CN108609141A - 利用石墨烯碳刷供电的混合动力驱动的水下机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用石墨烯碳刷供电的混合动力驱动的水下机器人，包括壳体和用于驱动壳体移动的驱动机构；驱动机构包括侧移驱动机构和顶升驱动机构；侧移驱动机构包括转动设置在驱动室外周壁上的转环、用于驱动转环转动的主驱动电机、固定设置在转环上的安装室、转动设置在安装室外侧端的侧移螺旋桨和设置在安装室中的用于驱动侧移螺旋桨转动的侧移驱动电机；顶升驱动机构包括顶升螺旋桨和设置在驱动室中的用于带动顶升螺旋桨转动的顶升驱动电机。本发明中，顶升驱动机构产生的动力方向相对于壳体是固定的，侧移驱动机构产生的动力方向相对于壳体是可变的，这两种动力综合起来可以驱动壳体以任意角度移动。

Description

利用石墨烯碳刷供电的混合动力驱动的水下机器人
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种利用石墨烯碳刷供电的混合动力驱动的水下机器人。
背景技术
水下机器人多具有摄像机或摄像头，一般用于水文研究、水下监控、水下探查、水下救援、水下打捞、核电站水域监察以及水下石油作业平台清理等领域。
水下机器人一般具有自己的桨叶驱动系统，当具有马达和桨叶的桨叶驱动系统外置于本体时，如何对该马达进行可靠的供电是一个正在不断改进的技术课题。
专利文献CN106521367A公开了一种石墨烯碳刷及其制备方法，该种经过增强的石墨烯碳刷具有较好的综合力学性能，提高了各原料间的把持力，防止了摩擦过程总微利脱落而加速磨损，兼具优良的硬度和耐磨损性，电性能良好，不易打火，使用寿命更长。
申请人决定在此种石墨烯碳刷的基础上，研发一种利用石墨烯碳刷供电的混合动力驱动的水下机器人。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用石墨烯碳刷供电的混合动力驱动的水下机器人。
实现本发明目的的技术方案是：一种利用石墨烯碳刷供电的混合动力驱动的水下机器人，包括壳体和用于驱动壳体移动的驱动机构；驱动机构包括侧移驱动机构和顶升驱动机构；壳体设有驱动室；侧移驱动机构包括转动设置在驱动室外周壁上的转环、用于驱动转环转动的主驱动电机、固定设置在转环上的安装室、转动设置在安装室外侧端的侧移螺旋桨和设置在安装室中的用于驱动侧移螺旋桨转动的侧移驱动电机；顶升驱动机构包括顶升螺旋桨和设置在驱动室中的用于带动顶升螺旋桨转动的顶升驱动电机；转环的内周壁上设有两个和安装室连通的环形凹槽；各环形凹槽中嵌置有一个环形石墨烯碳刷，各侧移驱动电机和两个环形石墨烯碳刷通过导线电连接；驱动室的壁体上设有两个径向通孔，各径向通孔中设有一个导电碳针，各导电碳针的外侧端穿过相应一个径向通孔并抵接在相应一个环形石墨烯碳刷上，各导电碳针的内侧端与壳体内的电源通过导线电连接。
上述方案中，转环的顶面上设有环形的平面齿轮部，主驱动电机位于驱动室中，主驱动电机的输出轴伸出驱动室外，主驱动电机的输出轴上设有和平面齿轮部适配的主驱动齿轮，主驱动电机通过主驱动齿轮驱动平面齿轮部带动转环往复转动。
上述方案中，转环的两侧各固定有一个安装室，两个侧移螺旋桨产生的动力方向相同。
上述方案中，驱动室的内周壁上设有两个径向凸管；驱动室中设有两个导电碳针、两个螺接固定在相应一个径向凸管上的防脱尾盖以及两个推力弹簧；各防脱尾盖的中心处设有穿孔；各导电碳针的中端设有环形限位板，各推力弹簧套设在相应一个导电碳针上，各推力弹簧的一端抵接在导电碳针的环形限位板上，另一端抵接在防脱尾盖上，从而将导电碳针压接在相应一个环形石墨烯碳刷上。
上述方案中，驱动室的外壁是圆形，转环直接绕驱动室的外壁上滑动。
本发明具有积极的效果：（1）顶升驱动机构产生的动力方向相对于壳体是固定的，侧移驱动机构产生的动力方向相对于壳体是可变的，这两种动力综合起来，可以驱动壳体以任意角度移动。（2）侧移驱动电机通过石墨烯碳刷供电，这种结构无需在安装室中设置电池，故减小了安装室的体积，有利于动力提供。
附图说明
图1为本发明的一种立体结构示意图；
图2为图1所示机器人的一种半剖结构示意图；
图3为图2中A处的局部放大示意图。
附图标记为：
壳体1，半球形观察室11，驱动室12，径向通孔121，径向凸管122，台阶13，环形限位挡板14，摄像模块2，云台机构21，摄像头22，侧移驱动机构3，转环31，平面齿轮部311，环形凹槽312，主驱动电机32，主驱动齿轮321，侧移螺旋桨33，侧移驱动电机34，安装室35，环形石墨烯碳刷36，导电碳针37，环形限位板371，导电碳针的外侧端372，导电碳针的内侧端373，防脱尾盖38，穿孔381，推力弹簧39，顶升驱动机构4，顶升驱动电机41，顶升螺旋桨42。
具体实施方式
（实施例1）
本实施例是一种混合动力驱动的水下机器人，见图1至图3所示，包括壳体1、内置于壳体中的摄像模块2和用于驱动壳体移动的驱动机构。
壳体的下部设有透明的半球形观察室11；摄像模块包括内置于壳体中的具有驱动电机的云台机构21、设置在云台机构上的摄像头22和设置在云台机构上的照明灯（图上未画出）。摄像头22固定设置在云台机构的底部，摄像头正对半球形观察室的透明壁体。
壳体的顶部设有用于设置驱动机构的驱动室12。
驱动机构包括侧移驱动机构3和顶升驱动机构4。
侧移驱动机构3包括转动设置在驱动室外周壁上的转环31、用于驱动转环转动的主驱动电机32、固定设置在转环上的安装室35、转动设置在安装室外侧端的侧移螺旋桨33和设置在安装室中的用于驱动侧移螺旋桨转动的侧移驱动电机34。
转环的顶面上设有环形的平面齿轮部311，主驱动电机位于驱动室中，主驱动电机的输出轴伸出驱动室外，主驱动电机的输出轴上设有和平面齿轮部适配的主驱动齿轮321，主驱动电机通过主驱动齿轮驱动平面齿轮部带动转环往复转动。
本实施例中，转环的两侧各固定有一个安装室，两个侧移螺旋桨产生的动力方向的优选是相同方向。
转环的内周壁上设有两个和安装室连通的环形凹槽312；各环形凹槽中嵌置有一个环形石墨烯碳刷36，各侧移驱动电机和两个环形石墨烯碳刷通过导线5电连接。
驱动室的壁体上设有两个径向通孔121以及固定设置在驱动室内周壁上的两个径向凸管122；驱动室中设有两个导电碳针37、两个螺接固定在相应一个径向凸管上的防脱尾盖38以及两个推力弹簧39；各防脱尾盖的中心处设有穿孔381；各导电碳针的中端设有环形限位板371，各导电碳针的外侧端372穿过相应一个径向通孔并抵接在相应一个环形石墨烯碳刷上，各导电碳针的内侧端373穿过相应一个防脱尾盖的穿孔，并与壳体内的电源通过导线电连接；各推力弹簧套设在相应一个导电碳针上，各推力弹簧的一端抵接在导电碳针的环形限位板上，另一端抵接在防脱尾盖上，从而将导电碳针压接在相应一个环形石墨烯碳刷上。
顶升驱动机构4包括固定设置在驱动室中的顶升驱动电机41和转动设置在驱动室正上方的顶升螺旋桨42，顶升驱动电机带动顶升螺旋桨转动。
本实施例中，驱动室的外壁是圆形，转环直接绕驱动室的外壁上滑动。
本实施例中，转环是被设置在驱动室外壁上的台阶13和环形限位挡板14限位在驱动室外壁上，不会上下滑移。
本实施例工作中，顶升螺旋桨42转动时，给壳体提供一个顶部方向的动力；侧移螺旋桨33转动时，产生的动力的方向和顶升螺旋桨所产动力的方向相垂直；主驱动电机32转动时，通过主驱动齿轮321带动转环31绕驱动室的外周壁转动，进而同步带动两个侧移螺旋桨绕驱动室转动，从而可以调整两个侧移螺旋桨产生动力的方向；这种结构可以综合顶升螺旋桨和侧移螺旋桨的动力，使得整体向着预定方向移动，能够完成较为复杂的动作。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种利用石墨烯碳刷供电的混合动力驱动的水下机器人，包括壳体和用于驱动壳体移动的驱动机构；其特征在于：
驱动机构包括侧移驱动机构和顶升驱动机构；
壳体设有驱动室；侧移驱动机构包括转动设置在驱动室外周壁上的转环、用于驱动转环转动的主驱动电机、固定设置在转环两侧的两个安装室、转动设置在各安装室外侧端的侧移螺旋桨和设置在各安装室中的用于驱动相应一个侧移螺旋桨转动的侧移驱动电机；
顶升驱动机构包括顶升螺旋桨和设置在驱动室中的用于带动顶升螺旋桨转动的顶升驱动电机；
转环的内周壁上设有两个和安装室连通的环形凹槽；各环形凹槽中嵌置有一个环形石墨烯碳刷，各侧移驱动电机和两个环形石墨烯碳刷通过导线电连接；驱动室的壁体上设有两个径向通孔，各径向通孔中设有一个导电碳针，各导电碳针的外侧端穿过相应一个径向通孔并抵接在相应一个环形石墨烯碳刷上，各导电碳针的内侧端与壳体内的电源通过导线电连接；
驱动室的内周壁上设有两个径向凸管；驱动室中设有两个导电碳针、两个螺接固定在相应一个径向凸管上的防脱尾盖以及两个推力弹簧；各防脱尾盖的中心处设有穿孔；各导电碳针的中端设有环形限位板，各推力弹簧套设在相应一个导电碳针上，各推力弹簧的一端抵接在导电碳针的环形限位板上，另一端抵接在防脱尾盖上，从而将导电碳针压接在相应一个环形石墨烯碳刷上。
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