液體容積發生變化，主艙體與側艙體處于下沉的零浮力狀態，收納成魚雷型的主艙體與側艙體下潛到達目標深度；通過水下攝像機、掃描聲吶、CTD傳感器和慣性導航裝置獲取各種傳感信息，在水下水聲通訊范圍內，通過水聲通訊裝置和水面操控臺進行信息交換；在水下水聲范圍外，按照預編程沿規劃路徑運動，各種信息可以記錄存儲在主電子艙的主控模塊內；避碰聲吶、慣性導航裝置進行導航；

2）操縱縱向推進器、一對垂向推進器和一對橫向推進器的不同組合運動，進行高機動浮游作業，接近目標壁面；調整收納成魚雷型的主艙體與側艙體的姿態，使側艙體下的萬向輪貼近目標壁面；正向啟動電動推桿外伸，伸縮臂帶動上伸縮套筒和下伸縮套筒展開，主艙體與側艙體成扁平狀；操縱縱向推進器、一對垂向推進器和一對橫向推進器的不同組合運動，推動四個萬向輪載著扁平狀的主艙體與側艙爬壁；

3）爬壁結束后關閉縱向推進器、一對橫向推進器和一對垂向推進器，反向啟動電動推桿，伸縮臂帶動主艙體兩側的上伸縮套筒和下伸縮套筒收納側艙體，主艙體與側艙體收納成魚雷型，慣性導航裝置所測數據表明主艙體與側艙體姿態穩定后，控制主艙體與側艙體浮游作業；

4）需補充電源時，啟動浮力調節裝置，使收成魚雷型的主艙體與側艙體上浮至水面，伸縮臂推動上伸縮套筒和下伸縮套筒展開，主艙體兩側伸縮臂的各節扣合的矩型套管展開，上伸縮套筒各矩型套管上的太陽能電池板展開后在陽光下充電，并將電能輸入電池艙內的充電電池中。