[發明專利]一種噴射泵與舵機混合驅動的水下機器人

在審

• 申請號: 201910037392.1
• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN109665079A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 胡橋;尹盛林;王朝暉;魏昶;劉鈺;趙振軼;王知雨;丁明杰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B63G8/00
• 分類號: B63G8/00;B63H1/36;B63H11/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種噴射泵與舵機混合驅動的水下機器人，包括艙體、噴射泵推進機構與舵機關節擺動推進機構；艙體內部分為上下兩部分，單片機控制板設置在艙體上半部分，沉浮調節機構分布在艙體下半部分；單片機控制板用于實現水下機器人的整體運動控制；沉浮調節機構用于使水下機器人在水中上浮或下潛；噴射泵推進機構分布在艙體的底部，能夠產生前進的推力實現快速起動和高速巡航；舵機關節擺動推進機構設置在艙體的后端，能夠產生推力實現水下機器人的直行、轉彎、上浮下潛運動。具有良好的機動性和寬廣的游速覆蓋范圍，能夠滿足多功能的水下任務需求，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于水下機器人技術領域，具體涉及一種噴射泵與舵機混合驅動的水下機器人。

背景技術

隨著國家海洋戰略推進，水下機器人在海洋生物研究、海底資源探測以及海洋軍事任務等軍民兩用領域得到了廣泛的應用。水下機器人可分為有纜水下機器人和無纜水下機器人兩類，有纜水下機器人采用電纜與機器人進行通信，其工作范圍受到電纜的限制，無法脫離水面基站的控制實現自主航行；另一種是無纜水下機器人，其具有體積小，運動靈活，機動性能好等優點，能夠適應水下復雜多變的環境，因此無纜機器人可用于執行海底管道鋪設、水下設備維護、海底掃雷、海洋軍事偵察等復雜的民用和軍事水下任務。

無纜水下機器人可分為傳統的無人水下航行器和新型的仿生水下機器人。傳統的無人水下航行器普遍采用螺旋槳作為驅動方式，螺旋槳強大的爆發能力使得水下航行器能在水中實現快速的起動和高速巡航。然而，基于螺旋槳推進機構的傳統無人水下航行器存在以下缺點與不足：能量消耗率高且能量利用率低，為了提高航行器的續航，只能攜帶更大容量的電池，這既增加了成本，又占用了機器人的體積空間；隱蔽性差，其突兀的外形與海洋環境不協調，因此隱蔽性較差，不適合執行近距離海洋生物觀察的水下任務。新型的仿生水下機器人是指用于仿魚類外形和游動方式的水下機器人，其擁有對環境擾動小、隱蔽性強、能量利用高等優點。然而，目前為止的大多數仿生水下機器人都存在這些不足：游動速度慢，通常采用仿生尾鰭的往復擺動產生推進力，推進速度受限于尾鰭的擺動頻率；推進功率低，尾鰭擺動產生的推進力太小，快速啟動能力差。

因此，研發一種噴射泵與舵機混合驅動的水下機器人勢在必行。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種噴射泵與舵機混合驅動的水下機器人其低速巡航時采用舵機關節擺動推進機構驅動，快速起動與高速巡航時利用噴射泵產生前進動力，可以滿足多種水下任務的需要。

為達到上述目的，本發明所述一種噴射泵與舵機混合驅動的水下機器人包括依次設置的頭部、艙體和舵機關節擺動推進機構，艙體下方設置有噴射泵推進機構，噴射泵推進機構和舵機關節擺動推進機構均用于向水下機器人提供驅動力；噴射泵推進機構包括第一電機和水流管道，第一電機通過第一聯軸器與傳動軸一端固定連接，傳動軸的另一端固定有螺旋槳；水流管道一端為入水口，另一端為出水口，螺旋槳設置在出水口處。

進一步的，第一電機外側設置有電機水冷器件，電機水冷器件包括固定在第一電機外的水冷外殼體，水冷外殼體上設置有連通的進水端口和出水端口。

進一步的，舵機關節擺動推進機構包括若干依次連接的舵機關節，以及連接在最末端的舵機關節上的人造尾鰭，每個舵機關節包括舵機單元和連接支架，舵機單元包括舵機固定架，舵機固定架上固定有防水舵機，防水舵機的輸出軸上連接有舵盤，舵盤和連接支架上端固定連接，舵機固定架下端和連接支架鉸接。

進一步的，艙體中設置有沉浮調節機構，沉浮調節機構包括固定底座和絲杠，固定底座與艙體固定連接，絲杠兩端通過軸承安裝在固定底座上，固定底座上固定有導軌，導軌上滑動連接有滑塊，絲杠和滑塊螺紋連接，第二電機的動力輸出軸通過第二聯軸器與絲杠固定連接。沉浮調節機構，用于使水下機器人在水中的上浮或下潛，實現水下機器人的多維度運動。

進一步的，滑塊為鉛塊，滑塊質量為水下機器人質量的10％～15％。