[發明專利]一種水下機器人浮沉裝置和浮沉方法

有效

• 申請號: 201810029531.1
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108177748B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 錢雪松;何鋼
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: B63G8/14
• 分類號: B63G8/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 丁濤

1.一種水下機器人浮沉裝置，其特征在于：包括水下機器人（1）、活塞和活塞桿組件（2）、驅動電機（3）、螺桿體（4）、螺桿密封件（5）、缸筒組件（6）、充氣閥（7）及活塞密封件（8）；

所述活塞和活塞桿組件（2）包括活塞桿筒（2-1）、活塞（2-2）、活塞桿底板（2-3）、活塞桿內腔（2-4）和活塞桿內腔導向槽（2-5），活塞（2-2）設置在活塞桿筒（2-1）的上端，活塞（2-2）的外周開設有密封件溝槽，活塞桿底板（2-3）與活塞桿筒（2-1）的下端緊密連接，活塞桿內腔導向槽（2-5）對稱開設在活塞桿筒（2-1）的左右內壁上，活塞桿筒（2-1）、活塞（2-2）和活塞桿底板（2-3）組裝成活塞和活塞桿組件（2）；所述驅動電機（3）的左端包括驅動電機軸（3-1）；所述螺桿體（4）的下端設置有螺桿凸臺（4-1），螺桿凸臺（4-1）的內部開設有軸孔（4-3），螺桿體（4）的上部為螺桿（4-2）；所述缸筒組件（6）包括缸筒下法蘭（6-1）、缸筒（6-2）、缸筒上端蓋（6-3）、螺紋套（6-4）、導向塊（6-5）和缸筒內腔（6-6），缸筒上端蓋（6-3）開設有充氣閥安裝孔（6-7），充氣閥安裝孔（6-7）的下端和缸筒內腔（6-6）相連通，螺紋套（6-4）可靠連接在缸筒上端蓋（6-3）的下部，螺紋套（6-4）的下端左右兩側對稱安裝有導向塊（6-5）；所述螺桿體（4）下端的螺桿凸臺（4-1）安裝在活塞桿底板（2-3）的軸孔內，螺桿體（4）上部的螺桿（4-2）旋轉擰入螺紋套（6-4）內，螺桿（4-2）和螺紋套（6-4）之間形成螺紋傳動，螺桿凸臺（4-1）和活塞桿底板（2-3）的軸孔之間安裝有螺桿密封件（5）；所述驅動電機（3）安裝在活塞桿底板（2-3）的下部，驅動電機軸（3-1）插入螺桿凸臺（4-1）內部的軸孔（4-3）內，并通過鍵相互連接；所述活塞（2-2）的外周安裝有活塞密封件（8），活塞（2-2）和活塞密封件（8）一起安裝在缸筒內腔（6-6）中，并與缸筒（6-2）的內壁之間形成滑動配合，螺紋套（6-4）左右兩側的導向塊（6-5）分別插入活塞桿內腔導向槽（2-5）內，缸筒組件（6）相對于活塞和活塞桿組件（2）能夠實現上下移動；所述充氣閥（7）通過充氣閥安裝孔（6-7）安裝在缸筒上端蓋（6-3）上；當各零部件完成相互裝配連接后，通過充氣閥（7）向缸筒內腔（6-6）及活塞桿內腔（2-4）充入壓力氣體。

2.一種水下機器人浮沉方法，其特征在于利用權利要求1所述的裝置，包括如下步驟：

（1）、首先控制驅動電機（3）實現順時針旋轉，通過驅動電機軸（3-1）帶動螺桿體（4）實現順時針旋轉，由于螺桿（4-2）和螺紋套（6-4）之間存在螺紋傳動關系，推動缸筒組件（6）相對于活塞和活塞桿組件（2）向上移動，并到達最高位置，水下機器人浮沉裝置形成最大體積，水下機器人進入水中后，產生最大的浮力，水下機器人在這個浮力的作用下，漂浮在水面上；

（2）、當水下機器人下沉時，此時水下機器人在浮力的作用下，漂浮在水面上，首先控制驅動電機（3）實現逆時針旋轉，驅動電機（3）通過驅動電機軸（3-1）帶動螺桿體（4）一起實現逆時針旋轉，由于螺桿（4-2）和螺紋套（6-4）之間存在螺紋傳動關系，帶動缸筒組件（6）相對于活塞和活塞桿組件（2）向下移動，水下機器人浮沉裝置的體積逐步減小，當水下機器人浮沉裝置所產生的浮力小于水下機器人的總重量時，水下機器人及水下機器人浮沉裝置一起實現下沉，其下沉的位置和速度通過驅動電機（3）進行控制；

（3）、當水下機器人需要上浮時，此時水下機器人處于水下，需要實現上浮時，控制驅動電機（3）實現順時針旋轉，通過驅動電機軸（3-1）帶動螺桿體（4）實現順時針旋轉，由于螺桿（4-2）和螺紋套（6-4）之間存在螺紋傳動關系，推動缸筒組件（6）相對于活塞和活塞桿組件（2）向上移動，水下機器人浮沉裝置的體積逐步增大，當水下機器人浮沉裝置所產生的浮力大于水下機器人的總重量時，水下機器人及水下機器人浮沉裝置一起實現上浮，其上浮的位置和速度通過驅動電機（3）進行控制。