CN104787269A - 一种超小型水下机器人的变胞平衡机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超小型水下机器人的变胞平衡机构，包括传动轴、深沟球轴承、系统固定板、变胞机构、弹簧、内螺纹固定块、可变体积浮力球、螺纹传动轴、浮力球固定板、弹簧挡圈、气管，所述传动轴与螺纹传动轴连接，所述螺纹传动轴与内螺纹固定块连接，所述系统固定板固定在超小型水下机器人主体上，所述变胞机构固定于系统固定板上，所述浮力球固定板和变胞机构连接，所述可变体积浮力球固定于浮力球固定板上，所述内螺纹固定块和可变体积浮力球用螺钉固定，所述弹簧挡圈和弹簧安装在系统固定板和浮力球固定板之间。本发明采用变胞机构实现可压缩浮力球两个位置的相互转换，结构简单，重量轻，可靠性高，大大增强了其平衡能力和抗干扰能力。

Description

一种超小型水下机器人的变胞平衡机构

技术领域

本发明涉及水下机器人的机械结构设计，具体地说是一种超小型水下机器人的平衡机构。

背景技术

水下机器人是一种可在水下移动、具有视觉和感知系统、通过遥控或自主操作方式、使用机械或其他工具代替或辅助人去完成水下作业任务的装置。它作为一种高技术手段，在海洋开发和利用中扮演重要角色，其重要性不亚于宇宙火箭在探索宇宙空间的作用。超小型水下机器人主要用于浅海海底、江河湖泊、港口的地形水质考察，搜索失事沉船，对失事水域现场进行测量，研究水下资源。

超小型水下机器人在水下的抗干扰能力较差，在水下环境中容易因受到干扰而发生姿态变化，特别是以螺旋桨为驱动的水下机器人，需要时刻控制螺旋桨的工作状态来应对水下复杂的环境，而且一旦螺旋桨停转，超小型水下机器人就会失去控制，平衡能力大大降低，因此通过其他辅助设备来抵抗外界的干扰很有必要。有一些水下机器人通过主动方法对其产生一个回复力矩或抗干扰力矩，如螺旋桨的差动工作方式，重力块的平移使其重心发生偏移等。由于超小型水下机器人其本身体积较小，其标心距也收到限制，而标心距越小，其倾斜时的回复力矩也越小，所以稳定性和抗干扰性较差。因此，如何增大其回复力矩就成为增强抗干扰能力的关键。

发明内容

本发明的目的在于针对超小型水下机器人需要增强其平衡和抗干扰能力的要求，提出一种超小型水下机器人的变胞平衡机构。

为了达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种超小型水下机器人的变胞平衡机构，包括传动轴、深沟球轴承、系统固定板、变胞机构、弹簧、内螺纹固定块、可变体积浮力球、螺纹传动轴、浮力球固定板、弹簧挡圈、气管；所述传动轴通过深沟球轴承与系统固定板转动连接，所述螺纹传动轴通过深沟球轴承与浮力球固定板转动连接，所述传动轴与螺纹传动轴的一端同轴连接；所述螺纹传动轴的另一端与内螺纹固定块连接，所述可变体积浮力球固定于浮力球固定板上，所述内螺纹固定块和可变体积浮力球用螺钉固定，当螺纹传动轴转动时，带动内螺纹固定块沿轴向移动，从而改变可变体积浮力球的体积；所述弹簧挡圈固定在浮力球固定板上，所述弹簧套装在传动轴和螺纹传动轴上，弹簧的一端固定在系统固定板上，另一端固定在弹簧挡圈上；若干所述变胞机构固定在系统固定板和浮力球固定板之间，所述气管装在可变体积浮力球上，用于排出和送入气体。

所述变胞机构包括支座、第一连杆、铰链、第二连杆；所述第一连杆和第二连杆的一端通过铰链相连，第一连杆的另一端通过支座连接系统固定板，第二连杆的另一端通过支座连接浮力球固定板。

与现有技术相比，本发明具有如下的优点：

本发明采用变胞机构实现可压缩浮力球两个位置的相互转换，提供了额外的活动度。变胞机构是一种机构的自由度可随工作要求自动变换或构件的运动形态可随工作要求自动变换的一种新型机构，具有灵巧可变的特点，同时使结构设计简单，重量轻，可靠性高，大大增强了其平衡能力和抗干扰能力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的变胞平衡机构安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，一种超小型水下机器人的变胞平衡机构，包括传动轴1、深沟球轴承2、系统固定板3、变胞机构、弹簧7、内螺纹固定块8、可变体积浮力球9、螺纹传动轴10、浮力球固定板11、弹簧挡圈12、气管14；所述传动轴1通过深沟球轴承2与系统固定板3转动连接，所述螺纹传动轴10通过深沟球轴承2与浮力球固定板11转动连接，所述传动轴1与螺纹传动轴10的一端同轴连接；所述螺纹传动轴10的另一端与内螺纹固定块8连接，所述可变体积浮力球9固定于浮力球固定板11上，所述内螺纹固定块8和可变体积浮力球9用螺钉固定，当螺纹传动轴10转动时，带动内螺纹固定块8沿轴向移动，从而改变可变体积浮力球9的体积；所述弹簧挡圈12固定在浮力球固定板11上，所述弹簧7套装在传动轴1和螺纹传动轴10上，弹簧7的一端固定在系统固定板3上，另一端固定在弹簧挡圈12上；若干所述变胞机构固定在系统固定板3和浮力球固定板11之间，所述气管14装在可变体积浮力球9上，用于排出和送入气体。

所述变胞机构包括支座4、第一连杆5、铰链6、第二连杆13；所述第一连杆5和第二连杆13的一端通过铰链6相连，第一连杆5的另一端通过支座4连接系统固定板3，第二连杆13的另一端通过支座4连接浮力球固定板11。

本发明装置的原理如下：

变胞平衡机构的安装如图2所示，在超小型水下机器人主体15两边各安装一个。在超小型水下机器人主体15内装有电磁装置，通电时会牢牢吸引住浮力球固定板11，变胞机构不动，弹簧7被压缩；断电时会瞬时放开浮力球固定板11，变胞机构动作，弹簧7被释放，从而实现了变胞机构的运动。因此该变胞机构就是采用电磁的方式激发其变胞过程，通过改变构件数的方式实现变胞。当螺纹传动轴10转动时带动内螺纹固定块8沿轴向移动，从而改变可变体积浮力球9的体积，改变超小型水下机器人主体15浮力和浮心，进而改变其回复力矩，增强其平衡能力和抗干扰能力。

浮力球固定板11材料为45钢，气管14材料为塑料，其余皆为铝合金，以尽量减小平衡机构的质量，以此来减轻整个系统质量。

Claims (2)

1.一种超小型水下机器人的变胞平衡机构，其特征在于，包括传动轴（1）、深沟球轴承（2）、系统固定板（3）、变胞机构、弹簧（7）、内螺纹固定块（8）、可变体积浮力球（9）、螺纹传动轴（10）、浮力球固定板（11）、弹簧挡圈（12）、气管（14）；所述传动轴（1）通过深沟球轴承（2）与系统固定板（3）转动连接，所述螺纹传动轴（10）通过深沟球轴承（2）与浮力球固定板（11）转动连接，所述传动轴（1）与螺纹传动轴（10）的一端同轴连接；所述螺纹传动轴（10）的另一端与内螺纹固定块（8）连接，所述可变体积浮力球（9）固定于浮力球固定板（11）上，所述内螺纹固定块（8）和可变体积浮力球（9）用螺钉固定，当螺纹传动轴（10）转动时，带动内螺纹固定块（8）沿轴向移动，从而改变可变体积浮力球（9）的体积；所述弹簧挡圈（12）固定在浮力球固定板（11）上，所述弹簧（7）套装在传动轴（1）和螺纹传动轴（10）上，弹簧（7）的一端固定在系统固定板（3）上，另一端固定在弹簧挡圈（12）上；若干所述变胞机构固定在系统固定板（3）和浮力球固定板（11）之间，所述气管（14）装在可变体积浮力球（9）上，用于排出和送入气体。

2.根据权利要求1所述的超小型水下机器人的变胞平衡机构，其特征在于，所述变胞机构包括支座（4）、第一连杆（5）、铰链（6）、第二连杆（13）；所述第一连杆（5）和第二连杆（13）的一端通过铰链（6）相连，第一连杆（5）的另一端通过支座（4）连接系统固定板（3），第二连杆（13）的另一端通过支座（4）连接浮力球固定板（11）。