CN109018267B - 一种全海深水下作业设备用浮力自主配平系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全海深水下作业设备用浮力自主配平系统，包括若干个耐高压浮力自标定装置，所述耐高压浮力自标定装置包括深海耐超高压复合舱、耐超高压可伸缩皮囊、皮囊伸缩调节支撑机构和往复驱动机构；所述耐超高压可伸缩皮囊设置在深海耐超高压复合舱的一端，皮囊伸缩调节支撑机构设置在耐超高压可伸缩皮囊的内部，皮囊伸缩调节支撑机构与往复驱动机构连接，往复驱动机构设置在深海耐超高压复合舱的内部。本发明使用结构紧凑轻巧的耐超高压可伸缩皮囊，配合皮囊伸缩调节支撑机构和大扭矩承载自锁式往复驱动机构，实现在超深海超高压力的浮力自主配平功能，结构紧凑轻巧，控制繁琐度低，应用范围广，通用性强。

Description

一种全海深水下作业设备用浮力自主配平系统

技术领域

本发明涉及一种水下辅助类设备，具体地说是涉及一种全海深水下作业设备用浮力自主配平系统，属于超深海作业设备的浮力配平技术领域。

背景技术

21世纪是“海洋世纪”，人类社会进入全面认知、开发海洋的新世纪。各国竞相争夺国际海底这块世界上最后的，也是最大的“人类共同继承财产”蛋糕。由于海洋隐蔵着众多的矿产资源和未知的生物奥秘，显示出巨大的商业利益和科学价值，促使各国纷纷推出了新海洋发展战略和海洋科技发展规划，加大投入抢占先机，试图成为海洋强国。

近年来，随着我国“海洋强国”战略的推动和实施，海洋勘测无论在范围还是技术能力方面，都有了很大程度的提升。在现代海洋环境参数采集设备中，传统依靠浮力驱动机构改变体积为运动动力或依靠浮力进行辅助运动的深海机器人占了海洋探测设备的绝大多数比重，例如水下滑翔机、ROV、AUV、ARGO等。在当前海洋领域技术下，这些设备在工作前使用的绝大多数是一次浮力配平技术，即：根据作业海域海水表面的密度和水下作业机器人的体积及重量的关系进行海水表面配平，使得浮力和重力基本持平，这样在进行水下姿态变换或前进后退时，需要克服重力与浮力的差值变小，从而降低功耗。

但由于大潜深水下航行器组成材料繁多且耐压舱的形式各不相同，以及不同航行水域水文环境的不确定性，精确计算不同航行深度配平量很困难，故需要在试验前针对不同下潜深度进行配平；而在大洋深海环境下，配平过程非常耗时且困难。目前，一般采用分几次下潜配平，逐步提高下潜深度和逐步增加配平铅块的方法达到预定深度优化航行的目的。一般情况下需要2～3次下潜才可以实现在预定深度的优化配平。由于航行深度大，下潜和上浮操作过程实施周期长且相对困难，灵敏度差、耗费大量人力物力并且存在很大的技术缺陷：

技术缺陷Ⅰ：水下作业设备在投放时必须提前根据将要下潜海域所在的海水表面密度和水下作业机器人的体积及重量的关系进行海水表面配平。但如果设备的运动范围较大(深度改变范围较大，航程范围较大)，如水下滑翔机、AUV等，其所在海域的海水密度改变量较大，其所受浮力改变量较大，此时之前在海水表面进行的一次配平对应浮力和重力差值不再接近零状态，而是一个较大的差值，此时水下作业设备如需保持深度不变或者变换成预期的工作姿态或状态，必须依靠推进器等外力方可实施动作或姿态变换。例如：由于海水密度随着海水深度的增加而增加，在深海勘测机器人体积不变、重量不变的情况下，随着其下潜深度的增加，其受到海水的浮力会增加，若期望水下作业设备保持某一姿态，必须依靠推进器等外力方可实施动作或姿态变换。

技术缺陷Ⅱ：由于大潜深水下航行器组成材料繁多且耐压舱的形式各不相同，以及不同航行水域水文环境的不确定性，精确计算不同航行深度配平量很困难，故配平工序复杂繁琐。而在大洋深海环境下，配平过程非常耗时且困难。例如对于当前的水下滑翔机来说，首先需要淡水配平，然后内配平、外配平，进而海水配平。单是一项海水配平工作，一台设备的配平工作少则一天时间，多则数天时间，对人力和物力的消耗巨大。因此，减少自治水下航行器下潜配平次数和提高配平质量有着重要的实际意义。

当然，现在也有一次下潜即可配平的设备。如专利申请号为201310639466.1的中国发明专利公开了一种用于自治水下航行器的单向浮力调节装置，该装置涉及自治水下航行器的配套设备，包括浮力材外罩、外皮囊舱、皮囊、控制舱耐压壳、控制阀、耐压舱侧端盖及耐压舱壳体，外皮囊舱、控制舱耐压壳、耐压舱侧端盖与耐压舱壳体依次相连，并通过浮力材外罩包裹，外皮囊舱及耐压舱壳体内分别装有皮囊，外皮囊舱上开有通水孔；控制阀安装在控制舱耐压壳内，分别与两个皮囊相连通，控制阀通过自治水下航行器控制两皮囊之间油的流动方向；外皮囊舱内皮囊中的油液流向耐压舱壳体内的皮囊中，通过外皮囊舱内的皮囊体积的变化进行浮力的调节。该发明一次下潜即可配平，不需进行额外的配平操作，便可实现重浮力的优化配平。但是该机构存在两个较大技术问题：①由于浮力的改变需要依靠油路、高压泵和高压阀，因此无法避免体积庞大的问题；因为该设备只是对水下作业设备的辅助浮力调节，体积的庞大必然会带来其他的平衡问题。②因为该发明只是单个的浮力调节装置，当深海作业设备需要多个点、甚至多个三维点、面进行浮力补偿时，由于都是分散的装置，首先通讯问题变的极为复杂，另外还需要对多个装置进行分别检测和控制，带来的问题便是：要么需要单独设立控制模块并与水下作业设备进行通讯，要么使用水下作业设备原有的控制模块，这样势必增加原有系统控制的复杂度，不利于设备的模块化和产品化。③根据实际海试经验，由于该发明中使用的外皮囊为带褶皱且为圆柱结构，该类型的外皮囊在无法耐高压且在一定深海压力下形状发生于预期褶皱垂直的方向不同，若航行器的本身体积较小，则由于外皮囊形状的改变对浮心的位置的影响较大，与预期目标不符。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供一种全海深水下作业设备用浮力自主配平系统。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种全海深水下作业设备用浮力自主配平系统，该系统包括若干个耐高压浮力自标定装置，所述耐高压浮力自标定装置包括深海耐超高压复合舱、耐超高压可伸缩皮囊、皮囊伸缩调节支撑机构和往复驱动机构；

所述耐超高压可伸缩皮囊设置在深海耐超高压复合舱的一端，皮囊伸缩调节支撑机构设置在耐超高压可伸缩皮囊的内部，皮囊伸缩调节支撑机构与往复驱动机构连接，往复驱动机构设置在深海耐超高压复合舱的内部；

所述耐超高压可伸缩皮囊包括弹性耐超高压柱囊囊体，弹性耐超高压柱囊囊体为圆柱体结构，且弹性耐超高压柱囊囊体表面呈现多个径向方向的褶皱圆圈结构，在弹性耐超高压柱囊囊体的一侧中心设置有囊体耐超高压接口，并通过该囊体耐超高压接口与深海耐超高压复合舱连通；

所述皮囊伸缩调节支撑机构包括前伸缩承压板、耐超高压缩放四边形模组、支撑套筒、支撑杆和后承压板，前伸缩承压板和后承压板分别设置在弹性耐超高压柱囊囊体的两端，耐超高压缩放四边形模组设置在前伸缩承压板和后承压板之间；

所述耐超高压缩放四边形模组包括第一支腿、第二支腿、第三支腿和第四支腿，第一支腿的一端和第二支腿的一端铰接，第二支腿的另一端固定在后承压板上，第三支腿的一端和第四支腿的一端铰接，第四支腿的另一端与支撑杆的一端连接，支撑杆的另一端固定在支撑套筒上，第一支腿和第三支腿交叉布置，且第一支腿的中间部位和第三支腿的中间部位铰接在一起，第二支腿和第四支腿交叉布置，且第二支腿的中间部位和第四支腿的中间部位铰接在一起；第一支腿的末端和第三支腿的末端均通过滑轮支撑组件连接滑轮组件，在前伸缩承压板的一侧设置有与滑轮组件相配合的滑轮轨道；当支撑套筒转动时，通过支撑杆带动第四支撑腿运动，继而带动耐超高压缩放四边形模组发生扩张或收缩形变，进而通过滑轮组件在前伸缩承压板上滑轮轨道中的扩张或收缩滑动，带动前伸缩承压板前后移动，实现耐超高压可伸缩皮囊的扩展和收缩功能，实现耐超高压可伸缩皮囊的体积调节；

所述往复驱动机构包括伺服电机、一级蜗杆、一级蜗轮、二级蜗杆、二级蜗轮、输出轴套和通道转轴，伺服电机的输出轴与一级蜗杆传动连接，一级蜗杆与一级蜗轮相啮合，二级蜗杆与一级蜗轮的轴心固定连接，二级蜗杆与二级蜗轮相啮合，二级蜗轮通过输出轴套和通道转轴传动连接，所述支撑套筒固定在通道转轴上。

优选的，所述弹性耐超高压柱囊囊体在每个径向方向的褶皱圆圈结构外表面设置有囊体外钢圈组件，在每个径向方向的褶皱圆圈结构内表面设置有囊体内钢圈组件；所述前伸缩承压板与弹性耐超高压柱囊囊体内侧最前端的囊体内钢圈组件固定连接；所述第一支腿和第二支腿的铰接点、第三支腿和第四支腿的铰接点为纵向铰接点，第一支腿和第三支腿的铰接点、第二支腿和第四支腿的铰接点为横向铰接点；所述皮囊伸缩调节支撑机构还包括多个耐超高压支撑膜片，耐超高压支撑膜片均匀的分布在弹性耐超高压柱囊囊体的内侧表面上，弹性耐超高压柱囊囊体通过膜片支撑柱与耐超高压缩放四边形模组中的其中一个横向铰接点固定连接。

优选的，所述深海耐超高压复合舱包括耐超高压复合舱体，耐超高压复合舱体呈圆筒形，在耐超高压复合舱体的两端分别设置有前密封端盖和后密封端盖，并通过端盖密封圈密封，在前密封端盖和后密封端盖之间连接有固定支架，在后密封端盖上设置有供电水密接头、主通讯水密接头、次通讯水密接头和工作模式配置水密接头。

优选的，将上述中的任意一个耐高压浮力自标定装置配置成协调器，其余的耐高压浮力自标定装置作为节点；作为协调器的该耐高压浮力自标定装置的主通讯水密接头通过水密缆和水下作业设备或水下机器人的通讯接口连接，作为协调器的该耐高压浮力自标定装置的次通讯水密接头分别与作为节点的耐高压浮力自标定装置的主通讯水密接头连接，或作为协调器的该耐高压浮力自标定装置的次通讯水密接头与作为节点的其中一个耐高压浮力自标定装置的主通讯水密接头连接，该作为节点的耐高压浮力自标定装置的次通讯水密接头再与下一个作为节点的耐高压浮力自标定装置的主通讯水密接头连接。

优选的，所述耐超高压缩放四边形模组共设置4个，且沿耐超高压可伸缩皮囊的内侧周圈均匀分布，相应的所述支撑杆也设置4个，每一个支撑杆与其中一个耐超高压缩放四边形模组的第四支腿对应连接，所有支撑杆的一端均固定在支撑套筒上。

优选的，所述耐高压浮力自标定装置还包括控制机构，控制机构包括超低功耗单片机、宽电源调理和供电模块以及直流伺服电机驱动器，超低功耗单片机分别与主通讯水密接头、次通讯水密接头和工作模式配置水密接头连接，宽电源调理和供电模块与供电水密接头连接，直流伺服电机驱动器与伺服电机连接。

优选的，所述耐超高压可伸缩皮囊的外部设置有保护外壳，在保护外壳上设置有内外连通孔，保护外壳与耐超高压复合舱体连接。

本发明的有益技术效果是：

1.本发明彻底摒弃传统依靠油路、高压泵、高压阀等的体积庞大的弊端，使用结构紧凑轻巧的耐超高压可伸缩皮囊，配合皮囊伸缩调节支撑机构和大扭矩承载自锁式往复驱动机构，实现在超深海超高压力的浮力自主配平功能，适合在水下8000米以上深度工作，是一种全海深作业配套设备。

2.本发明抛弃现有的外皮囊为带褶皱且为圆柱结构无法耐高压且在一定深海压力下形状发生于预期褶皱垂直的方向不同的弊端，设计了带囊体外钢圈组件和囊体内钢圈组件的弹性耐超高压柱囊囊体，配合独创的耐高压柱囊伸缩调节和支撑机构，大大提高了皮囊在超深海环境下的抗压性，达到了体积精确可调的功能，最终达到了浮力微整定和微标定的目的。

3.本发明通过设置二级蜗轮蜗杆结构，在机械结构简单紧凑、成本降低的前提下，增大了输出扭矩，不仅使得深海耐超高压复合舱的体积变小，而且巧妙利用了蜗轮蜗杆的自锁功能，当本套耐高压浮力自标定装置工作完毕后，通过蜗轮蜗杆结构自锁功能保持力矩，大大节省了能量，为水下作业设备或水下机器人的长航程(时)奠定了基础。

4.本发明提供的一套完善的具有自适应浮力微调整、微配平和微标定的集散系统，包含N个耐高压浮力自标定装置，而且对于上述中的任意一个耐高压浮力自标定装置，其硬件组成均相同，保证了通用性。并且均可通过端口配置成协调器或节点，分别可充当协调器和节点功能，保证系统的网络拓扑结构，信息传递效率较高。

5、本套装置可广泛应用到任意的水下作业设备或水下机器人身上，应用范围很广、通用性强。本发明应用于深海机器人中，始终能保证其所受浮力和重力基本维持平衡，此时改变水下机器人的运动状态不仅使得控制变得简单，并且会因浮力和重力的持平原因，降低推进器或者提供运动动力设备的能耗，极大的简化水下作业设备的控制繁琐度，降低水下设备的用电量，大大延长水下作业设备的工作时间，意义深远。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明进行详细说明：

图1为本发明中耐高压浮力自标定装置的整体主视结构示意图；

图2为本发明中耐高压浮力自标定装置去除耐超高压复合舱体后的整体主视结构示意图；

图3为本发明中耐高压浮力自标定装置去除耐超高压复合舱体和齿轮箱后的整体主视结构示意图；

图4为本发明中耐高压浮力自标定装置的整体右视结构示意图；

图5为本发明中密封螺栓的主视结构示意图；

图6为本发明中耐高压浮力自标定装置去除耐超高压复合舱体后的整体俯视结构示意图；

图7为本发明中耐高压浮力自标定装置去除耐超高压复合舱体和齿轮箱后的整体俯视结构示意图；

图8为本发明中皮囊伸缩调节支撑机构的主视结构示意图；

图9为本发明中皮囊伸缩调节支撑机构的右视结构示意图；

图10为本发明中皮囊伸缩调节支撑机构除去后承压板转环后的右视结构示意图；

图11为本发明中皮囊伸缩调节支撑机构的结构示意图，主要示出支撑套筒、支撑杆和耐超高压缩放四边形模组的连接结构示意图；

图12为本发明中皮囊伸缩调节支撑机构的立体结构示意图；

图13主要示出本发明皮囊伸缩调节支撑机构中的四边形前支撑滑轮组件和滑轮支撑组件的俯视结构示意图；

图14主要示出本发明皮囊伸缩调节支撑机构中的四边形“X”支架模组的支腿的俯视结构分布示意图；

图15示出本发明全海深水下作业设备用浮力自主配平系统的一种实施方式的结构示意图。

具体实施方式

结合附图，一种全海深水下作业设备用浮力自主配平系统，该系统包括若干个耐高压浮力自标定装置，所述耐高压浮力自标定装置包括深海耐超高压复合舱1、耐超高压可伸缩皮囊2、皮囊伸缩调节支撑机构3和往复驱动机构4。所述耐超高压可伸缩皮囊2设置在深海耐超高压复合舱1的一端，皮囊伸缩调节支撑机构3设置在耐超高压可伸缩皮囊2的内部，皮囊伸缩调节支撑机构3与往复驱动机构4连接，往复驱动机构4设置在深海耐超高压复合舱1的内部。

所述耐超高压可伸缩皮囊2包括弹性耐超高压柱囊囊体201，弹性耐超高压柱囊囊体201为圆柱体结构，且弹性耐超高压柱囊囊体表面呈现多个径向方向的褶皱圆圈结构，在弹性耐超高压柱囊囊体的一侧中心设置有囊体耐超高压接口202，并通过该囊体耐超高压接口与深海耐超高压复合舱1连通。

所述皮囊伸缩调节支撑机构3包括前伸缩承压板301、耐超高压缩放四边形模组303、支撑套筒306、支撑杆307和后承压板310，前伸缩承压板301和后承压板310分别设置在弹性耐超高压柱囊囊体201的两端，耐超高压缩放四边形模组303设置在前伸缩承压板和后承压板之间。

所述耐超高压缩放四边形模组包括第一支腿319、第二支腿320、第三支腿321和第四支腿322，第一支腿的一端和第二支腿的一端铰接，第二支腿的另一端固定在后承压板310上，第三支腿的一端和第四支腿的一端铰接，第四支腿的另一端与支撑杆307的一端连接，支撑杆的另一端固定在支撑套筒306上。第一支腿和第三支腿交叉布置，且第一支腿的中间部位和第三支腿的中间部位铰接在一起，第二支腿和第四支腿交叉布置，且第二支腿的中间部位和第四支腿的中间部位铰接在一起；第一支腿的末端和第三支腿的末端均通过滑轮支撑组件312连接滑轮组件311，在前伸缩承压板的一侧设置有与滑轮组件相配合的滑轮轨道313。当支撑套筒转动时，通过支撑杆带动第四支撑腿运动，继而带动耐超高压缩放四边形模组发生扩张或收缩形变，进而通过滑轮组件在前伸缩承压板上滑轮轨道中的扩张或收缩滑动，带动前伸缩承压板前后移动，实现耐超高压可伸缩皮囊的扩展和收缩功能，实现耐超高压可伸缩皮囊的体积调节。支撑套筒由往复驱动机构带动正反转。

所述往复驱动机构4包括伺服电机401、一级蜗杆403、一级蜗轮402、二级蜗杆404、二级蜗轮405、输出轴套408和通道转轴316，伺服电机的输出轴与一级蜗杆传动连接，一级蜗杆与一级蜗轮相啮合，二级蜗杆与一级蜗轮的轴心固定连接，二级蜗杆与二级蜗轮相啮合，二级蜗轮通过输出轴套和通道转轴传动连接，所述支撑套筒306固定在通道转轴316上。在支撑套筒的中心设置有轴孔，通道转轴从轴孔中穿过，在通道转轴上设置有凸块，在轴孔上设置有与凸块相配合的凹槽，凸块嵌入凹槽中，从而当通道转轴转动时，可带动支撑套筒随之转动。往复驱动机构采用二级蜗轮蜗杆结构进行动力传递，在机械结构简单紧凑、成本降低的前提下，增大了输出扭矩，不仅使得深海耐超高压复合舱的体积变小，而且巧妙利用了蜗轮蜗杆的自锁功能，当本套耐高压浮力自标定装置工作完毕后，通过蜗轮蜗杆结构自锁功能保持力矩，大大节省了能量，为水下作业设备或水下机器人的长航程(时)奠定了基础。

作为对本发明的进一步设计，所述弹性耐超高压柱囊囊体在每个径向方向的褶皱圆圈结构外表面设置有囊体外钢圈组件204，在每个径向方向的褶皱圆圈结构内表面设置有囊体内钢圈组件205。所述前伸缩承压板与弹性耐超高压柱囊囊体内侧最前端的囊体内钢圈组件固定连接。所述第一支腿和第二支腿的铰接点、第三支腿和第四支腿的铰接点为纵向铰接点，第一支腿和第三支腿的铰接点、第二支腿和第四支腿的铰接点为横向铰接点。所述皮囊伸缩调节支撑机构还包括多个耐超高压支撑膜片302，耐超高压支撑膜片302均匀的分布在弹性耐超高压柱囊囊体的内侧表面上，弹性耐超高压柱囊囊体通过膜片支撑柱304与耐超高压缩放四边形模组中的其中一个横向铰接点固定连接。本发明设计了带囊体外钢圈组件和囊体内钢圈组件的弹性耐超高压柱囊囊体，配合独创的耐高压柱囊伸缩调节和支撑机构以及可增大受力面积的耐超高压支撑膜片，大大提高了皮囊在超深海环境下的抗压性，达到了体积精确可调的功能，最终达到了浮力微整定和微标定的目的。

更进一步的，所述深海耐超高压复合舱1包括耐超高压复合舱体114，耐超高压复合舱体呈圆筒形，在耐超高压复合舱体的两端分别设置有前密封端盖101和后密封端盖102，并通过端盖密封圈107密封，在前密封端盖和后密封端盖之间连接有固定支架103，固定支架103包括若干个横杆和竖杆，整体呈筒形结构。在后密封端盖102上设置有供电水密接头109、主通讯水密接头110、次通讯水密接头111和工作模式配置水密接头115。

进一步的，将上述中的任意一个耐高压浮力自标定装置配置成协调器，其余的耐高压浮力自标定装置作为节点。作为协调器的该耐高压浮力自标定装置的主通讯水密接头通过水密缆和水下作业设备或水下机器人的通讯接口连接，作为协调器的该耐高压浮力自标定装置的次通讯水密接头分别与作为节点的耐高压浮力自标定装置的主通讯水密接头连接；或作为协调器的该耐高压浮力自标定装置的次通讯水密接头与作为节点的其中一个耐高压浮力自标定装置的主通讯水密接头连接，该作为节点的耐高压浮力自标定装置的次通讯水密接头再与下一个作为节点的耐高压浮力自标定装置的主通讯水密接头连接。通过上述布置可形成完善的具有自适应浮力微调整、微配平和微标定的集散系统，并可保证系统的网络拓扑结构，信息传递效率较高。同时本配平系统可广泛应用到任意的水下作业设备或水下机器人身上，应用范围很广、通用性强。

更进一步的，所述耐超高压缩放四边形模组共设置4个，且沿耐超高压可伸缩皮囊的内侧周圈均匀分布，相应的所述支撑杆也设置4个，每一个支撑杆与其中一个耐超高压缩放四边形模组的第四支腿对应连接，所有支撑杆的一端均固定在支撑套筒上。这样通过支撑套筒的旋转，可带动多个耐超高压缩放四边形模组的同步扩张和收缩，可进一步稳固的带动前伸缩承压板前后移动，确保耐超高压可伸缩皮囊的扩展和收缩功能，同时进一步提升了皮囊在超深海环境下的抗压性。

进一步的，所述耐高压浮力自标定装置还包括控制机构5，控制机构5包括超低功耗单片机501、宽电源调理和供电模块502以及直流伺服电机驱动器503，超低功耗单片机501分别与主通讯水密接头110、次通讯水密接头111和工作模式配置水密接头115连接，宽电源调理和供电模块502与供电水密接头109连接，直流伺服电机驱动器503与伺服电机401连接。

更进一步的，所述耐超高压可伸缩皮囊的外部设置有保护外壳6，在保护外壳上设置有内外连通孔，保护外壳与耐超高压复合舱体连接。保护外壳可起到对耐超高压可伸缩皮囊2的保护作用。

下面结合附图分别对本发明中的各部件及工作原理进行更为具体的说明：

一种全海深水下作业设备用浮力自主配平系统，包括N个耐高压浮力自标定装置，每个耐高压浮力自标定装置均可配置成协调器或节点。

对于上述中的任意一个耐高压浮力自标定装置，其机械和电气等结构组成均相同，包括：

深海耐超高压复合舱1、耐超高压可伸缩皮囊2、皮囊伸缩调节支撑机构3、往复驱动机构4和控制机构5。

具体的，所述深海耐超高压复合舱1为圆筒形结构，包括：前密封端盖101、后密封端盖102、固定支架103、前拉伸圆盘104、固定螺栓105、密封螺栓106、端盖密封圈107、螺栓密封圈108、供电水密接头109、主通讯水密接头110、次通讯水密接头111、端盖固定用透孔112、端盖皮囊连接端口113、耐超高压复合舱体114、工作模式配置水密接头115、后拉伸圆盘116。

所述前密封端盖101为圆形实体结构，与所述的深海耐超高压复合仓通过轴向和径向密封圈密封，横向密封和径向密封处都设置有端盖密封圈107。同时还设置有端盖固定用透孔112，用于通过筒形固定支架103和后密封端盖102连接固定。

和前密封端盖101类似，所述后密封端盖102亦为圆盘结构，与所述的深海耐超高压复合仓通过轴向和径向密封圈密封，横向密封和径向密封处都设置有端盖密封圈107。另外，后密封端盖102还设置有供电水密接头109、主通讯水密接头110、次通讯水密接头111和工作模式配置水密接头115。同样，还设置有端盖固定用透孔112，用于通过筒形固定支架和前密封端盖101连接固定。

筒形固定支架是安装固定在深海耐超高压复合舱1内的，用作仓内各个模块和机械机构安装固定的载体；同时，前密封端盖101和后密封端盖102通过该筒形固定支架103相互拉紧，防止松动造成密封不严的现象。

所述前拉伸圆盘104和后拉伸圆盘116为一对，配套使用，分别安装固定在筒形固定支架103的前后两侧，并与筒形固定支架103固定。作用为：通过前密封端盖101和后密封端盖102端盖上的固定用透孔112，穿过固定螺栓105，将前密封端盖101、后密封端盖102、筒形固定支架103、前拉伸圆盘104、耐超高压复合舱体114和后拉伸圆盘116固定在一起。

如上所述，固定螺栓105的作用为将前密封端盖101、后密封端盖102、筒形固定支架103、前拉伸圆盘104、耐超高压复合舱体114和后拉伸圆盘116固定在一起。

由于前密封端盖101和后密封端盖102上均设置有端盖固定用透孔112，用于放置固定螺栓105，当固定螺栓105入位后，还需要将前密封端盖101和后密封端盖102上的端盖固定用透孔112密封严密，因此此处通过使用密封螺栓106实现该功能。而且，为了适应超高压深海环境，防止海水渗入和侵蚀，在密封螺栓106上还设置螺栓密封圈108，与所述前密封端盖101和后密封端盖102上的密封机制相同，均采用轴向和径向密封圈密封，横向密封和径向密封处都设置有螺栓密封圈108。

所述端盖皮囊连接端口113设置在前密封端盖101中心处的开孔位置，用于连接和密封耐超高压可伸缩皮囊2，作用为将耐超高压可伸缩皮囊2和深海耐超高压复合舱1连通为一体。

所述耐超高压复合舱体114为厚度为10mm的空心圆筒结构，为了减少重量和体积，使用碳纤维按照拓扑结构复合缠绕而成，耐压8000米以上。为了防止超深海和超高压海水环境下的海水渗入和侵蚀问题，在空心圆筒两端面处和前密封端盖101及后密封端盖102配合处，将接触的端面处抛光平滑处理。

所述供电水密接头109为水密接头形式，用以通过外接供电电源或其它带有供电功能的水下模块对其进行供电。

所述主通讯水密接头110、次通讯水密接头111、工作模式配置水密接头115和通供电水密接头109相同，均为水密结构形式，通过配置工作模式配置水密接头115，可将上述中的任意一个耐高压浮力自标定装置配置成协调器或节点，具体配置方法与方式如下：

①当工作模式配置水密接头115被配置为协调器时，此时该耐高压浮力自标定装置的主通讯水密接头110需要通过水密缆和水下作业设备或水下机器人的通讯接口连接，该耐高压浮力自标定装置相当于一个协调器。

②剩下所有的耐高压浮力自标定装置均需将工作模式配置水密接头115配置为节点，相当于多个节点；而水下作业设备或水下机器人则在整套系统中充当了主控器角色。此时耐高压浮力自标定装置的次通讯水密接头111则通过水密缆和剩下所有的被配置为节点的耐高压浮力自标定装置的主通讯水密接头110和次通讯水密接头111分别依次连接。具体链路关系如下：

①水下作业设备(水下机器人)通讯端口→水密缆→被配置为协调器的耐高压浮力自标定装置的主通讯水密接头110；

②被配置为协调器的耐高压浮力自标定装置的次通讯水密接头111→水密缆→被配置为节点的耐高压浮力自标定装置的主通讯水密接头110；

③被配置为节点的耐高压浮力自标定装置的次通讯水密接头111→被配置为节点的耐高压浮力自标定装置的主通讯水密接头110；

④被配置为节点的耐高压浮力自标定装置的次通讯水密接头111→被配置为节点的耐高压浮力自标定装置的主通讯水密接头110；

……

被配置为节点的耐高压浮力自标定装置的次通讯水密接头111→被配置为节点的耐高压浮力自标定装置的主通讯水密接头110。

所述耐超高压可伸缩皮囊2包括：弹性耐超高压柱囊囊体201、囊体耐超高压接口202、囊体内支撑架203、囊体外钢圈组件204、囊体内钢圈组件205。

所述弹性耐超高压柱囊囊体201为圆柱体结构，材料为丁腈橡胶，可耐水下2000米高压；同时，所述弹性耐超高压柱囊囊体201表面为多个褶皱圆圈结构，并且沿该圆柱体结构的径向方向，方便其前后伸缩并且在伸缩至某个位置时，形状始终保持为圆柱体结构而不发生随意形变，方便形状控制。

在此处，为了保证具有褶皱结构的弹性耐高压柱囊囊体在深海高压下的强度，还可以在每个径向方向的褶皱圆圈结构外表面设置有囊体外钢圈组件204，在每个径向方向的褶皱圆圈结构内表面设置有囊体内钢圈组件205。圆柱体结构弹性耐超高压柱囊囊体201为全密封结构，底面圆形中心设置有开孔，放置囊体耐超高压接口202，并且弹性耐超高压柱囊囊体201的开孔处和囊体耐超高压接口202密封处采用丁腈橡胶密封，并且外部采用西卡聚氨脂粘接/密封胶，防止在深海高压下，海水从该开孔处渗入甚至破坏该耐超高压可伸缩皮囊2。所述囊体耐超高压接口202为圆柱环结构，圆柱环外侧与弹性耐超高压柱囊囊体201胶接，圆环内侧与深海耐超高压复合舱1的前密封端盖101连接，并且设置有轴向密封和径向密封。在弹性耐超高压柱囊囊体201的内侧，设置有囊体内支撑架203，方便皮囊伸缩调节支撑机构3等在弹性耐超高压柱囊囊体201内部连接并固定。

所述皮囊伸缩调节支撑机构3包括：前伸缩承压板301、耐超高压支撑膜片组件302、耐超高压缩放四边形模组303、膜片支撑柱304、四边形模组轴承、支撑套筒306、支撑杆307、支撑套筒连接柱筒、四边形模组轴承支脚、后承压板310、四边形前支撑滑轮组件311、滑轮支撑组件312、前伸缩承压板滑轮轨道、通道轴承315、通道转轴316、横向轴关节317、纵向轴关节318、第一支腿319、第二支腿320、第三支腿321、第四支腿322。

所述前伸缩承压板301为圆形结构，材质为316不锈钢材料，圆形的内径比弹性耐超高压柱囊囊体201横截直径稍小，并且与弹性耐超高压柱囊囊体201内侧最前端的囊体内钢圈组件205连接固定。作用为：①增强弹性耐超高压柱囊囊体201最前端的抗压强度；②连接并固定前伸缩承压板滑轮轨道。

所述耐超高压支撑膜片组件302为多个，形状为长条方形的具有一定弹性功能的耐超高压膜片，均匀的分布在弹性耐超高压柱囊囊体201的内侧表面上，只是与内侧表面接触；并且，膜片还与所述耐超高压可伸缩皮囊2中的膜片支撑柱304连接固定。效果为：所述耐超高压支撑膜片组件302运动，可带动囊体内钢圈组件205沿弹性耐超高压柱囊囊体201的母线方向前后运动，实现弹性耐超高压柱囊囊体201体积的微调。

所述耐超高压缩放四边形模组303为平行四边形结构，可伸长和缩短，并且有多个四边形结构拼接而成，形成衣帽架结构，实现整体伸缩功能。上面可活动耐超高压缩放四边形模组303共4套，均匀分布在弹性耐超高压柱囊囊体201的内侧，方向与弹性耐超高压柱囊囊体201的母线方向一致，并且与弹性耐超高压柱囊囊体201靠近。另外，在耐超高压缩放四边形模组303每个平行四边形结构上，具有横向上的两个横向轴关节317和纵向的两个纵向轴关节318。

同时，为了以后叙述方便，现对每两个四边形模组303中的四边形结构组合起来，除去以两个纵向轴关节318为分界线的支腿，剩下的为“X”行的可活动结构，包含四条支腿。如图14所示，以左上角开始，逆时针方向为正，对四条支腿分别命名为：四边形“X”支架模组1号支腿、四边形“X”支架模组2号支腿、四边形“X”支架模组3号支腿、四边形“X”支架模组4号支腿。

其中，每套耐超高压缩放四边形模组303最前端所处的平行四边形结构的四边形“X”支架模组1号支腿和四边形“X”支架模组2号支腿上，均设置有滑轮支撑组件312，共计8个；并且每个滑轮支撑组件312均设置一个四边形前支撑滑轮组件311，四边形前支撑滑轮组件311最终放置在前伸缩承压板内侧的滑轮轨道上。效果为：耐超高压缩放四边形模组303发生扩张或收缩形变时，此时四边形“X”支架模组1号支腿和四边形“X”支架模组2号支腿，以及四边形“X”支架模组3号支腿和四边形“X”支架模组4号支腿之间的距离变化，此时四边形“X”支架模组1号支腿和四边形“X”支架模组2号支腿上设置有滑轮支撑组件312开始在前伸缩承压板滑轮轨道313上扩张或收缩(由于油囊本身较短，具备褶皱结构，具有回缩功能)滑动，最终实现对前伸缩承压板301继而是耐超高压可伸缩皮囊2的扩展和收缩功能，实现耐超高压可伸缩皮囊2的体积调节功能。

所述膜片支撑柱304为圆柱环结构，亦为多个，和耐超高压支撑膜片组件302的数量一致，固定在所述耐超高压支撑膜片组件302的内侧表面中心位置处，方向指向弹性耐超高压柱囊囊体201内侧中心线，功能为：一端连接耐超高压支撑膜片组件302，另一端连接固定四边形模组轴承。需要说明的是，所述膜片支撑柱304安装固定在耐超高压缩放四边形模组303的两个横向轴关节317上。

如上所述，耐超高压缩放四边形模组303的两个横向轴关节317和两个纵向轴关节318处，为了实现支腿之间的转动，均设置四边形模组轴承305。所述耐超高压缩放四边形模组303上侧连接固定膜片支撑柱304，下侧连接固定四边形模组轴承支脚309。

所述支撑套筒306为圆环结构，上面设置有透孔，四边形架支撑套筒直径约为弹性耐超高压柱囊囊体201直径的1/4。支撑套筒306的中心与弹性耐超高压柱囊囊体201的中心重合并一致。透孔的作用为：方便支撑杆307另一端的插入并固定。

耐超高压缩放四边形模组303的最后面平行四边形结构上的一个横向轴关节317和一个纵向轴关节318所处的四边形“X”支架模组3号支腿(共四条支腿)均与后承压板310(共四个位置/连接点)连接并固定。

所述支撑杆307为长细圆柱形结构，如上所述的，一端连接固定耐超高压缩放四边形模组303的某个横向轴关节317所在的模组轴承支脚309，另一端连接固定四边形架支撑杆307上的透孔。

所述支撑套筒连接柱筒为圆柱筒结构，直径比所述四边形架支撑套筒306的圆环直径稍细，长度从前伸缩承压板301贯穿至后承压板310。前端、后端和中间与各个四边形架支撑套筒306内侧连接固定，使得各个四边形架支撑套筒306形成一个整体，但是各个四边形架支撑套筒306之间相对位置的平移并不受其干扰和影响。

所述后承压板310为空心圆盘结构，内环直径和支撑套筒连接柱筒的直径一致，但比支撑套筒和通道转轴316稍大，便于支撑套筒和通道转轴316转动。作用为：①增强弹性耐超高压柱囊囊体201最后端的抗压强度；②连接并固定支撑套筒连接柱筒，使得各个四边形架支撑套筒306形成一个整体，均可绕支撑套筒连接柱筒滑移。

所述支撑套筒306为环状机构，内径与通道转轴316相同，通道转轴316套入该支撑套筒中。功能为：通过通道转轴316的转动，进而带动支撑套筒306转动。

所述支撑杆307为具有一定弧度的长条状连接轴片，数量为多个，与耐超高压缩放四边形模组303中的四边形“X”支架模组第四支腿322的数量一致，共4个。每个支撑杆307的末端均与支撑套筒的外环等距四个点位置处连接并固定，首端则分别和上述中耐超高压缩放四边形模组303中的四边形“X”支架模组第四支腿322连接固定。功能为：通过支撑杆307将支撑套筒306和四边形“X”支架模组第四支腿322连接起来，实现联动或随动效果。

所述通道轴承315为直径比通道转轴316稍粗的轴承，外侧安装固定在所述深海耐超高压复合舱1中的端盖皮囊连接端口113处，其内侧安装设置有通道转轴316。功能为：①贯穿所述深海耐超高压复合舱1和耐超高压可伸缩皮囊2；②实现通道转轴316在其内部的转动，是大扭矩传递的通道和载体。

所述通道转轴316为大扭矩转轴，316不锈钢材质，输入端连接所述大扭矩承载自锁式往复驱动机构中的输出轴套408；输出端连接支撑套筒；中间端经过通道轴承315。

上述皮囊伸缩调节支撑机构3工作的效果为：

①支撑套筒306被通道转轴316带动正转，支撑套筒306通过支撑杆307带动耐超高压缩放四边形模组303中的四边形“X”支架模组第四322正转(相对后承压板310正向移动)，由于耐超高压缩放四边形模组303中的四边形“X”支架模组第三支腿321已经被后承压板310所固定；因此，四边形“X”支架模组第四支腿322与四边形“X”支架模组第三支腿321相对距离缩减，耐超高压缩放四边形模组303的两个横向轴关节317距离增加，而两个纵向轴关节318距离减小；耐超高压缩放四边形模组303长度增加，此后连接在两个纵向轴关节318上的四边形前支撑滑轮组件开始扩压前伸缩承压板滑轮轨道313，继而扩压前伸缩承压板301，最终使得耐超高压可伸缩皮囊2的弹性耐超高压柱囊囊体201开始伸长，褶皱圆圈结构开始舒展，体积增大，即：实现浮力增大功能。

与效果①同步的：由于弹性耐超高压柱囊囊体201的伸长原因，上面的每个囊体外钢圈组件204之间的距离拉长，同时每个囊体内钢圈组件205的距离亦拉长。由于囊体内钢圈组件205与耐超高压支撑膜片组件302连接，耐超高压支撑膜片组件302与膜片支撑柱304连接，膜片支撑柱304与四边形模组轴承305，进而与四边形模组轴承支脚309、支撑杆307和支撑套筒306连接，实现了对耐超高压可伸缩皮囊2的整体支撑和囊体内钢圈组件205相对耐超高压缩放四边形模组303的同步移动，并且还通过机械连接关系实现了增强耐超高压可伸缩皮囊2的强度，提高深海抗压性能的功效。

②相反的，支撑套筒306被通道转轴316带动反转，支撑套筒306通过支撑杆307带动耐超高压缩放四边形模组303中的四边形“X”支架模组第四支腿322反转(相对后承压板310反向移动)，由于耐超高压缩放四边形模组303中的四边形“X”支架模组第三支腿321已经被后承压板310所固定；因此，四边形“X”支架模组第四支腿322与四边形“X”支架模组第三支腿321相对距离扩大，耐超高压缩放四边形模组303的两个横向轴关节317距离减小，而两个纵向轴关节318距离增加；耐超高压缩放四边形模组303长度减小，此后连接在两个纵向轴关节318上的四边形前支撑滑轮组件开始沿前伸缩承压板滑轮轨道313回缩的方向运动(由于油囊受外界压力，而且本身较短，具备褶皱结构，具有回缩功能)，继而前伸缩承压板301向后承压板310方向运动，最终使得耐超高压可伸缩皮囊2的弹性耐超高压柱囊囊体201开始缩短，褶皱圆圈结构开始紧缩，体积变小，即：实现浮力减小功能。

相似的，与效果②同步的：由于弹性耐超高压柱囊囊体201的缩短原因，上面的每个囊体外钢圈组件204之间的距离缩短，同时每个囊体内钢圈组件205的距离亦缩短。由于囊体内钢圈组件205与耐超高压支撑膜片组件302连接，耐超高压支撑膜片组件302与膜片支撑柱304连接，膜片支撑柱304与四边形模组轴承305，进而与四边形模组轴承支脚309、支撑杆307和支撑套筒306连接，实现了对耐超高压可伸缩皮囊2的整体支撑和囊体内钢圈组件205相对耐超高压缩放四边形模组303的同步移动，并且还通过机械连接关系实现了增强耐超高压可伸缩皮囊2的强度，提高深海抗压性能的功效。

所述往复驱动机构4包括：伺服电机401、一级蜗轮402、一级蜗杆403、二级蜗杆404、二级蜗轮405、齿轮箱406、承载本体407、输出轴套408。

所述伺服电机401安装固定在筒形固定支架103上，伺服电机401的输出轴与一级蜗杆403连接，一级蜗轮402和一级蜗杆403配套使用，方向为垂直方向；二级蜗杆404还与一级蜗轮402的轴连接并固定，二级蜗杆404和二级蜗轮405配合使用。上述中的一级蜗轮402、一级蜗杆403、二级蜗杆404和二级蜗轮405的轴承均设置于承载本体407上，上面设置有齿轮箱406进行动力转动部分的保护和屏蔽。二级蜗轮405还与输出轴套408连接。所述输出轴套408还与二级蜗轮405的前端刚性连接，通过二级蜗轮405的运动可间接带动输出轴套408移动。

上述中大扭矩承载自锁式往复驱动机构的工作效果为：

①伺服电机401正转，带动一级蜗杆403正转，通过蜗轮和蜗杆的啮合关系致一级蜗轮402正转，二级蜗杆404亦正转，二级蜗轮405开始正转，进而带动输出轴套408正转，最终带动通道转轴316正转。

②相反的，伺服电机401反转，带动一级蜗杆403反转，通过蜗轮和蜗杆的啮合关系导致一级蜗轮402反转，二级蜗杆404亦反转，二级蜗轮405开始反转，进而带动输出轴套408反转，最终带动通道转轴316反转。

所述控制机构5包括：超低功耗单片机501、宽电源调理和供电模块502、直流伺服电机驱动器503。

所述超低功耗单片机501选用MSP430F149控制器或更低功耗的单片机，以期获得较低的能耗；并搭建两层板为控制板，为系统的控制核心，所述超低功耗单片机501还通过电缆与主通讯水密接头110、次通讯水密接头111、工作模式配置水密接头115等连接，用于信号的接收、处理和发送。

所述宽电源调理和供电模块502为整套系统提供电源的转换和供电等，和所述供电水密接头109连接，用于接收来自水下作业设备或水下机器人的电源供电。所述直流伺服电机驱动器503为伺服电机401的驱动器，将超低功耗单片机501的微弱控制信号进行解析和放大，实现对电机的驱动，实现伺服电机401的正反转动作。

进一步的，上述中的每个耐超高压浮力自标定装置均可配置成协调器或节点，但是在一套具有主控功能的水下作业设备或水下机器人中，有且只能有一个耐超高压浮力自标定装置(UHPBSM)被可配置成协调器(Coordinator)；当然，节点(Node)的数量并不受限。

进一步的，上述中大扭矩承载自锁式往复驱动机构，使用两级蜗轮蜗杆结构有三个功能：

①使用蜗轮蜗杆结构，在机械结构尽可能简单、体积小巧的前提下，尽可能提升传动比，从而增大输出力矩。由于本套装置主要优势为应用在超深海领域，因此使用两级蜗轮蜗杆结构，可进一步增大传动比，大大提高输出扭矩以适应超高压力环境。

②将电机的输出轴和经过一级蜗轮蜗杆后的输出轴垂向化，经过二级蜗轮蜗杆结构的输出轴与电机输出轴平行化，尽可能减少深海耐超高压复合舱的直径，进一步缩小本机构的体积，有利于提高本机构的应用范围。

③蜗轮蜗杆具备自锁功能，当本套耐高压浮力自标定装置工作完毕后，不需电流力矩电机继续工作以保持力矩，而是通过蜗轮蜗杆结构自锁功能保持力矩，节省能量。并且通过二级蜗轮蜗杆结构，更能进一步增强自锁能力，确保在超高压环境下，浮力自主配平后的位置不会随外界压力改变而变化。

Ⅰ.微标定浮力增加步骤：

Step1：超低功耗单片机501驱动直流伺服电机驱动器503带动伺服电机401正转→一级蜗杆403正转→一级蜗轮402正转→二级蜗杆404正转→二级蜗轮405正转→输出轴套408正转。

Step2：输出轴套408正转→通道转轴316正转→支撑套筒306正转→支撑杆307带动耐超高压缩放四边形模组303中的四边形“X”支架模组第四支腿322正转→相对后承压板310正向移动→四边形“X”支架模组第四支腿322与四边形“X”支架模组第三支腿321相对距离缩减→耐超高压缩放四边形模组303的两个横向轴关节317距离增加→两个纵向轴关节318距离减小→耐超高压缩放四边形模组303长度增加→四边形前支撑滑轮组件扩压前伸缩承压板滑轮轨道313→扩压前伸缩承压板301→耐超高压可伸缩皮囊2的弹性耐超高压柱囊囊体201伸长→褶皱圆圈结构舒展→体积增大→浮力增大。

Ⅱ.微标定浮力减少步骤：

Step1：超低功耗单片机501驱动直流伺服电机驱动器503带动伺服电机401反转→一级蜗杆403反转→一级蜗轮402反转→二级蜗杆404反转→二级蜗轮405反转→输出轴套408反转。

Step2：输出轴套408反转→通道转轴316反转→承压板转环313反转→转环支撑头组件314带动耐超高压缩放四边形模组303中的四边形“X”支架模组第四支腿322反转→相对后承压板310反向移动→四边形“X”支架模组第四支腿322与四边形“X”支架模组第三支腿321相对距离扩大→耐超高压缩放四边形模组303的两个横向轴关节317距离减小→两个纵向轴关节318距离增大→耐超高压缩放四边形模组303长度减小→四边形前支撑滑轮组件紧缩前伸缩承压板滑轮轨道313→紧缩前伸缩承压板301→耐超高压可伸缩皮囊2的弹性耐超高压柱囊囊体201缩短→褶皱圆圈结构紧缩→体积减小→浮力减小。

进一步的，本发明针对浮力自主配平系统的机构和方法，还提出了相应的增强耐超高压可伸缩皮囊2抗压能力的结构和方法：

由于弹性耐超高压柱囊囊体201的缩短原因，上面的每个囊体外钢圈组件204之间的距离缩短，同时每个囊体内钢圈组件205的距离亦缩短。由于囊体内钢圈组件205与耐超高压支撑膜片组件302连接，耐超高压支撑膜片组件302与膜片支撑柱304连接，膜片支撑柱304与四边形模组轴承305，进而与四边形模组轴承支脚309、四边形架支撑杆307和四边形架支撑套筒306连接，实现了对耐超高压可伸缩皮囊2的整体支撑和囊体内钢圈组件205相对耐超高压缩放四边形模组303的同步移动，并且还通过机械连接关系实现了增强耐超高压可伸缩皮囊2的强度，提高深海抗压性能的功效。

上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。

需要说明的是，上述实施例只是为了说明本发明的技术思路及特点，其目的是让技术人员能够了解本发明的内容和方法并能够顺利实施，并不限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容做出的等效变化或修饰，都涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种全海深水下作业设备用浮力自主配平系统，其特征在于：该系统包括若干个耐高压浮力自标定装置，所述耐高压浮力自标定装置包括深海耐超高压复合舱、耐超高压可伸缩皮囊、皮囊伸缩调节支撑机构和往复驱动机构；

所述耐超高压可伸缩皮囊设置在深海耐超高压复合舱的一端，皮囊伸缩调节支撑机构设置在耐超高压可伸缩皮囊的内部，皮囊伸缩调节支撑机构与往复驱动机构连接，往复驱动机构设置在深海耐超高压复合舱的内部；

所述耐超高压可伸缩皮囊包括弹性耐超高压柱囊囊体，弹性耐超高压柱囊囊体为圆柱体结构，且弹性耐超高压柱囊囊体表面呈现多个径向方向的褶皱圆圈结构，在弹性耐超高压柱囊囊体的一侧中心设置有囊体耐超高压接口，并通过该囊体耐超高压接口与深海耐超高压复合舱连通；

所述皮囊伸缩调节支撑机构包括前伸缩承压板、耐超高压缩放四边形模组、支撑套筒、支撑杆和后承压板，前伸缩承压板和后承压板分别设置在弹性耐超高压柱囊囊体的两端，耐超高压缩放四边形模组设置在前伸缩承压板和后承压板之间；

所述耐超高压缩放四边形模组包括第一支腿、第二支腿、第三支腿和第四支腿，第一支腿的一端和第二支腿的一端铰接，第二支腿的另一端固定在后承压板上，第三支腿的一端和第四支腿的一端铰接，第四支腿的另一端与支撑杆的一端连接，支撑杆的另一端固定在支撑套筒上，第一支腿和第三支腿交叉布置，且第一支腿的中间部位和第三支腿的中间部位铰接在一起，第二支腿和第四支腿交叉布置，且第二支腿的中间部位和第四支腿的中间部位铰接在一起；第一支腿的末端和第三支腿的末端均通过滑轮支撑组件连接滑轮组件，在前伸缩承压板的一侧设置有与滑轮组件相配合的滑轮轨道；当支撑套筒转动时，通过支撑杆带动第四支撑腿运动，继而带动耐超高压缩放四边形模组发生扩张或收缩形变，进而通过滑轮组件在前伸缩承压板上滑轮轨道中的扩张或收缩滑动，带动前伸缩承压板前后移动，实现耐超高压可伸缩皮囊的扩展和收缩功能，实现耐超高压可伸缩皮囊的体积调节；

所述往复驱动机构包括伺服电机、一级蜗杆、一级蜗轮、二级蜗杆、二级蜗轮、输出轴套和通道转轴，伺服电机的输出轴与一级蜗杆传动连接，一级蜗杆与一级蜗轮相啮合，二级蜗杆与一级蜗轮的轴心固定连接，二级蜗杆与二级蜗轮相啮合，二级蜗轮通过输出轴套和通道转轴传动连接，所述支撑套筒固定在通道转轴上；

所述弹性耐超高压柱囊囊体在每个径向方向的褶皱圆圈结构外表面设置有囊体外钢圈组件，在每个径向方向的褶皱圆圈结构内表面设置有囊体内钢圈组件；所述前伸缩承压板与弹性耐超高压柱囊囊体内侧最前端的囊体内钢圈组件固定连接；所述第一支腿和第二支腿的铰接点、第三支腿和第四支腿的铰接点为纵向铰接点，第一支腿和第三支腿的铰接点、第二支腿和第四支腿的铰接点为横向铰接点；所述皮囊伸缩调节支撑机构还包括多个耐超高压支撑膜片，耐超高压支撑膜片均匀的分布在弹性耐超高压柱囊囊体的内侧表面上，弹性耐超高压柱囊囊体通过膜片支撑柱与耐超高压缩放四边形模组中的其中一个横向铰接点固定连接；

所述深海耐超高压复合舱包括耐超高压复合舱体，耐超高压复合舱体呈圆筒形，在耐超高压复合舱体的两端分别设置有前密封端盖和后密封端盖，并通过端盖密封圈密封，在前密封端盖和后密封端盖之间连接有固定支架，在后密封端盖上设置有供电水密接头、主通讯水密接头、次通讯水密接头和工作模式配置水密接头。

2.根据权利要求1所述的一种全海深水下作业设备用浮力自主配平系统，其特征在于：将上述中的任意一个耐高压浮力自标定装置配置成协调器，其余的耐高压浮力自标定装置作为节点；作为协调器的该耐高压浮力自标定装置的主通讯水密接头通过水密缆和水下作业设备或水下机器人的通讯接口连接，作为协调器的该耐高压浮力自标定装置的次通讯水密接头分别与作为节点的耐高压浮力自标定装置的主通讯水密接头连接，或作为协调器的该耐高压浮力自标定装置的次通讯水密接头与作为节点的其中一个耐高压浮力自标定装置的主通讯水密接头连接，该作为节点的耐高压浮力自标定装置的次通讯水密接头再与下一个作为节点的耐高压浮力自标定装置的主通讯水密接头连接。

3.根据权利要求1所述的一种全海深水下作业设备用浮力自主配平系统，其特征在于：所述耐超高压缩放四边形模组共设置4个，且沿耐超高压可伸缩皮囊的内侧周圈均匀分布，相应的所述支撑杆也设置4个，每一个支撑杆与其中一个耐超高压缩放四边形模组的第四支腿对应连接，所有支撑杆的一端均固定在支撑套筒上。

4.根据权利要求1所述的一种全海深水下作业设备用浮力自主配平系统，其特征在于：所述耐高压浮力自标定装置还包括控制机构，控制机构包括超低功耗单片机、宽电源调理和供电模块以及直流伺服电机驱动器，超低功耗单片机分别与主通讯水密接头、次通讯水密接头和工作模式配置水密接头连接，宽电源调理和供电模块与供电水密接头连接，直流伺服电机驱动器与伺服电机连接。

5.根据权利要求1所述的一种全海深水下作业设备用浮力自主配平系统，其特征在于：所述耐超高压可伸缩皮囊的外部设置有保护外壳，在保护外壳上设置有内外连通孔，保护外壳与耐超高压复合舱体连接。

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