[發明專利]一種水下機器人的傾轉推進裝置及系統

有效

• 申請號: 201910655164.0
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN110341916B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 孫鑫;申月;亓昕陽
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52;B63H25/26
• 代理公司: 青島海昊知識產權事務所有限公司 37201
• 代理人: 邱岳

1.一種水下機器人可傾轉推進裝置，其特征在于包括有機器人本體（1）、水下機械臂組（2）和傾轉推進機構（3）；

所述機器人本體（1）包括兩個上下向延伸的側板和兩個水平向延伸的上支撐板與下支撐板，兩個支撐板分別通過鉸體固定約束在兩側板；所述上支撐板中心線后部設有一個垂直推進器（101）；

所述水下機械臂組（2）安裝于下支撐板并控制兩個可傾轉推進器，水下機械臂組（2）設置有固定套（201）、舵機板（202）、舵機（203）和傳動機構；所述固定套（201）安裝在下支撐板一端，用于固定舵機（203）；所述舵機板（202）安裝在下支撐板中心線上，用于支撐舵機（203）；所述舵機（203）作為驅動裝置，其尾部嵌套在固定套（201）內部，頂部設有兩個對應于舵機板（202）的螺紋孔（2021）；舵機板（202）設有一個用于使舵機（203）的聯動軸（2031）通過的孔；

所述傳動機構包括第一搖臂（2041）、第一魚眼連桿軸承（2042）、絲桿（2043）、第二魚眼連桿軸承（2044）、第二搖臂（2045）；所述第一搖臂（2041）一側設有對應嵌套于舵機（203）的聯動軸（2031）的六邊形孔、另一側設置有對應于第一魚眼連桿軸承（2042）的圓形孔，并通過螺絲連接所述第一魚眼連桿軸承（2042），第一搖臂（2041）由所述舵機（203）驅動旋轉；所述第一魚眼連桿軸承（2042）和所述第二魚眼連桿軸承（2044）均有一側設置圓形凹槽，利用所述絲桿（2043）兩端分別嵌入圓形凹槽進行連接；所述第二魚眼連桿軸承（2044）另一端連接所述第二搖臂（2045）；所述第二搖臂（2045）另一側設置通孔，通孔頂端設置螺紋孔，用于連接所述推進機構（3）；

所述推進機構（3）包括鋼軸（301）和鋼軸（301）兩端的推進器固定板（302），所述鋼軸（301）穿過所述第二搖臂（2045）通孔，且鋼軸（301）中心位置設置有凹槽，通過第二搖臂（2045）的螺紋孔與第二搖臂（2045）進行固定；鋼軸（301）兩端穿過機器人本體（1）的兩個側板，鋼軸（301）兩端對稱設有垂向的推進器固定板（302）；所述推進器固定板（302）用于固定兩個推進器（303），其對稱中心軸與殼體上垂直推進器（101）所在中心軸在同一平面；

所述機器人本體（1）側板內側對稱設置有軸承（304），以支撐鋼軸（301）及所固定推進器固定板（302）旋轉，從而減少鋼軸與側板的摩擦；

所述鋼軸（301）穿過所述軸承（304）內圈，鋼軸（301）兩端對稱設置凹槽，所述軸承（304）內圈設有墊片，軸承（304）內圈連接一個限位環（305）；

所述限位環（305）設置對應鋼軸（301）凹槽的螺紋孔，用于限制軸承（304）、鋼軸（301）的軸向竄動；

鋼軸（301）兩端對稱連接一個法蘭（306），所述法蘭（306）具有三個螺紋孔、中部設置一個通孔，用于連接所述鋼軸（301）和推進器固定板（302）；所述推進器固定板（302）靠近中心處設置三個對應于法蘭（306）的螺孔，靠近邊緣處設置三個對應于推進器（303）的螺孔用以固定推進器（303）。

2.權利要求1所述的水下機器人可傾轉推進裝置由豎直推進工作模式轉換水平推進工作模式的方法，其特征在于包括以下步驟：

發送控制信號給舵機（203），舵機（203）通過聯動軸（2031）將動力傳至第一搖臂（2041）；第一搖臂（2041）以舵機（203）輸出軸為中心旋轉90°，由豎直狀態轉向水平狀態，并向后拉動第一魚眼連桿軸承（2042）；第一魚眼連桿軸承（2042）通過絲桿（2043）拉動第二魚眼連桿軸承（2044），將第二搖臂（2045）轉向水平狀態；當第二搖臂處于水平狀態時，鋼軸（301）旋轉90°，帶動兩端推進器（303）進行傾轉；同時，發送控制信號給上支撐板垂直推進器（101），垂直推進器（101）推力輸出發生改變，聯合兩端推進器實現水下機器人的進退運動。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于當裝置處于水平方向時，根據指令強度x控制垂直推進器（101）的轉速y，其計算公式為y＝200×x(轉/秒)，x取值范圍在[-5，5]，x負值表示下潛速度，x正值表示上浮速度，y負值表示螺旋槳反向轉動，y正值表示螺旋槳正向轉動。