CN105836080A - 一种用于水下机器人的动力系统及水下机器人 - Google Patents

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects

Abstract

用于水下机器人的动力系统及水下机器人，该动力系统包括：竖直悬挂推进器组，包括左侧竖直悬挂推进器组和右侧竖直悬挂推进器组，左侧竖直悬挂推进器组和右侧竖直悬挂推进器组以水下机器人的中轴线对称设置于水下机器人的机身的两侧，左侧竖直悬挂推进器组和右侧竖直悬挂推进器组各包括至少一个竖直悬挂推进器，且所包括的竖直悬挂推进器的数量相等；水平悬挂推进器组，包括左侧水平悬挂推进器组和右侧水平悬挂推进器组，左侧水平悬挂推进器组和右侧水平悬挂推进器组以水下机器人的中轴线对称设置于水下机器人的尾部的两侧，左侧水平悬挂推进器组和右侧水平悬挂推进器组各包括至少一个水平悬挂推进器，且所包括的水平悬挂推进器的数量相等。

Description

一种用于水下机器人的动力系统及水下机器人
技术领域
本发明涉及海洋工程技术领域，尤其涉及一种用于水下机器人的动力系统及水下机器人。
背景技术
水下机器人在水下的运动是通过搭载的推进器输出推力来实现的，根据能实现的动作的复杂程度,水下机器人会搭载数量不同的推进器。水下机器人的推进器布置一般为水平或者竖直布置，实现前进、后退、左移、右移、转弯功能。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供了一种用于水下机器人的动力系统，包括：
竖直悬挂推进器组，包括左侧竖直悬挂推进器组和右侧竖直悬挂推进器组，其中，左侧竖直悬挂推进器组和右侧竖直悬挂推进器组以水下机器人的中轴线对称设置于水下机器人的机身的两侧，左侧竖直悬挂推进器组和右侧竖直悬挂推进器组各包括至少一个竖直悬挂推进器，且所包括的竖直悬挂推进器的数量相等；
水平悬挂推进器组，包括左侧水平悬挂推进器组和右侧水平悬挂推进器组，其中，左侧水平悬挂推进器组和右侧水平悬挂推进器组以水下机器人的中轴线对称设置于水下机器人的尾部的两侧，左侧水平悬挂推进器组和右侧水平悬挂推进器组各包括至少一个水平悬挂推进器，且所包括的水平悬挂推进器的数量相等。
可选地，竖直悬挂推进器组和水平悬挂推进器组的几何平面与水下机器人的机身的几何平面基本重合。
可选地，左侧竖直悬挂推进器组的竖直悬挂推进器的数量为2n时，所包括的竖直悬挂推进器以水下机器人的浮心所处的纵截面对称设置；右侧竖直 悬挂推进器组的竖直悬挂推进器的数量为2n时，所包括的竖直悬挂推进器以水下机器人的浮心所处的纵截面对称设置；左侧竖直悬挂推进器组的竖直悬挂推进器的数量为2n+1时，所包括的竖直悬挂推进器中的顺序排列的第n+1个竖直悬挂推进器设置于水下机器人的浮心所处的纵截面上，其余的竖直悬挂推进器以水下机器人的浮心所处的纵截面对称设置；右侧竖直悬挂推进器组的竖直悬挂推进器的数量为2n+1时，所包括的竖直悬挂推进器中的顺序排列的第n+1个竖直悬挂推进器设置于水下机器人的浮心所处的纵截面上，其余的竖直悬挂推进器以水下机器人的浮心所处的纵截面对称设置；其中，n为自然数。
可选地，左侧竖直悬挂推进器组包括两个竖直悬挂推进器；右侧竖直悬挂推进器组包括两个竖直悬挂推进器。
可选地，左侧竖直悬挂推进器组包括的两个竖直悬挂推进器和右侧竖直悬挂推进器组包括的两个竖直悬挂推进器分别位于以水下机器人的重心为中心的正方形的四个顶点上。
可选地，左侧水平悬挂推进器组包括一个水平悬挂推进器；右侧水平悬挂推进器组包括一个水平悬挂推进器。
可选地，水平悬挂推进器组包括的水平悬挂推进器的功率大于竖直悬挂推进器组包括的竖直悬挂推进器的功率。
可选地，所有水平悬挂推进器的功率相等，所有竖直悬挂推进器的功率相等。
根据本发明的一个实施例，提供了一种水下机器人，包括上述的动力系统。
上述实施方式的用于水下机器人的动力系统通过在水下机器人的机身两侧设置竖直悬挂推进器组，并且在机身的尾部设置水平悬挂推进器组，从而实现姿态调整、前进、后退、左右移、转弯、横滚及俯仰的运动功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个实施例提供的一种用于水下机器人的动力系统的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的技术方案以及优点表达的更清楚，下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明一个实施例提供的一种用于水下机器人的动力系统。如图1所示，一种用于水下机器人的动力系统，包括竖直悬挂推进器组10和水平悬挂推进器组20。
竖直悬挂推进器组10包括左侧竖直悬挂推进器组11和右侧竖直悬挂推进器组12。左侧竖直悬挂推进器组11和右侧竖直悬挂推进器组12以水下机器人的中轴线对称设置于水下机器人的机身的两侧。左侧竖直悬挂推进器组11和右侧竖直悬挂推进器组12各包括至少一个竖直悬挂推进器，且所包括的竖直悬挂推进器的数量相等。
水平悬挂推进器组20包括左侧水平悬挂推进器组21和右侧水平悬挂推进器组22。左侧水平悬挂推进器组21和右侧水平悬挂推进器组22以水下机器人的中轴线对称设置于水下机器人的尾部的两侧。左侧水平悬挂推进器组21和右侧水平悬挂推进器组22各包括至少一个水平悬挂推进器，且所包括的水平悬挂推进器的数量相等。
通过上述实施方式的用于水下机器人的动力系统，在水下机器人的机身两侧设置竖直悬挂推进器组，并且在机身的尾部设置水平悬挂推进器组，从而实现姿态调整、前进、后退、左右移、转弯、横滚及俯仰的运动功能。
作为一种选择，所有水平悬挂推进器的功率相等，所有竖直悬挂推进器的功率相等。例如，图1中左一竖直悬挂推进器111、左二竖直悬挂推进器112、右一竖直悬挂推进器121和右二竖直悬挂推进器122的功率相等；左一水平悬挂推进器211和右一水平悬挂推进器221的功率相等。
作为一种选择，水平悬挂推进器的功率大于竖直悬挂推进器的功率。例如，图1中左一水平悬挂推进器211和右一水平悬挂推进器221其中任意一个的功率大于左一竖直悬挂推进器111、左二竖直悬挂推进器112、右一竖直悬挂推进器121和右二竖直悬挂推进器122其中任意一个的功率。
通过上述实施方式的的用于水下机器人的动力系统，优化了水下机器人 的动力输出，在实现姿态调整、前进、后退、左移、右移、横滚和俯仰的运动基础上，充分发挥了推进器动力输出对运动的效能。
作为一种选择，竖直悬挂推进器组10和水平悬挂推进器组20的几何平面与水下机器人的机身的几何平面基本重合。例如，竖直悬挂推进器组10和水平悬挂推进器组20设置于水下机器人的机身的几何平面上。
作为一种选择，左侧竖直悬挂推进器组11的竖直悬挂推进器的数量为2n时，所包括的竖直悬挂推进器以水下机器人的浮心所处的纵截面对称设置，其中，n为自然数。例如，左侧竖直悬挂推进器组11的竖直悬挂推进器的数量可以为2、4、6或8等偶数。
作为一种选择，左侧竖直悬挂推进器组11包括两个竖直悬挂推进器。当n＝1，左侧设置2n个竖直悬挂推进器(即2个竖直悬挂推进器)时，左一竖直悬挂推进器111和左二竖直悬挂推进器112以水下机器人的浮心所处的纵截面对称设置。右侧竖直悬挂推进器组12的竖直悬挂推进器的数量为2n时，所包括的竖直悬挂推进器以水下机器人的浮心所处的纵截面对称设置，其中，n为自然数。例如，右侧竖直悬挂推进器组12的竖直悬挂推进器的数量可以为2、4、6或8等偶数。
作为一种选择，右侧竖直悬挂推进器组12包括两个竖直悬挂推进器。当n＝1，右侧设置2个竖直悬挂推进器时，右一竖直悬挂推进器121和右二竖直悬挂推进器122以水下机器人的浮心所处的纵截面对称设置。
左侧竖直悬挂推进器组11的竖直悬挂推进器的数量为2n+1时，所包括的竖直悬挂推进器中的顺序排列的第n+1个竖直悬挂推进器设置于水下机器人的浮心所处的纵截面上，其余的竖直悬挂推进器以水下机器人的浮心所处的纵截面对称设置，其中，n为自然数。例如，左侧竖直悬挂推进器组11的竖直悬挂推进器的数量可以为3、5、7或9等奇数。
例如，当n＝1，左侧设置有2n+1个竖直悬挂推进器(即3个竖直悬挂推进器)时，顺序排列3个竖直悬挂推进器，该3个竖直悬挂推进器分别为第一竖直悬挂推进器、第二竖直悬挂推进器和第三竖直悬挂推进器。第n+1个竖直悬挂推进器(即第二竖直悬挂推进器)设置于水下机器人的浮心所处的纵截面上，第一竖直悬挂推进器和第三竖直悬挂推进器以水下机器人的浮心所处的纵截面对称设置。
右侧竖直悬挂推进器组的竖直悬挂推进器的数量为2n+1时，所包括的竖直悬挂推进器中的顺序排列的第n+1个竖直悬挂推进器设置于水下机器人的浮心所处的纵截面上，其余的竖直悬挂推进器以水下机器人的浮心所处的纵截面对称设置，其中，n为自然数。例如，右侧竖直悬挂推进器组12的竖直悬挂推进器的数量可以为3、5、7或9等奇数。
例如，当n＝1，右侧设置2n+1个竖直悬挂推进器(即3个竖直悬挂推进器)时，顺序排列3个竖直悬挂推进器，该3个竖直悬挂推进器分别为第一竖直悬挂推进器、第二竖直悬挂推进器和第三竖直悬挂推进器。第n+1个竖直悬挂推进器(即第二竖直悬挂推进器)设置于水下机器人的浮心所处的纵截面上，第一竖直悬挂推进器和第三竖直悬挂推进器以水下机器人的浮心所处的纵截面对称设置。
作为一种选择，左侧竖直悬挂推进器组11包括的两个竖直悬挂推进器和右侧竖直悬挂推进器组12包括的两个竖直悬挂推进器分别位于以水下机器人的重心为中心的正方形的四个顶点上。
作为一种选择，左侧水平悬挂推进器组21包括一个水平悬挂推进器；右侧水平悬挂推进器组22包括一个水平悬挂推进器。例如，左侧水平悬挂推进器组21包括一个左一水平悬挂推进器211。右侧水平悬挂推进器组21包括一个右一水平悬挂推进器221。
作为一种选择，水平悬挂推进器组20包括的水平悬挂推进器的功率大于竖直悬挂推进器组10包括的竖直悬挂推进器。
例如，当左一竖直悬挂推进器111、左二竖直悬挂推进器112、右一竖直悬挂推进器121和右二竖直悬挂推进器122开启，且左一水平悬挂推进器211和右一水平悬挂推进器221关闭时，水下机器人垂直向上或垂直向下运动。
例如，当左一竖直悬挂推进器111、左二竖直悬挂推进器112、右一竖直悬挂推进器121和右二竖直悬挂推进器122关闭，且左一水平悬挂推进器211和右一水平悬挂推进器221开启时，水下机器人水平向前或水平向后运动。
例如，当左一竖直悬挂推进器111和左二竖直悬挂推进器112向下排水，且右一竖直悬挂推进器121和右二竖直悬挂推进器122向上排水，且左一水平悬挂推进器211和右一水平悬挂推进器221关闭时，水下机器人向顺时针横滚。
例如，当左一竖直悬挂推进器111和左二竖直悬挂推进器11向上排水， 且右一竖直悬挂推进器121、右二竖直悬挂推进器122向下排水，且左一水平悬挂推进器211和右一水平悬挂推进器221关闭时，水下机器人向逆时针横滚。
例如，当左一竖直悬挂推进器111和右一竖直悬挂推进器121向上排水，且左二竖直悬挂推进器112和右二竖直悬挂推进器122向下排水，且左一水平悬挂推进器211和右一水平悬挂推进器221关闭时，水下机器人的机身呈现俯视状态。
例如，当左一竖直悬挂推进器111和右一竖直悬挂推进器121向上排水，且左二竖直悬挂推进器112和右二竖直悬挂推进器122向下排水，且左一水平悬挂推进器211和右一水平悬挂推进器221开启时，水下机器人向斜下方快速运动。
例如，当左一竖直悬挂推进器111和右一竖直悬挂推进器121向下排水，且左二竖直悬挂推进器112和右二竖直悬挂推进器122向上排水，且左一水平悬挂推进器211和右一水平悬挂推进器221关闭时，水下机器人的机身呈现仰视状态。
例如，当左一竖直悬挂推进器111和右一竖直悬挂推进器121向上排水，且左二竖直悬挂推进器112和右二竖直悬挂推进器122向下排水，且左一水平悬挂推进器211和右一水平悬挂推进器221开启时，水下机器人向斜上方快速运动。
例如，当左一竖直悬挂推进器111、左二竖直悬挂推进器112、右一竖直悬挂推进器121、右二竖直悬挂推进器122关闭，且左一水平悬挂推进器211向前排水、右一水平悬挂推进器221向后排水时，水下机器人原地左转弯。
例如，当左一竖直悬挂推进器111和左二竖直悬挂推进器112向上排水，且右一竖直悬挂推进器121和右二竖直悬挂推进器122向下排水，且左一水平悬挂推进器211和右一水平悬挂推进器221向后排水时，水下机器人呈运动姿态左转弯。
例如，当左一竖直悬挂推进器111、左二竖直悬挂推进器112、右一竖直悬挂推进器121、右二竖直悬挂推进器122关闭，且左一水平悬挂推进器211向后排水、右一水平悬挂推进器221向前排水时，水下机器人原地右转弯。
例如，当左一竖直悬挂推进器111和左二竖直悬挂推进器112向下排水，且右一竖直悬挂推进器121和右二竖直悬挂推进器122向上排水，且左一水 平悬挂推进器211和右一水平悬挂推进器221向后排水时，水下机器人呈运动姿态右转弯。
根据上述实施方式的用于水下机器人的动力系统通过在水下机器人的机身两侧设置竖直悬挂推进器组，并且在机身的尾部设置水平悬挂推进器组，从而实现姿态调整、前进、后退、左右移、转弯、横滚及俯仰的运动功能。
本发明的一个实施例还提供了一种水下机器人，该水下机器人设置有以上描述的动力系统。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于水下机器人的动力系统，包括：
竖直悬挂推进器组，包括左侧竖直悬挂推进器组和右侧竖直悬挂推进器组，其中，所述左侧竖直悬挂推进器组和所述右侧竖直悬挂推进器组以所述水下机器人的中轴线对称设置于所述水下机器人的机身的两侧，所述左侧竖直悬挂推进器组和所述右侧竖直悬挂推进器组各包括至少一个竖直悬挂推进器，且所包括的竖直悬挂推进器的数量相等；
水平悬挂推进器组，包括左侧水平悬挂推进器组和右侧水平悬挂推进器组，其中，所述左侧水平悬挂推进器组和所述右侧水平悬挂推进器组以所述水下机器人的中轴线对称设置于所述水下机器人的尾部的两侧，所述左侧水平悬挂推进器组和所述右侧水平悬挂推进器组各包括至少一个水平悬挂推进器，且所包括的水平悬挂推进器的数量相等。
2.根据权利要求1所述的动力系统，其中，所述竖直悬挂推进器组和所述水平悬挂推进器组的几何平面与所述水下机器人的机身的几何平面基本重合。
3.根据权利要求1或2所述的动力系统，其中，所述左侧竖直悬挂推进器组的竖直悬挂推进器的数量为2n时，所包括的竖直悬挂推进器以所述水下机器人的浮心所处的纵截面对称设置；
所述右侧竖直悬挂推进器组的竖直悬挂推进器的数量为2n时，所包括的竖直悬挂推进器以所述水下机器人的浮心所处的纵截面对称设置；
所述左侧竖直悬挂推进器组的竖直悬挂推进器的数量为2n+1时，所包括的竖直悬挂推进器中的顺序排列的第n+1个竖直悬挂推进器设置于所述水下机器人的浮心所处的纵截面上，其余的竖直悬挂推进器以所述水下机器人的浮心所处的纵截面对称设置；
所述右侧竖直悬挂推进器组的竖直悬挂推进器的数量为2n+1时，所包括的竖直悬挂推进器中的顺序排列的第n+1个竖直悬挂推进器设置于所述水下机器人的浮心所处的纵截面上，其余的竖直悬挂推进器以所述水下机器人的浮心所处的纵截面对称设置；
其中，n为自然数。
4.根据权利要求3所述的动力系统，其中，所述左侧竖直悬挂推进器组包括两个竖直悬挂推进器；所述右侧竖直悬挂推进器组包括两个竖直悬挂推进器。
5.根据权利要求4所述的动力系统，其中，所述左侧竖直悬挂推进器组包括的两个竖直悬挂推进器和所述右侧竖直悬挂推进器组包括的两个竖直悬挂推进器分别位于以所述水下机器人的重心为中心的正方形的四个顶点上。
6.根据权利要求5所述的动力系统，其中，所述左侧水平悬挂推进器组包括一个水平悬挂推进器；所述右侧水平悬挂推进器组包括一个水平悬挂推进器。
7.根据权利要求1所述的动力系统，其中，水平悬挂推进器组包括的水平悬挂推进器的功率大于所述竖直悬挂推进器组包括的竖直悬挂推进器的功率。
8.根据权利要求1所述的动力系统，其中，所有水平悬挂推进器的功率相等，所有竖直悬挂推进器的功率相等。
9.一种水下机器人，包括：如权利要求1-7中任意一项所述的动力系统。
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