[發明專利]一種四旋翼微型水下航行器

有效

• 申請號: 201510811577.5
• 申請日: 2015-11-20
• 公開（公告）號: CN105346695B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 項基;裘金婧
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B63H5/08
• 分類號: B63H5/08;B63H5/125
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 徐敏

本發明公開了一種四旋翼微型水下航行器，包括機身、四個雙向推進器以及用于安裝所述雙向推進器的連接件，其特征在于，四個雙向推進器兩臺一組，兩組分別對稱布置在機身的兩側，所有雙向推進器的螺旋槳轉軸相對水平面傾斜布置且產生的推進力具有前進方向上的分力，所有雙向推進器的螺旋槳轉軸相對水平面傾斜角度的大小相等，同組的兩個雙向推進器分布在機身的前后方，兩者的螺旋槳轉軸傾斜方向相反；本發明布置合理，不僅使結構更加穩定，運動更加靈活，還可使航行器直接垂直方向運動即上浮或下潛；整體結構簡單，便于進行小型化和微型化；各模塊都可采用常規產品，無特殊要求，在保證水下航行器自主性的同時，實現了成本低、穩定性高等優點。

技術領域

本發明涉及水下航行機械裝置，特別涉及一種四旋翼微型水下航行器。

背景技術

隨著人口的急劇膨脹，陸上資源越來越匱乏，各國都將經濟中心轉移到海洋。海洋占地表面積七成有余，蘊涵大量人類可持續發展的能源。如何高效安全利用水下資源成為一項難題。與常規的水下航行器比，微型無人水下航行器具有原理簡單、成本低廉、材料易得等特點，是一種重要的河海檢測和探測工具。

目前，微型無人水下航行器的動力方式仍然是單槳或雙漿運行，仍然存在一些需要改進的地方，例如單槳水下航行器在運行過程中穩定性，抗水流干擾能力都需要提高。

為了解決上述問題，有研究者提出了一種水下航行裝置，公開號CN 101475055A的專利文獻公開了一種水下機器人，其包括帶有密封艙室的機身、機身內裝有水下攝像機和用于無線接收導入程序指令的控制系統，該控制系統帶有電機驅動電路，該機身還活動連接有多個動力推進裝置，用于輸出動力的同時，使機身發生角度旋轉。該動力推進裝置為四個，各動力推進裝置均為一連接有一螺旋漿的推進器，其包括一轉向傳動系統和設于該轉向傳動系統內的一動力傳動系統，其中，該動力傳動系統用于動力輸出，該轉向傳動系統用于使機身沿自身軸線旋轉的同時，還可使本體產生各個方向的空間移動。該發明的機器人可以實現一定流速下的水中動力懸停，同時保持一定的上下傾角，以配合實現如檢測作業、科學探險、無人偵查等需要。該水下機器人可以完成水體的溫度、深度、聲納、及水體攝像等工作，具有輕便靈活、工作可靠等優點。

雖然上述結構通過設置多個推進器來提高機器人(航行器)的穩定性，但是在實際使用過程中，通過多個推進器的螺旋槳推動水流進行移動平穩性仍然不好，特別是在上升或是下降過程中，多個推進器通過螺旋槳推動水流產生多個牽引力施加在機身上，影響機身的運行穩定性；并且調整行動方向時，需要調節推進器的螺旋槳轉軸角度，使內部結構復雜，提高制造成本以及后期的維護費用。

發明內容

本發明提供了一種四旋翼微型水下航行器，結構簡單、制造成本低、運行穩定、移動阻力小、移動靈活，可通過水下狹小區域，用于水下探測、水下作業等內容。

一種四旋翼微型水下航行器，包括機身、四個雙向推進器、用于安裝所述雙向推進器的連接件以及控制單元，四個雙向推進器兩臺一組，對稱布置在機身的兩側，所有雙向推進器的螺旋槳轉軸相對水平面傾斜布置且產生的推進力具有前進方向上的分力，同一側的兩個雙向推進器分別設置于機身的前后方，兩者的螺旋槳轉軸傾斜角度大小相同且方向相反。

本發明在水下運行時，所述機身依靠控制四個呈上述放置的雙向推進器正反轉所產生的作用力的合力來實現整個機身的上下、前后、左右移動；由于本本發明將同組的兩個雙向推進器設置成相對反向傾斜，即一個逆時針傾斜，一個順時針傾斜，且傾斜角度的大小相同，從而可以產生在水平方向上合力抵消且產生垂直方向上的合力的目的，從而實現垂直上升或下降，雙向推進器的旋轉方向變化可改變推進力的方向。本發明可以不用調節雙向推進器的螺旋槳轉軸的角度來航行器的運行方向，而是通過調節各雙向推進器的旋轉方向和旋轉速度來調節合力的大小和方向，從而實現整個機身的上下、前后、左右移動。