CN108152066A - 一种水下机器人实验平台 - Google Patents

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郭润舟
夏佳明
陈哲
康建伟
夏靖研
古成
余杰
李苏昊
周政
陈宇娥
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01M99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass

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Abstract

本发明提出一种水下机器人实验平台，包括：两个相互平行设置的方框形的实验台固定架、两根水平光轴、一根垂直光轴和推进器固定架；水平光轴和垂直光轴的两端均形成滑块；一根水平光轴连接两实验台固定架顶边，另一根水平光轴连接两实验台固定架底边，且水平光轴两端分别通过滑轨滑块结构与对应实验台固定架连接；垂直光轴两端分别通过滑轨滑块结构与两根水平光轴连接；推进器固定架通过自身中心的一通孔安装在垂直光轴上，通孔直径大于垂直光轴直径；推进器固定架的四角上设有水平推进器，推进器固定架的中轴线上设有两个关于推进器固定架中心点对称的垂直推进器。该实验平台用于防止水下机器人进入滚转效应等故障状态时撞击池壁导致器件损坏。

Description

一种水下机器人实验平台
技术领域
本发明涉及一种水下机器人实验平台，属于机器人设备制造技术领域。
背景技术
随着海洋资源的不断开发，水下机器人的市场需求在不断增加。水下机器人最核心的功能是动态姿态平衡与定深运动，开发人员需要通过程序设计控制推进器来实现这些基本功能，需要对水下机器人进行大量的调试工作。在调试的同时需要保证水下机器人的安全，但是目前尚未有一款水下机器人实验平台以供设计和开发人员进行安全调试，所以研制一款可以限制水下机器人姿态角度和运动高度的水下机器人实验平台成为亟待解决的问题。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种水下机器人实验平台，该实验平台用于防止水下机器人进入滚转效应等故障状态时撞击池壁导致器件损坏。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种水下机器人实验平台，包括：两个相互平行设置的方框形的实验台固定架7、两根水平光轴5、一根垂直光轴4和推进器固定架6；水平光轴5和垂直光轴4的两端均形成滑块3；其中，一根水平光轴5两端分别通过滑轨滑块结构连接两个实验台固定架7的顶边，另一根水平光轴5两端分别通过滑轨滑块结构连接两个实验台固定架7的底边；垂直光轴4两端分别通过滑轨滑块结构与两根水平光轴5连接；两根水平光轴5和一根垂直光轴4始终处于同一平面内，且该平面始终垂直于实验台固定架7平面；推进器固定架6为具有四个端角的中心对称形状板，板中心设有一通孔，推进器固定架6通过该通孔安装在垂直光轴4上，且通孔直径大于垂直光轴直径；推进器固定架6的四个角上设有水平推进器2，推进器固定架6的中轴线上设有两个关于推进器固定架6中心点对称的垂直推进器1；两个垂直推进器1的推进方向平行于垂直光轴4长度方向，四个水平推进器2的推进方向平行于推进器固定架6所在平面，且相邻的水平推进器2推进方向互相垂直。
进一步的，所述实验台固定架7底部设置有底座8。
进一步的，所述底座8的高度可调。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：
本发明通过垂直推进器和水平推进器的推动作用，带动推进器固定架运动，进而带动垂直光轴和水平光轴运动，实现水下机器人的运动限制；本发明结构简单，易于组装、拆卸、维修，便于操作与控制，且成本较低，能够实现对小型水下机器人运行时的保护，防止水下机器人进入滚转效应等故障状态时撞击池壁导致器件损坏。
附图说明
图1为本发明实施例的整体结构图；
图2为本发明实施例的整体主视图；
图3为本发明实施例的左视图；
图4为本发明实施例的俯视图；
图5为本发明实施例中推进器固定架与垂直光轴连接处剖面图。
图中包括：1、垂直推进器，2、水平推进器，3、滑块，4、垂直光轴，5、水平光轴，6、推进器固定架，7、实验台固定架，8、底座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1至4所示为一种水下机器人实验平台，包括两个相互平行设置的方框形的实验台固定架7、两根水平光轴5、一根垂直光轴4和推进器固定架6；水平光轴5和垂直光轴4的两端均形成滑块3；其中，一根水平光轴5两端分别通过滑轨滑块结构连接两个实验台固定架7的顶边，另一根水平光轴5两端分别通过滑轨滑块结构连接两个实验台固定架7的底边；垂直光轴4两端分别通过滑轨滑块结构与两根水平光轴5连接；推进器固定架6为具有四个端角的中心对称形状板，板中心设有一通孔，推进器固定架6通过该通孔安装在垂直光轴4上，且通孔直径大于垂直光轴直径；推进器固定架6的四个角上设有水平推进器2，推进器固定架6的中轴线上设有两个关于推进器固定架6中心点对称的垂直推进器1；两个垂直推进器1的推进方向平行于垂直光轴4长度方向，四个水平推进器2的推进方向平行于推进器固定架6所在平面，且相邻的水平推进器2推进方向互相垂直。
上述技术方案中，水下机器人控制系统安装在推进器固定架6上，为了方便展示，图1至4中仅给出推进器固定架6。
本实施例中，实验台固定架7的底部两个角落上设置有底座8，且底座8的高度可以调节，底座8可以使实验台固定架7固定在实验池池底，通过调节底座8的高度使得实验台固定架7保持位置稳定。
本发明通过控制垂直光轴4的高度，实现对推进器固定架6的高度控制。通过控制水平光轴5的长度与实验台固定架7的长度，实现对推进器固定架6运动空间的限制。通过控制推进器固定架6中心圆孔的孔径与垂直光轴4的外径之间的大小关系，实现对推进器固定架6的俯仰角与滚转角的角度限制。
推进器固定架与垂直光轴连接处剖面如图5所示，设推进器固定架6中心圆孔的孔径为D，垂直光轴4的外径为d，推进器固定架6厚度为L，各参数之间关系如下：
D·cosθ-L·sinθ＝d (1)
式中，θ表示推进器固定架6与垂直光轴之间的最大倾斜角。
根据式(1)可求得：
本实施例中，取推进器固定架6中心圆孔的孔径D为20mm，垂直光轴4的外径d为10mm，推进器固定架6的厚度L为3mm，将数据带入上式，得到：θ＝51.834°，即所述垂直光轴4与推进器固定架6可达到的最大倾斜角为51.834°。
本发明的具体实施方式如下：
两个垂直推进器1的推进方向相同时，推动推进器固定架6沿垂直光轴4滑动，具体为：
两个垂直推进器1正转时，带动推进器固定架6沿垂直光轴4向上运动，在触及垂直光轴4顶部后，无法继续向上运动；当两个垂直推进器1反转时，带动推进器固定架6沿垂直光轴4向下运动，在触及垂直光轴4底部后，无法继续向下运动。
两个垂直推进器1的推进方向相反时，推动推进器固定架6发生滚转，具体为：
当左侧垂直推进器1正转，右侧垂直推进器1反转时，可以控制推进器固定架6滚转角增大，当垂直光轴4与推进器固定架6达到最大倾斜角后，推进器固定架6滚转角不再增大。当左侧垂直推进器1反转，右侧垂直推进器1正转时，可以控制推进器固定架6滚转角反向增大，当垂直光轴4与推进器固定架6达到最大倾斜角后，推进器固定架6的滚转角不再反向增大。
水平推进器2用于控制推进器固定架6的偏航角，具体为：
当水平推进器2同时正转时，可以控制推进器固定架6偏航角正向增大；当水平推进器2同时反转时，可以控制推进器固定架6偏航角反向增大。当左侧两个水平推进器正转，右侧两个水平推进器反转，可以控制推进器固定架6向左运动，从而带动垂直光轴4沿水平光轴5向左运动。当垂直光轴4触及水平光轴5最左端后，推进器固定架6及垂直光轴4不再向左运动。当左侧两个水平推进器反转，右侧两个水平推进器正转时，可以控制推进器固定架6向右运动，从而带动垂直光轴4沿水平光轴5向右运动。当垂直光轴4触及水平光轴5最右端后，推进器固定架6及垂直光轴4不再向右运动。
通过控制前方两个水平推进器2正转，后方两个水平推进器2反转，可以控制推进器固定架6向前运动，从而带动垂直光轴4及水平光轴5沿实验台固定架7向前运动。当水平光轴5触及实验台固定架7最前端后，推进器固定架6、垂直光轴4和水平光轴5不再向前运动。通过控制前部两个水平推进器反转，后部两个水平推进器正转，可以控制推进器固定架6向后运动，从而带动垂直光轴4及水平光轴5沿实验台固定架7向后运动。当水平光轴5触及实验台固定架7最后端后，推进器固定架6，垂直光轴4和水平光轴5不再向后运动。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种水下机器人实验平台，其特征在于，包括：两个相互平行设置的方框形的实验台固定架(7)、两根水平光轴(5)、一根垂直光轴(4)和推进器固定架(6)；水平光轴(5)和垂直光轴(4)的两端均形成滑块(3)；其中，一根水平光轴(5)两端分别通过滑轨滑块结构连接两个实验台固定架(7)的顶边，另一根水平光轴(5)两端分别通过滑轨滑块结构连接两个实验台固定架(7)的底边；垂直光轴(4)两端分别通过滑轨滑块结构与两根水平光轴(5)连接；推进器固定架(6)为具有四个端角的中心对称形状板，板中心设有一通孔，推进器固定架(6)通过该通孔安装在垂直光轴(4)上，且通孔直径大于垂直光轴直径；推进器固定架(6)的四个角上设有水平推进器(2)，推进器固定架(6)的中轴线上设有两个关于推进器固定架(6)中心点对称的垂直推进器(1)。两个垂直推进器(1)的推进方向平行于垂直光轴(4)长度方向；四个水平推进器(2)的推进方向位于同一平面且相邻的水平推进器(2)推进方向互相垂直。
2.根据权利要求1所述的一种水下机器人实验平台，其特征在于，所述实验台固定架(7)底部设置有底座(8)。
3.根据权利要求2所述的一种水下机器人实验平台，所述底座(8)的高度可调。
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