CN108216535B - 一种水下机器人浮沉装置和浮沉方法 - Google Patents

一种水下机器人浮沉装置和浮沉方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水下机器人浮沉装置和浮沉方法，其中一种水下机器人浮沉装置包括水下机器人、活塞和活塞杆组件、驱动电机、绞轮钢索组件、绞轮轴密封件、缸筒组件、充气阀及活塞密封件等。本发明在水下机器人上加设水下机器人浮沉装置，调整一种水下机器人浮沉装置的排水体积，调节水下机器人浮沉装置的浮力，实现水下机器人的上浮和下沉。本发明结构简单，操作方便，控制灵活，可以在一种水下机器人浮沉方面进行推广。

Description

一种水下机器人浮沉装置和浮沉方法
技术领域
本发明涉及一种水下机器人浮沉装置和浮沉方法，属于电气与机电技术领域。
背景技术
目前，水下机器人的上浮和下沉，普遍采用加设重物实现下沉，抛弃重物实现上浮的方法。水下机器人这种上浮和下沉的方法，一方面很难控制水下机器人上浮和下沉的速度和位置，另一方面，加设重物的重物一旦抛弃后，无法实现重复使用。为了解决这一问题，本发明提出一种技术方案，通过对一种水下机器人加设水下机器人浮沉装置，调整一种水下机器人浮沉装置的排水体积，调节水下机器人浮沉装置的浮力，实现水下机器人的上浮和下沉。
发明内容
发明目的：通过对一种水下机器人加设水下机器人浮沉装置，调整一种水下机器人浮沉装置的排水体积，调节水下机器人浮沉装置的浮力，实现水下机器人的上浮和下沉。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种水下机器人浮沉装置，包括活塞和活塞杆组件、驱动电机、绞轮钢索组件、绞轮轴密封件、缸筒组件、充气阀及活塞密封件；所述活塞和活塞杆组件包括活塞杆筒、活塞、活塞杆底板和活塞杆内腔，所述活塞设置在活塞杆筒的上端，活塞的外周开设有密封件沟槽，活塞杆底板与活塞杆筒的下端紧密连接，活塞杆筒、活塞和活塞杆底板组装成活塞和活塞杆组件；所述驱动电机的左端包含包括驱动电机轴；所述绞轮钢索组件包括绞轮轴、绞轮、钢索、安装座和销轴，所述绞轮轴的右端设置有绞轮轴凸台，绞轮轴凸台的内部开设有轴孔，绞轮轴通过键和绞轮相连接，钢索的下端可靠缠绕在绞轮上，销轴通过销孔安装在安装座上，钢索的上端可靠套装在销轴上；所述缸筒组件包括缸筒下法兰、缸筒、缸筒上端盖和缸筒内腔，缸筒上端盖开设有充气阀安装孔，充气阀安装孔的下端和缸筒内腔相连通；所述绞轮钢索组件通过绞轮轴左端安装在活塞杆筒下部左侧的轴孔内，绞轮轴右端的绞轮轴凸台安装在活塞杆筒下部右侧的轴孔内，绞轮轴凸台和活塞杆筒下部右侧的轴孔之间安装有绞轮轴密封件；所述驱动电机安装在活塞杆筒下部右侧的凸台上，驱动电机轴插入绞轮轴凸台内部的轴孔内，并通过键相互连接，安装座和销轴一起整体安装在上缸筒上端盖的下端，绞轮和销轴之间通过钢索相连接；所述活塞的外周安装有活塞密封件，活塞和活塞密封件一起安装在缸筒内腔中，并与缸筒的内壁之间形成滑动配合，缸筒组件相对于活塞和活塞杆组件能够实现上下移动；所述充气阀通过充气阀安装孔安装在缸筒上端盖上；各零部件完成相互装配连接后，通过充气阀向缸筒内腔及活塞杆内腔充入压力气体。
一种水下机器人浮沉方法，利用上述的装置，其步骤如下：
1、首先控制驱动电机实现顺时针旋转，释放绞轮上的钢索，缸筒组件在内部压力气体的作用下，相对于活塞和活塞杆组件向上移动，并到达最高位置，水下机器人浮沉装置形成最大体积，水下机器人进入水中后，产生最大的浮力，水下机器人在这个浮力的作用下，漂浮在水面上；
2、当水下机器人下沉时，此时水下机器人在浮力的作用下，漂浮在水面上，首先控制驱动电机实现逆时针旋转，驱动电机通过驱动电机轴带动绞轮一起实现逆时针旋转，绞轮收紧钢索，并通过钢索、销轴、安装座把作用力传递到缸筒上端盖上，带动缸筒组件克服缸筒内腔的压力气体的作用力，相对于活塞和活塞杆组件向下移动，水下机器人浮沉装置的体积逐步减小，当水下机器人及水下机器人浮沉装置一起实现下沉时，其下沉的位置和速度通过驱动电机进行控制；
3、当水下机器人需要上浮时，此时水下机器人处于水下，需要实现上浮时，控制驱动电机实现顺时针旋转，释放绞轮上的钢索，缸筒组件在内部压力气体的作用下，相对于活塞和活塞杆组件向上移动，水下机器人浮沉装置的体积逐步增大，当水下机器人及水下机器人浮沉装置一起实现上浮时，其上浮的位置和速度通过驱动电机进行控制。
本发明的有益效果：
本发明在水下机器人上加设水下机器人浮沉装置，调整一种水下机器人浮沉装置的排水体积，调节水下机器人浮沉装置的浮力，实现水下机器人的上浮和下沉。本发明结构简单，操作方便，控制灵活，可以在一种水下机器人浮沉方面进行推广。
附图说明
图1本发明的结构示意图；
图2是图1中A的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1、图2所示，一种水下机器人浮沉装置，包括活塞和活塞杆组件2、驱动电机3、绞轮钢索组件4、绞轮轴密封件5、缸筒组件6、充气阀7及活塞密封件8；所述活塞和活塞杆组件2包括活塞杆筒2-1、活塞2-2、活塞杆底板2-3和活塞杆内腔2-4，所述活塞2-2设置在活塞杆筒2-1的上端，活塞2-2的外周开设有密封件沟槽，活塞杆底板2-3与活塞杆筒2-1的下端紧密连接，活塞杆筒2-1、活塞2-2和活塞杆底板2-3组装成活塞和活塞杆组件2；所述驱动电机3的左端包含包括驱动电机轴3-1；所述绞轮钢索组件4包括绞轮轴4-1、绞轮4-2、钢索4-3、安装座4-6和销轴4-7，所述绞轮轴4-1的右端设置有绞轮轴凸台4-4，绞轮轴凸台4-4的内部开设有轴孔4-5，绞轮轴4-1通过键和绞轮4-2相连接，钢索4-3的下端可靠缠绕在绞轮4-2上，销轴4-7通过销孔安装在安装座4-6上，钢索4-3的上端可靠套装在销轴4-7上；所述缸筒组件6包括缸筒下法兰6-1、缸筒6-2、缸筒上端盖6-3和缸筒内腔6-4，缸筒上端盖6-3开设有充气阀安装孔6-5，充气阀安装孔6-5的下端和缸筒内腔6-4相连通；所述绞轮钢索组件4通过绞轮轴4-1左端安装在活塞杆筒2-1下部左侧的轴孔内，绞轮轴4-1右端的绞轮轴凸台4-4安装在活塞杆筒2-1下部右侧的轴孔内，绞轮轴凸台4-4和活塞杆筒2-1下部右侧的轴孔之间安装有绞轮轴密封件5；所述驱动电机3安装在活塞杆筒2-1下部右侧的凸台上，驱动电机轴3-1插入绞轮轴凸台4-4内部的轴孔4-5内，并通过键相互连接，安装座4-6和销轴4-7一起整体安装在上缸筒上端盖6-3的下端，绞轮4-2和销轴4-7之间通过钢索4-3相连接；所述活塞2-2的外周安装有活塞密封件8，活塞2-2和活塞密封件8一起安装在缸筒内腔6-4中，并与缸筒6-2的内壁之间形成滑动配合，缸筒组件6相对于活塞和活塞杆组件2能够实现上下移动；所述充气阀7通过充气阀安装孔6-5安装在缸筒上端盖6-3上；各零部件完成相互装配连接后，通过充气阀7向缸筒内腔6-4及活塞杆内腔2-4充入压力气体。
一种水下机器人浮沉方法，利用上述的装置，其步骤如下：
1、首先控制驱动电机3实现顺时针旋转，释放绞轮4-2上的钢索4-3，缸筒组件6在内部压力气体的作用下，相对于活塞和活塞杆组件2向上移动，并到达最高位置，水下机器人浮沉装置形成最大体积，水下机器人进入水中后，产生最大的浮力，水下机器人在这个浮力的作用下，漂浮在水面上；
2、当水下机器人下沉时，此时水下机器人在浮力的作用下，漂浮在水面上，首先控制驱动电机3实现逆时针旋转，驱动电机3通过驱动电机轴3-1带动绞轮4-2一起实现逆时针旋转，绞轮4-2收紧钢索4-3，并通过钢索4-3、销轴4-7、安装座4-6把作用力传递到缸筒上端盖6-3上，带动缸筒组件6克服缸筒内腔6-4的压力气体的作用力，相对于活塞和活塞杆组件2向下移动，水下机器人浮沉装置的体积逐步减小，当水下机器人及水下机器人浮沉装置一起实现下沉时，其下沉的位置和速度通过驱动电机3进行控制；
3、当水下机器人需要上浮时，此时水下机器人处于水下，需要实现上浮时，控制驱动电机3实现顺时针旋转，释放绞轮4-2上的钢索4-3，缸筒组件6在内部压力气体的作用下，相对于活塞和活塞杆组件2向上移动，水下机器人浮沉装置的体积逐步增大，当水下机器人及水下机器人浮沉装置一起实现上浮时，其上浮的位置和速度通过驱动电机3进行控制。
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 (2)

1.一种水下机器人浮沉装置，其特征在于该浮沉装置安装在水下机器人（1）的外侧壁上，该浮沉装置包括活塞和活塞杆组件（2）、驱动电机（3）、绞轮钢索组件（4）、绞轮轴密封件（5）、缸筒组件（6）、充气阀（7）及活塞密封件（8）；所述活塞和活塞杆组件（2）包括活塞杆筒（2-1）、活塞（2-2）、活塞杆底板（2-3）和活塞杆内腔（2-4），所述活塞（2-2）设置在活塞杆筒（2-1）的上端，活塞（2-2）的外周开设有密封件沟槽，活塞杆底板（2-3）与活塞杆筒（2-1）的下端紧密连接，活塞杆筒（2-1）、活塞（2-2）和活塞杆底板（2-3）组装成活塞和活塞杆组件（2）；所述驱动电机（3）的左端包含有驱动电机轴（3-1）；所述绞轮钢索组件（4）包括绞轮轴（4-1）、绞轮（4-2）、钢索（4-3）、安装座（4-6）和销轴（4-7），所述绞轮轴（4-1）的右端设置有绞轮轴凸台（4-4），绞轮轴凸台（4-4）的内部开设有轴孔（4-5），绞轮轴（4-1）通过键和绞轮（4-2）相连接，钢索（4-3）的下端可靠缠绕在绞轮（4-2）上，销轴（4-7）通过销孔安装在安装座（4-6）上，钢索（4-3）的上端可靠套装在销轴（4-7）上；所述缸筒组件（6）包括缸筒下法兰（6-1）、缸筒（6-2）、缸筒上端盖（6-3）和缸筒内腔（6-4），缸筒上端盖（6-3）开设有充气阀安装孔（6-5），充气阀安装孔（6-5）的下端和缸筒内腔（6-4）相连通；所述绞轮钢索组件（4）通过绞轮轴（4-1）左端安装在活塞杆筒（2-1）下部左侧的轴孔内，绞轮轴（4-1）右端的绞轮轴凸台（4-4）安装在活塞杆筒（2-1）下部右侧的轴孔内，绞轮轴凸台（4-4）和活塞杆筒（2-1）下部右侧的轴孔之间安装有绞轮轴密封件（5）；所述驱动电机（3）安装在活塞杆筒（2-1）下部右侧的凸台上，驱动电机轴（3-1）插入绞轮轴凸台（4-4）内部的轴孔（4-5）内，并通过键与绞轮轴凸台（4-4）相互连接，安装座（4-6）和销轴（4-7）一起整体安装在缸筒上端盖（6-3）的下端，绞轮（4-2）和销轴（4-7）之间通过钢索（4-3）相连接；所述活塞（2-2）的外周安装有活塞密封件（8），活塞（2-2）和活塞密封件（8）一起安装在缸筒内腔（6-4）中，并与缸筒（6-2）的内壁之间形成滑动配合，缸筒组件（6）相对于活塞和活塞杆组件（2）能够实现上下移动；所述充气阀（7）通过充气阀安装孔（6-5）安装在缸筒上端盖（6-3）上；各零部件完成相互装配连接后，通过充气阀（7）向缸筒内腔（6-4）及活塞杆内腔（2-4）充入压力气体。
2.一种水下机器人浮沉方法，其特征在于利用权利要求1所述的装置，其步骤如下：
（1）、首先控制驱动电机（3）实现顺时针旋转，释放绞轮（4-2）上的钢索（4-3），缸筒组件（6）在内部压力气体的作用下，相对于活塞和活塞杆组件（2）向上移动，并到达最高位置，水下机器人浮沉装置形成最大体积，水下机器人进入水中后，产生最大的浮力，水下机器人在这个浮力的作用下，漂浮在水面上；
（2）、当水下机器人下沉时，此时水下机器人在浮力的作用下，漂浮在水面上，首先控制驱动电机（3）实现逆时针旋转，驱动电机（3）通过驱动电机轴（3-1）带动绞轮（4-2）一起实现逆时针旋转，绞轮（4-2）收紧钢索（4-3），并通过钢索（4-3）、销轴（4-7）、安装座（4-6）把作用力传递到缸筒上端盖（6-3）上，带动缸筒组件（6）克服缸筒内腔（6-4）的压力气体的作用力，相对于活塞和活塞杆组件（2）向下移动，水下机器人浮沉装置的体积逐步减小，当水下机器人浮沉装置及水下机器人所产生的总浮力小于总重量时，水下机器人及水下机器人浮沉装置一起实现下沉，其下沉的位置和速度通过驱动电机（3）进行控制；
（3）、当水下机器人需要上浮时，此时水下机器人处于水下，需要实现上浮时，控制驱动电机（3）实现顺时针旋转，释放绞轮（4-2）上的钢索（4-3），缸筒组件（6）在内部压力气体的作用下，相对于活塞和活塞杆组件（2）向上移动，水下机器人浮沉装置的体积逐步增大，当水下机器人浮沉装置及水下机器人所产生的总浮力大于总重量时，水下机器人及水下机器人浮沉装置一起实现上浮，其上浮的位置和速度通过驱动电机（3）进行控制。
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