CN107524653A - 一种深海作业型水下机器人的液压系统 - Google Patents

Abstract

一种深海作业型水下机器人的液压系统，属于水下机器人领域。本发明为了解决现有液压推进系统控制性能差，设备复杂，使用维护成本较高。本发明包括油箱、动力源、推进器阀箱、机械臂伺服阀箱、机械臂电磁阀箱、工具阀箱、控制系统、驱动模块和高压电转换系统，动力源将油箱内的液压油吸出并通过液压元件和供油管路依次输送到推进器阀箱、机械臂伺服阀箱、机械臂电磁阀箱和工具阀箱；高压电转换系统分别为动力源和控制系统供电，控制系统通过驱动模块分别与推进器阀箱、机械臂伺服阀箱、机械臂电磁阀箱和工具阀箱电连接。本发明为深海作业型水下机器人的动力系统提供通用性的解决方案。

Description

一种深海作业型水下机器人的液压系统

技术领域

本发明涉及一种深海作业型水下机器人的液压系统，属于水下机器人领域。

背景技术

作为一种重要的水下平台和工具，目前作业型水下机器人已经广泛的应用在海洋工程、救助打捞、海洋探索等领域。作业型水下机器人作为海洋资源开发和海洋环境观测的重要装备之一，其最大的特点就是能够在危险的深海区域完成高强度、大负荷、高精度的作业任务。它是一个国家实现深海资源开发不可或缺的重大技术装备之一。作为作业型水下机器人的重要动力源的液压系统，是确定水下机器人运动性能和作业能力的一个十分重要的部分。因此研究和探索作业型水下机器人的液压动力系统对作业型水下机器人的发展具有十分重要的意义。

作业型水下机器人推进系统分为电力推进系统和液压推进系统。中小型的作业型水下机器人一般采用电力推进系统。因为电力推进系统一般采用电动机驱动螺旋桨的方式。直流电机成本低，控制简单，技术较为成熟。无刷电机技术发展迅速，运行可靠、维护方便。采用电力推进系统，降低系统设计和维护难度，而且提高系统的可靠性。但当作业型水下机器人体积和重量较大时，要求的功率比较高时，如果采用电机推进系统，就会造成电机尺寸过大，这对质量和体积严格控制的水下机器人来说是不可取的。与电推系统相比，液压推进系统既具有明显的优势，同时也存在着较大的不足。主要包括：功率密度大，不存在压力补偿问题；动态响应快但是控制性能差；可靠性差，设备复杂，使用维护成本较高。因此，在设计液压驱动的水下机器人时，由于液压推进系统的控制性能较差，所以大中型作业型水下机器人一般采取液压系统，但是大部分的液压系统采用的都是单一的阀控系统对整个系统的性能有所限制。因此研究一种综合性能较高的作业型水下机器人液压系统是很有必要的。

关于作业型水下机器人的液压系统的研究状况列举如下：Jason型ROV是美国WOODS HOLE海洋研究中必(WHOI)开发的,主要用于海洋科学研究,最大下潜深度达6500米。JasonII推进系统主要是由6个直流无刷电机推进器组成,结构紧凑,单轴最大推力达226Kgf；日本海洋科技中心研制的海沟号水下机器人，溢流阀控制系统，同时为了减小噪音使用了特殊形式的定量泵-螺杆泵。阀控系统的特点是响应速度快，结构简单成本低，但是液压泵不能调节输出流量，溢流损失大，系统效率低且发热量大。1994年服役的由中国船舶科学研究中心研制的8A4型作业型水下机器人，采用了由5台液压推进器组成，通过液压伺服阀控制，每台最大推力仅为147Kgf，使用深度也仅为600米；海狮号水下机器人是广州海洋局2009年从加拿大ISE公司引进的，工作水深4000米。其推进系统由2个65Hp(50KW)液压源驱动，推进马达通过电液比例阀控制，可提供1000Kgf的前进推力。海王1号水下机器人为全液压驱动水下机器人。液压系统由水下电机、压力补偿闭式油箱单元、液压泵、安全阀块、减压阀块、五浆螺旋桨阀块、四浆螺旋桨阀块、七功能伺服机械手阀块、五功能开关机械手阀块、七功能云台采样篮阀块、压力表和冲放油快速接头等附件组成。液压系统为单机单泵恒压变量式系统，使用Rexoth负载敏感泵组成恒压变量系统。根据负载流量的需要，实时调节液压泵变量的机构，从而仅向系统提供驱动液压马达和补偿泄露所需要的流量。由于系统中没有溢流阀，因此系统效率优于常规恒压定量系统；海王2号水下机器人液压系统设计以阀控系统为主，保证系统的动态响应性能，同时采用流量自适应泵，使系统流量自动的与所需流量相适应，以较小系统过剩流量，并减少溢流损，提高系统效率。此外，负载流量敏感泵在启动时，流量很小，启动功率较小，对电机有一定的保护作用。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，并根据深海作业型水下机器人的具体工作要求，提供一套完整的基于深海作业型水下机器人的液压系统。

本发明的技术方案：

一种深海作业型水下机器人的液压系统包括油箱、动力源、液压元件、推进器阀箱、机械臂伺服阀箱、机械臂电磁阀箱、工具阀箱、推进器、伺服机械臂、开关机械臂、液压云台、备用工具、控制系统、驱动模块和高压电转换系统，所述的动力源将油箱内的液压油吸出并通过液压元件和供油管路依次输送到推进器阀箱、机械臂伺服阀箱、机械臂电磁阀箱和工具阀箱，所述的推进器、伺服机械臂和开关机械臂依次与推进器阀箱、机械臂伺服阀箱和机械臂电磁阀箱建立连通，所述的液压云台和备用工具连通在工具阀箱上，所述的推进器阀箱、机械臂伺服阀箱、机械臂电磁阀箱和工具阀箱的回油管路汇流后与油箱连通；

所述的高压电转换系统分别为动力源和控制系统供电，所述的控制系统通过驱动模块分别与推进器阀箱、机械臂伺服阀箱、机械臂电磁阀箱和工具阀箱电连接。

优选的：所述的高压电转换系统包括升压转换器、高压电缆、降压转换器和交流变直流电源，所述的高压电转换系统外接电源，电源在高压电转换系统内分两支路，每条支路上均安装有升压转换器，电源的其中一支路通过升压转换器和高压电缆与动力源建立连接，进而为动力源供电；电源的另外一支路通过升压转换器和高压电缆与降压转换器建立连接，降压转换器通过交流变直流电源与控制系统电性连接，进而为控制系统供电。

优选的：所述的动力源包括液压马达和电机，所述的电机为交流电动机，交流电动机带动液压马达从油箱中吸取液压油，将液压油传送到各个液压执行元件中去。

优选的：所述的液压元件包括溢流阀、单向阀、过滤器、液压管路接头、硬管、软管和波纹管。

优选的：所述的动力源上安装有补偿器。

优选的：所述的供油管路上安装有油压检测器。

优选的：所述的推进器、伺服机械臂、开关机械臂、液压云台和备用工具按照作业型水下机器人液压执行元件在系统中的流量从大到小依次排列。

优选的：所述的推进器阀箱和推进器、机械臂伺服阀箱和伺服机械臂、机械臂电磁阀箱和开关机械臂，之间连接有补偿器，补偿器通过液压油进行系统补偿，所述的工具阀箱和液压云台、备用工具之间连接有补偿器，补偿器通过液压油进行系统补偿，所述的每个补偿器上均安装有液位检测器。

优选的：所述的控制系统上连接有检测传感器，检测传感器包括绝缘传感器、交流高压的供电电压和电流检测传感器、低直流电压的供电电压和电流检测传感器。

优选的：所述的推进器包括水平推进器和垂直推进器。

本发明具有以下有益效果：作业型水下机器人作业环境是海水，能够适应高压低温的特殊环境，而且能抵制住水下不同程度的波动和暗流的冲击，该液压系统要有很强的抗干扰能力和稳定性，该液压系统除了满足深海作业型水下机器人运动所需要的动力和作业的动力外，还能够根据具体任务进行合理分配液压系统的流量，进而保证液压系统尽可能发挥最大效率，该系统还提供完整的状态监控方式，保证液压系统安全可靠的工作，此外，特定使用环境要求该液压系统还必须具有良好的密封性和耐腐蚀性。液压系统除了具有一般液压系统的重量功率比小、传动平稳、冲击小、运动惯量小、操纵性好等特征外，还需要具有针对应用环境的一些特殊要求，主要表现在以下几个方面：

(1)重量轻，体积小，结构紧凑，集成度高，稳定性强。除了满足基本功能外，还要满足水下水下机器人安装布置要求；

(2)良好的控制性能。满足作业型水下机器人的航行，姿态调整以及作业工具的控制要求；

(3)要有可靠的密封性能。减少泄漏，避免对海洋环境造成污染；

(4)具有压力补偿系统功能。适应不同水深压力变化对液压系统结构和特性的要求；

(5)元器件选材和机械加工工艺合理，具有较强的耐海水腐蚀能力。能够在海洋环境中较长时间的工作；

(6)安装、检修方便，便于维护。具有外接液压源接口和执行器扩展接口，便于在海上条件下进行维修，调试以及作业功能的快速重组和添加；

(7)仪表和传感器齐全。随时检测液压系统参数，以便出现故障时能够及时报警或自动执行保护动作。

(8)能够根据具体任务进行合理分配液压系统的流量，保证液压系统尽可能发挥最大效率.

(9)提供完整的状态监控方式，保证液压系统安全可靠的工作。

附图说明

图1是一种深海作业型水下机器人的液压系统的系统组成图；

图2是液压器件和液压管线布局图；

图3是液压系统执行元件流量控制方法；

图4是作业型水下机器人推进器的数量和作业型水下机器人的控制难度以及系统复杂性的一般关系；

图5是推进器布局示意图；

图6是油箱剖视图；

图7是液压系统状态检测及处理方法图；

图中1-油箱，2-动力源，3-液压元件，4-推进器阀箱，5-机械臂伺服阀箱，6-机械臂电磁阀箱，7-工具阀箱，8-推进器，9-伺服机械臂，10-开关机械臂，11-液压云台，12-备用工具，13-控制系统，14-驱动模块，15-高压电转换系统，16-1供油管路，16-2回油管路，17-升压转换器，18-高压电缆，19-降压转换器，20-交流变直流电源，21-电机，22-补偿器，23-油压检测器，24-液压马达，25-液位检测器，26-检测传感器。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

实施1：如图1所示，一种深海作业型水下机器人的液压系统包括油箱1、动力源2、液压元件3、推进器阀箱4、机械臂伺服阀箱5、机械臂电磁阀箱6、工具阀箱7、推进器8、伺服机械臂9、开关机械臂10、液压云台11、备用工具12、控制系统13、驱动模块14和高压电转换系统15，所述的动力源2将油箱1内的液压油吸出并通过液压元件3和供油管路16-1依次输送到推进器阀箱4、机械臂伺服阀箱5、机械臂电磁阀箱6和工具阀箱7，所述的推进器8、伺服机械臂9和开关机械臂10依次与推进器阀箱4、机械臂伺服阀箱5和机械臂电磁阀箱6建立连通，所述的液压云台11和备用工具12连通在工具阀箱7上，所述的推进器阀箱4、机械臂伺服阀箱5、机械臂电磁阀箱6和工具阀箱7的回油管路16-2汇流后与油箱1连通；所述的高压电转换系统15分别为动力源2和控制系统13供电，所述的控制系统13通过驱动模块14分别与推进器阀箱4、机械臂伺服阀箱5、机械臂电磁阀箱6和工具阀箱7电连接。如此设置，高压电转换系统为动力源和电控系统供电，解决长距离供电损耗问题；油箱用于存储液压油，油箱上方自带橡胶材料制成皮囊，皮囊与油箱联通，皮囊中内置弹簧，具有补偿油箱的作用；检测传感器包含液位传感器、温度传感器、油压传感器等多种形式传感器，为系统安全工作提供检测信息；推进器包括七个液压推进器，其中四个为水平推进器，三个为垂直推进器；水下机械臂包含两种水下机械臂，一个为水下伺服型机械臂，另一个为水下开关型机械臂；备用作业工具是水下作业型机器人为执行特殊水下作业工作而特制的工具；液压云台是液压形式的两轴云台，能够提供俯仰和方位上的运动自由度，该云台上放置水下灯和摄像头，为水下机器人进行水下作业和环境观察提供有效帮助；液压元件和管路包括各种单向阀、溢流阀、过滤器、液压管路接头、硬管、软管和波纹管等；液压阀箱有四种形式：控制推进器的比例阀箱、控制伺服机械臂的伺服阀箱、控制开关机械臂的电磁阀箱、控制液压云台和备用作业工具的工具阀箱；驱动控制系统是控制液压系统的各执行器件，并监控系统温度、补偿器液位和管路中压力等信息，控制液压系统安全有效地工作；

结合附图3所示，该液压系统的系统执行元件流量控制包括信息采集层、任务分解及规划层和执行层，所述的信息采集层包括采集姿态信息、速度信息、深度信息、高度信息和位置信息，所述的任务分解及规划层和执行层包括水平运动、升沉运动、定姿巡检、定点作业、定点观察和特殊作业，所述的执行层包括水平推进器、执行推进器、其功能机械臂、五功能机械臂、液压云台和备用工具，该液压系统的控制系统根据作业型水下机器人的任务不同合理调配系统流量。通过规划作业型水下机器人的基本的航行和作业过程，并得出作业型水下机器人各个运动阶段中对所需液压系统的最大输出流量。作业型水下机器人的航行和作业过程分为以下几个情况：水平运动、升沉运动、定姿巡检、定点作业、沉底作业、定点观察、特殊作业。在每种情况下，控制系统首先进行任务分解，根据每种任务指标(如运行的速度、姿态保持精度、对底高度、动力定位精度等)，结合采集到的水下机器人本体信息(姿态、速度、深度、高度、位置等)，有效计算和分配各执行元件的流量，使系统中各液压执行元件有效合理工作。

该液压系统的设计系统压力应大于推进器所需液压压力20Mpa，考虑到压力损失，系统压力最小为21Mpa。七功能机械手和五功能机械手所用液压缸和马达设计最高压力为21Mpa，云台及其它作业执行器单元为低压系统，设计最大压力为7Mpa，所以，21Mpa的系统压力也同时能满足其它执行器单元的要求。在满足作业型水下机器人执行器要求的前提下，应使该液压系统的系统压力尽量低，一方面最大限度的减少能量浪费；另一方面，降低对泵、缸、阀等元件的材质、密封、制造精度要求，提高系统的可靠性，降低制造成本。综上所述，系统压力定为21Mpa。

动力包的确定应根据系统需要的压力和各液压器件所需的流量进行计算。

表1水下系统的压力和流量表

	水平推进器	垂直推进器	云台	7功能机械手	5功能机械手
						流量	42L/min	36L/min	1L/min	5.5L/min	11L/min
工作压力	21Mpa	21Mpa	7Mpa	21Mpa	21Mpa
						数量	4	3	1	1	1

通过规划作业型水下机器人基本的航行和作业过程，并得出作业型水下机器人各个运动阶段中对所需液压系统的最大输出流量。作业型水下机器人的航行和作业过程分为以下几个情况：水中姿态调整情况；全速前行情况；全速下潜情况；定深控制和姿态调整情况；姿态调整和全速前行同时进行情况；观察水下作业情况；全速上升情况，观察情况。因为要得到系统各种情况下的最大流量，所以在计算各阶段流量时，应把每个情况中可能工作的所有执行元件的最大流量求和。经计算，系统各阶段最大流量数据为(72，168，108，108，17.5，108，1)L/min。

由以上数据可知：

⑴系统最大流量值SQmax为168L/min。最大流量发生在作业型水下机器人全速前进阶段；

⑵系统不同情况所需流量变化较大。最大流量168L/min，最小流量为1L/min。

采用的动力包为电机泵组PP100-3054，能够提供最大24Mpa系统压力，最大流量可以供170L/min，内置传感器：电机温度、电机漏水、油箱液位、泵压差、油箱漏水，提供100hp动力。

实施2：如图1所示，所述的高压电转换系统15包括升压转换器17、高压电缆18、降压转换器19和交流变直流电源20，所述的高压电转换系统外接电源，电源在高压电转换系统内分两支路，每条支路上均安装有升压转换器17，电源的其中一支路通过升压转换器17和高压电缆18与动力源2建立连接，进而为动力源2供电；电源的另外一支路通过升压转换器17和高压电缆18与降压转换器19建立连接，降压转换器19通过交流变直流电源与控制系统13电性连接，进而为控制系统13供电。

实施3：如图1所示，所述的动力源2包括液压马达24和电机21，所述的电机21为交流电动机，交流电动机带动液压马达24从油箱1中吸取液压油，将液压油传送到各个液压执行元件中去。如此设置，动力源包括交流电动机和液压马达，交流电动机带动液压马达从油箱中吸取液压油，将液压油传送到各个液压执行元件中去。

实施4：如图2所示，所述的推进器8、伺服机械臂9、开关机械臂10、液压云台11和备用工具12按照作业型水下机器人液压执行元件在系统中的流量从大到小依次排列。如此设置，如图2所示，液压系统的液压管路应根据执行元件在系统中的重要性和工作特点布置和选择连接方式。按照作业型水下机器人液压执行元件在系统中的流量从大到小排列如下：水平推进器、垂直推进器、七功能伺服机械臂、五功能开关机械臂、云台和备用工具。在液压管路的布局上按照执行元件在系统中的流量进行排列，流量大的执行元件离动力源的出油端近些，流量小的执行元件离动力源的出油端远些。根据液压系统中元件的工作特点、可维修性和工作可靠性，选择连接管路形式：动力源是电机带动液压马达方式，会有一定的振动，为保证工作的可靠性，动力源的进出油口采用波纹管的方式连接；水平推进器、垂直推进器也具有一定振动性，此外考虑推进器的布局和空间位置，采用软管与对应阀箱连接；水下机械臂的各关节运动，会带动相邻关节的油管运动，因此水下机械臂的油管也采用软管与阀箱连接。各阀箱、单向阀、溢流阀、过滤器、油箱、云台等元件位置固定不动，相互之间采用硬管连接更为合理，也便于维修。各管路的管径应根据液压元件的接口和元件所需流量选定。

实施5：如图1所示，所述的推进器阀箱4和推进器8、机械臂伺服阀箱5和伺服机械臂9、机械臂电磁阀箱6和开关机械臂10，之间连接有补偿器22，补偿器22通过液压油进行系统补偿，所述的工具阀箱7和液压云台11、备用工具12之间连接有补偿器22，补偿器22通过液压油进行系统补偿，所述的每个补偿器22上均安装有液位检测器25。如此设置，补偿器通过液压油进行系统补偿，进而保护推进器、阀箱、动力包中的电机等电控部分。

实施6：作业型水下机器人要求实现水下6个自由度的运动，即推进、升沉、横移、转艏、纵倾、横倾。为实现6自由度的精确控制，作业型水下机器人必须具备性能良好的推进系统。一般推进器的数量越多，作业型水下机器人的控制越简单，同时作业型水下机器人系统的复杂性也会提高，系统可靠性同时降低。作业型水下机器人推进器的数量和作业型水下机器人的控制难度以及系统复杂性的一般关系附图4所示。要实现作业型水下机器人的6个自由度的独立运动，至少要配有5个推进器(水平方向两个，竖直方向三个)，一般最多不超过12个。

综合考虑控制难度和控制复杂性，并参考一般水下机器人运动动力分配表，作业型水下机器人最终配置7个螺旋桨，包括4个水平螺旋桨和3个垂直螺旋桨，螺旋桨的分布情况如附图5所示。水平四个相同的螺旋桨实现作业型水下机器人的推进和转艏，螺旋桨的正向指向作业型水下机器人内侧，这是因为马达进出油口位于螺旋桨后部，螺旋桨正向向里有利于液压钢管的安装。四个螺旋桨对称布置，分别相对于作业型水下机器人的前进方向呈30度夹角，以便推进器得到更大的推力。水平推进器这样布置减少了其它元件对螺旋桨的挡流。

竖直方向布置三个螺旋桨，主要用来实现作业型水下机器人的升沉。由于作业型水下机器人在进行作业时，作业机械臂会对作业型水下机器人产生很大干扰，特别是对作业型水下机器人的俯仰方向，为此在作业型水下机器人艏端安装两个螺旋桨，艉端安装一个螺旋桨。为减小该螺旋桨运动时产生的力矩对作业型水下机器人航行的影响和减少作业型水下机器人本体对螺旋桨推进效率的影响，使螺旋桨的轴向与竖直方向呈15度角。螺旋桨正向向下，这是因为螺旋桨桨叶位于螺旋桨的前半部分，正向向下有利于作业型水下机器人漂浮在水面上时，桨叶最大限度浸没在水中产生最大的推力。四个小螺旋桨位于作业型水下机器人上部浮力块层，竖向放置，正向向上，方便安装液压钢管。小螺旋桨也可参与作业型水下机器人的升沉运动，但其主要作用是负责为作业型水下机器人的纵倾和横斜姿态调节提供动力。同样，为使力矩最大化，小螺旋桨距离中心距较大，螺旋桨外侧位于作业型水下机器人边缘。

7个推进器电机外形尺寸相同，以夹箍的形式安装，槽道推进器的槽道直接利用浮力材料的开孔以节省重量。水平4个推进器的开关阀箱安放在作业型水下机器人的右侧居中，垂直3个推进器的开关阀箱安放在作业型水下机器人的左侧居中。

实施7：如图6所示，油箱结构主要分为两部分，上部为补偿部分(可拉伸皮囊)，下部为四方箱体，皮囊上盖板与下部箱体之间用弹簧连接。

油箱未充油时，弹簧处于松弛状态；当油箱充满油时，弹簧在油液对上盖板的压力的作用下拉长。在空气中，由于弹簧的拉力作用，充满油液的油箱会保持一定的内压(设计为0-0.6bar)。当油箱在不同的水深中工作时，油箱内部会跟随外部环境压力不断变化，但始终会保持与外部环境的压差。这样，当油箱有局部泄漏时，箱内油液会在压差下向外留出，防止海水进入油箱，损坏液压元件，造成严重后果。

油箱内充满油时，设计油箱内外压差为Δp＝0.6bar。为保持皮囊上端盖平稳升降，皮囊内部设置8个弹簧，圆周布置。为了全面的检测到油箱的工作的状态，油箱内部安装有漏水传感器、位移传感器、温度传感器和压力传感器。

实施8：如图7所示，液压系统具有多种形式的水下机器人状态检测传感器：压力传感器、温度传感器、液位传感器、油温传感器和油质浑浊度检测传感器。此外为保证液压系统的供电正常，在供电方面也有检测传感器：绝缘传感器、交流高压的供电电压和电流检测传感器、低直流电压的供电电压和电流检测传感器。这些传感器形成一个水下机器人液压系统的状态监控网，有效保证系统安全可靠工作。

采用压力传感器检测动力包出油口液压油压力，用于检测动力包供油是否正常，如异常可能是动力包故障、溢流阀故障或者主油路有漏油；采用压力传感器检测主油路液压油压力，监控液压系统油路的管路和阀箱是否有漏油和工作异常状况。

采用温度传感器检测动力包中电机线圈的温度，监控电机是否电流过大，进而检测系统是否超载，如有异常，系统抛载、断电、极速上浮，保证系统安全浮出水面；采用温度传感器检测主油路油温，过高的油温会损害动力包电机线圈、液压管路的密封接头的密封性等，如出现异常可结合其他传感器进行综合判断。

液压系统中用的较多的是液位传感器，每个补偿器中都安置一个液位传感器，在油箱的皮囊中也安置液位传感器，补偿器具体安放的位置如下：动力包电机电磁线圈的行腔连接的补偿器；推进器阀箱的电路板行腔和各推进器的密闭行腔连接的补偿器；机械臂阀箱的控制和驱动电路板行腔连接的补偿器；工具阀箱的控制和驱动电路板行腔连接的补偿器。各液位传感器用于检测补偿器和油箱液压油的液位变化，如过低，可能相对应的密封行腔有泄漏的状况，需要系统紧急处理。

采用油质浑浊度检测传感器检测油路中液压油的纯净度，用于检测油路中是否混入海水，间接检测液压系统中是否有泄漏或者渗漏情况。

采用绝缘传感器检测水下机器人电缆的绝缘情况，进而判断电缆中是否有海水渗漏，如有异常，可能是动力包电机线圈异常或者电缆表皮有损伤，供电有危险。

由于水下机器人动力电和控制电是分开的，因此分别采用交流高压的供电电压和电流检测传感器检测动力电和控制电的电压和电流，监控各级变压器是否工作正常，保证液压系统安全可靠工作。

低直流电压的供电电压和电流检测传感器主要用于检测水下机器人的控制电部分，能够监控各控制电路板是否有短路和损坏情况。

实施9：补偿器的工作原理与压力补偿油箱工作原理相似。下端为弹簧腔，与外界相通，上端为充油腔，两腔之间用可压缩的橡胶补偿膜隔开。外界压力可以通过压缩膜片实现与充油腔的压力平衡，实现压力补偿功能。充油腔全满和全空时，弹簧均处于压缩状态，所以两种状态下，均可形成一定的压差。

实施10：作业型水下机器人液压系统需要高压、大电流供电，而作业型水下机器人照明系统、控制系统和传感器系统等，则需要多种电压等级和质量要求的电源。因此需要比较复杂的电力分配系统。电力分配系统的水上部分，主要负责将母船提供的380V三相交流电升压至3300V和2500V，再由脐带缆传送至作业型水下机器人。采用高压传输，以减小脐带缆压降，并且可以使用较细的铜芯，减小脐带缆直径。出于安全和远程控制的考虑，使用了PLC远程监控系统对供电系统的工作状态进行监控，并提供漏电和接地等保护功能。

脐带缆接入作业型水下机器人脐带缆接线箱后，3300V三相交流电直接接入水下电机。2500V交流则接入降压变压器，降压至110V交流电后进入电子舱。一部分直接供给大功率LED灯用于照明。另一部分通过AC-DC模块转换为所需电压的直流电，用于控制器、光端机和阀箱等的供电。由于控制系统对电源品质要求较高，因此采用Vicor电源模块进行AC-DC转换与稳压。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (10)

1.一种深海作业型水下机器人的液压系统，其特征在于：包括油箱(1)、动力源(2)、液压元件(3)、推进器阀箱(4)、机械臂伺服阀箱(5)、机械臂电磁阀箱(6)、工具阀箱(7)、推进器(8)、伺服机械臂(9)、开关机械臂(10)、液压云台(11)、备用工具(12)、控制系统(13)、驱动模块(14)和高压电转换系统(15)，所述的动力源(2)将油箱(1)内的液压油吸出并通过液压元件(3)和供油管路(16-1)依次输送到推进器阀箱(4)、机械臂伺服阀箱(5)、机械臂电磁阀箱(6)和工具阀箱(7)，所述的推进器(8)、伺服机械臂(9)和开关机械臂(10)依次与推进器阀箱(4)、机械臂伺服阀箱(5)和机械臂电磁阀箱(6)建立连通，所述的液压云台(11)和备用工具(12)连通在工具阀箱(7)上，所述的推进器阀箱(4)、机械臂伺服阀箱(5)、机械臂电磁阀箱(6)和工具阀箱(7)的回油管路(16-2)汇流后与油箱(1)连通；

所述的高压电转换系统(15)分别为动力源(2)和控制系统(13)供电，所述的控制系统(13)通过驱动模块(14)分别与推进器阀箱(4)、机械臂伺服阀箱(5)、机械臂电磁阀箱(6)和工具阀箱(7)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种深海作业型水下机器人的液压系统，其特征在于：所述的高压电转换系统(15)包括升压转换器(17)、高压电缆(18)、降压转换器(19)和交流变直流电源(20)，所述的高压电转换系统外接电源，电源在高压电转换系统内分两支路，每条支路上均安装有升压转换器(17)，电源的其中一支路通过升压转换器(17)和高压电缆(18)与动力源(2)建立连接，进而为动力源(2)供电；电源的另外一支路通过升压转换器(17)和高压电缆(18)与降压转换器(19)建立连接，降压转换器(19)通过交流变直流电源(20)与控制系统(13)电性连接，进而为控制系统(13)供电。

3.根据权利要求1所述的一种深海作业型水下机器人的液压系统，其特征在于：所述的动力源(2)包括液压马达(24)和电机(21)，所述的电机(21)为交流电动机，交流电动机带动液压马达(24)从油箱(1)中吸取液压油，将液压油传送到各个液压执行元件中去。

4.根据权利要求1所述的一种深海作业型水下机器人的液压系统，其特征在于：所述的液压元件(3)包括溢流阀、单向阀、过滤器、液压管路接头、硬管、软管和波纹管。

5.根据权利要求1所述的一种深海作业型水下机器人的液压系统，其特征在于：所述的动力源(2)上安装有补偿器(22)。

6.根据权利要求1所述的一种深海作业型水下机器人的液压系统，其特征在于：所述的供油管路(16-1)上安装有油压检测器(23)。

7.根据权利要求1所述的一种深海作业型水下机器人的液压系统，其特征在于：所述的推进器(8)、伺服机械臂(9)、开关机械臂(10)、液压云台(11)和备用工具(12)按照作业型水下机器人液压执行元件在系统中的流量从大到小依次排列。

8.根据权利要求1所述的一种深海作业型水下机器人的液压系统，其特征在于：所述的推进器阀箱(4)和推进器(8)、机械臂伺服阀箱(5)和伺服机械臂(9)、机械臂电磁阀箱(6)和开关机械臂(10)，之间连接有补偿器(22)，补偿器(22)通过液压油进行系统补偿，所述的工具阀箱(7)和液压云台(11)、备用工具(12)之间连接有补偿器(22)，补偿器(22)通过液压油进行系统补偿，所述的每个补偿器(22)上均安装有液位检测器(25)。

9.根据权利要求1所述的一种深海作业型水下机器人的液压系统，其特征在于：所述的控制系统(13)上连接有检测传感器(26)，检测传感器(26)包括绝缘传感器、交流高压的供电电压和电流检测传感器、低直流电压的供电电压和电流检测传感器。

10.根据权利要求7所述的一种深海作业型水下机器人的液压系统，其特征在于：所述的推进器(8)包括水平推进器和垂直推进器。