[發(fā)明專利]一種全向回轉(zhuǎn)水下航行器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810754600.5
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN108860532A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 秦洪德;劉傳奇;朱仲本;王剛;邢森林;余相
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: B63G8/00
• 分類號: B63G8/00;B63G8/08;B63G8/14
• 代理公司: 合肥國和專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34131
• 代理人: 崔雅麗

本發(fā)明公開了一種全向回轉(zhuǎn)水下航行器，實現(xiàn)對海洋平臺基座的全向巡檢。融合足式行走技術(shù)與浮力姿態(tài)調(diào)節(jié)技術(shù)，設(shè)計一型兼具仿生蟹靈活穩(wěn)定和水下滑翔機能耗低、作業(yè)時間長特點的兩棲機器人。該仿生蟹搭載液壓油浮力調(diào)節(jié)裝置和重心調(diào)節(jié)裝置，通過機械足驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)使機械足合并組成完整的滑翔翼，在浮力和重心周期變化下實現(xiàn)水下滑翔，不僅具備作業(yè)范圍廣，環(huán)境適應(yīng)能力強，運動模式多樣的優(yōu)點，在近海平臺基座巡檢的過程中既可以通過爬行近距離多方位觀測，又可以通過滑翔模式方便的切換作業(yè)地，為近海平臺巡檢具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及運動學(xué)與動力學(xué)領(lǐng)域，涉及一種爬行和滑翔按周期進行變化前 進的水下行走裝置。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的遙控水下機器人(ROV)在水中航行，是目前進行近海平臺基座巡檢 的主要工具，但海底地形崎嶇不平且環(huán)境復(fù)雜多變，存在著大量的淤泥、巖石， 傳統(tǒng)的ROV無法近距離多方位對海底設(shè)施進行巡檢，由于近海海水能見度低， ROV巡檢的準(zhǔn)確性不足；在近海浪和流作用劇烈，其運動性能易受影響；近海海 底有大量的海洋沉積物和海洋生物，ROV在運動過程中螺旋槳和臍帶纜容易被 水草等海洋植物纏繞，影響其巡檢效果。相比于傳統(tǒng)ROV，以多足爬行為主要運 動模式的仿生機器蟹具備緊貼地面運動的能力，可以近距離多方位觀察海底平 臺基座裂紋與腐蝕狀態(tài)，巡檢的準(zhǔn)確性有很大提高，且仿生機器蟹機體形狀扁平， 不受浪和流的影響。

然而近海平臺往往比較分散，間距可達十幾甚至幾十公里，導(dǎo)致仿生機器蟹 作業(yè)地點離散，而其自身攜帶的能量有限，無法支撐仿生機器蟹在作業(yè)地點切換 過程中爬行所消耗的能量，在切換作業(yè)地點時必須借助于母船，增加了作業(yè)成本， 制約了其在近海平臺基座巡檢中的應(yīng)用。

目前，水下滑翔機的技術(shù)已日趨完善，其驅(qū)動系統(tǒng)巧妙地利用了航行時浮力 的變化，將航行器的浮力變換轉(zhuǎn)換為前進驅(qū)動力，從而降低能耗，實現(xiàn)了水下 航行器的長時間水下航行。水下滑翔機的低功耗運動模式為仿生機器蟹轉(zhuǎn)換作 業(yè)地點困難提供了解決方案。水下滑翔機的滑行運動離不開大翼展滑翔翼，仿生 機器蟹可以通過同一套機械結(jié)構(gòu)變形實現(xiàn)步行足與水下滑翔機滑翔翼之間的轉(zhuǎn) 換，使仿生機器蟹與水下滑翔機的結(jié)合成為可能。將水下滑翔機浮力調(diào)節(jié)與重心 調(diào)節(jié)技術(shù)應(yīng)用于仿生機器蟹，通過變形實現(xiàn)爬行和滑翔運動模式的切換。

本發(fā)明融合足式行走技術(shù)與浮力姿態(tài)調(diào)節(jié)技術(shù)，設(shè)計一型兼具仿生蟹靈活 穩(wěn)定和水下滑翔機能耗低、作業(yè)時間長特點的兩棲機器人。該仿生蟹搭載液壓油 浮力調(diào)節(jié)裝置和重心調(diào)節(jié)裝置，通過機械足驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)使機械足合并組成完 整的滑翔翼，在浮力和重心周期變化下實現(xiàn)水下滑翔，不僅具備作業(yè)范圍廣，環(huán) 境適應(yīng)能力強，運動模式多樣的優(yōu)點，在近海平臺基座巡檢的過程中既可以通過 爬行近距離多方位觀測，又可以通過滑翔模式方便的切換作業(yè)地點該項目的探 索研究對于近海平臺巡檢具有重要意義

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，為了達到上述技術(shù)方案的效果，本發(fā)明提供一種解決或部分解 決上述問題的一種全向回轉(zhuǎn)水下航行器：

一種全向回轉(zhuǎn)水下航行器，其特征在于：

全向回轉(zhuǎn)水下航行器包括主體、整流罩、首部螺旋槳推進器，尾部螺旋槳 推進器，防水電機、步進電機、電池、控制系統(tǒng)；

主體包括前部的電機艙、中部的密封艙和尾部的推進艙，前部電機艙后端 和推進艙前端都有軸套，主要是利用軸承的連接原理進行傳動連接，協(xié)同運動， 軸套平行于航行器的軸線；前部電機艙利用橫滾原理通過后端的軸承帶動中軸 實現(xiàn)動力協(xié)同運動，推進艙后端通過力的運動傳動原理帶動軸承傳輸?shù)角岸耍?/p>

整流罩位于主體的最前端，整流罩為半橢球形，采用流線型的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)， 利用魚鰭原理，使航行器旋轉(zhuǎn)更加靈活；整流罩中有涵道，整流罩后端有一個 軸線方向與航行器軸線平行的軸承，軸承與中部密封艙相連；