[發(fā)明專利]應(yīng)用于水下機器人的一體化全方向矢量推進裝置

在審

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• 申請日: 2018-11-14
• 公開（公告）號: CN111186547A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙紅印;陳仲;尹遠;徐會希;曾俊寶;王亞興
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院沈陽自動化研究所
• 主分類號: B63H20/08
• 分類號: B63H20/08
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 汪海

本發(fā)明涉及水下機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種應(yīng)用于水下機器人的一體化全方向矢量推進裝置，包括控制艙、推進組件和天線組件，控制艙內(nèi)設(shè)有驅(qū)動腔，在驅(qū)動腔內(nèi)設(shè)有帶第一推桿的第一驅(qū)動裝置和帶第二推桿的第二驅(qū)動裝置，推進組件包括推進殼體、擺動罩、擺動軸和推進器，推進殼體前端與控制艙后端固連且與所述驅(qū)動腔相通，擺動罩兩側(cè)分別通過第一鉸軸螺釘與推進殼體相連，擺動軸兩側(cè)分別通過第二鉸軸螺釘與擺動罩相連，且所述第一鉸軸螺釘連線和第二鉸軸螺釘連線呈十字交叉狀，第一推桿端部與擺動罩鉸接，第二推桿端部與擺動軸鉸接，擺動軸與推進器固連，天線組件垂直設(shè)于控制艙上。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、能源利用率高、反應(yīng)迅速且操縱控制簡單。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水下機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種應(yīng)用于水下機器人的一體化全方向矢量推進裝置。

背景技術(shù)

海洋蘊藏著大量的自然資源，是支持人類可持續(xù)發(fā)展的寶貴財富。自主水下機器人(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)是一種非常重要的海洋資源勘探開發(fā)工具，可用于深水觀測、救助打撈、水下工程維修、海洋石油開發(fā)、海軍軍事建設(shè)等各種水下作業(yè)，隨著人們對海洋開發(fā)越來越重視，世界各國都在大力開展AUV技術(shù)研究。

AUV要在有限空間內(nèi)攜帶充足的能源用于維持推進系統(tǒng)和其他設(shè)備的正常工作，為提高能源利用率，有必要對操縱性方案進行精細化設(shè)計，另外海洋環(huán)境復(fù)雜多變，AUV在受到外界擾動時必須具備一定的穩(wěn)定性以回到擾動前的狀態(tài)，穩(wěn)定性差的AUV如通過頻繁操舵控制航行姿態(tài)，會增加系統(tǒng)能耗，并且AUV在做海底跟蹤航行或遇到障礙物時，還要求具備良好的機動性，以便快速調(diào)整狀態(tài)進行地形跟蹤或避障。

目前AUV的推進方式中以螺旋槳推進最為普遍，為實現(xiàn)AUV空間多自由度運動，現(xiàn)有技術(shù)中主要采用兩種設(shè)計方式：多推進器矢量布置和單推進器+舵翼組合，其中多推進器矢量布置形式增加了機械系統(tǒng)的復(fù)雜性，增大了協(xié)調(diào)控制難度，提高了成本，并且部分輔助推進器在正常航行的大部分時間里都長時間閑置不用，造成資源浪費，而單推進器+舵翼組合的方式則需使舵板尺寸滿足一定要求，這會導(dǎo)致航行阻力增加，不僅影響AUV的航行效率，而且舵板的操縱能力只在航速較高時才有效，低速狀態(tài)下AUV的機動能力很差。另外還有一些水下機器人采用三自由度并聯(lián)式(3-RPS)矢量推進方式，其機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占用空間大并存在冗余自由度，而且存在控制相對繁瑣、各方向容易發(fā)生干涉、反應(yīng)不夠迅速、不利于維修等缺點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于水下機器人的一體化全方向矢量推進裝置，結(jié)構(gòu)簡單、能源利用率高、反應(yīng)迅速且操縱控制簡單。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種應(yīng)用于水下機器人的一體化全方向矢量推進裝置，包括控制艙、推進組件和天線組件，所述控制艙內(nèi)設(shè)有驅(qū)動腔，在所述驅(qū)動腔內(nèi)設(shè)有第一驅(qū)動裝置和第二驅(qū)動裝置，且所述第一驅(qū)動裝置設(shè)有可往復(fù)移動的第一推桿，所述第二驅(qū)動裝置設(shè)有可往復(fù)移動的第二推桿，所述推進組件包括推進殼體、擺動罩、擺動軸和推進器，所述推進殼體前端與所述控制艙后端固連且內(nèi)部與所述驅(qū)動腔相通，所述擺動罩兩側(cè)分別通過第一鉸軸螺釘與所述推進殼體相連，所述擺動軸兩側(cè)分別通過第二鉸軸螺釘與所述擺動罩相連，且所述第一鉸軸螺釘連線和第二鉸軸螺釘連線呈十字交叉狀，所述第一推桿端部與所述擺動罩鉸接，所述第二推桿端部與所述擺動軸鉸接，所述擺動軸與所述推進器固連，天線組件垂直設(shè)于所述控制艙上。

所述第一驅(qū)動裝置和第二驅(qū)動裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，均包括推桿密封艙、絲母、推桿驅(qū)動組件和外筒，推桿驅(qū)動組件設(shè)置于外筒中，所述推桿驅(qū)動組件前端設(shè)有法蘭，推桿密封艙固設(shè)于所述法蘭上，推桿驅(qū)動組件的輸出軸為絲杠且穿過所述法蘭后伸入至所述推桿密封艙中，在所述絲杠上套裝有絲母，第一推桿或第二推桿后端伸入至對應(yīng)的推桿密封艙內(nèi)并與該推桿密封艙內(nèi)的絲母固連。

所述外筒后端設(shè)有內(nèi)部帶通孔的穿艙件。