CN109131809A - 一种基于尾椎摆动推进的无人航行器 - Google Patents

一种基于尾椎摆动推进的无人航行器 Download PDF

Info

Publication number
CN109131809A
CN109131809A CN201810984387.7A CN201810984387A CN109131809A CN 109131809 A CN109131809 A CN 109131809A CN 201810984387 A CN201810984387 A CN 201810984387A CN 109131809 A CN109131809 A CN 109131809A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cabin
steering engine
tail
connect
steering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810984387.7A
Other languages
English (en)
Inventor
范玮
李源
井龑东
毛润泽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN201810984387.7A priority Critical patent/CN109131809A/zh
Publication of CN109131809A publication Critical patent/CN109131809A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/30—Propulsive elements directly acting on water of non-rotary type
    • B63H1/36—Propulsive elements directly acting on water of non-rotary type swinging sideways, e.g. fishtail type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/06—Steering by rudders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
    • B63G2008/002—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned

Abstract

本发明公开了一种基于尾椎摆动推进的无人航行器，由耐压舱体、尾鳍和推进装置组成，三部分组件均为刚性固连体，通过U型架来传力；耐压舱体内设有无线开关、温度传感器、水压传感器、姿态传感器、电源装置、控制装置；其中舱体前罩与前舱法兰螺纹密封连接，通过双层密封圈密封。舱体前罩通过内部螺纹与水下摄像头相连，使得航行器能在水下实时地传输图像信号。推进器框架与前舱法兰连接，并分别与两侧的推进器连接，实现航行器沉浮运动及高速的航行；尾锥推进装置则由尾部连接件与后舱法兰连接，尾鳍使得航行器能通过仿生的正弦摆动提供的动力前进，正弦摆动的尾椎使航行器在小范围内进行小半径的转向，并且运动过程噪声小。

Description

一种基于尾椎摆动推进的无人航行器
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体地说，涉及一种基于尾椎摆动推进的无人航行器。
背景技术
目前国内外常见的无人水下航行器，如自主式水下航行器、遥控水下航行器等多采用传统的螺旋桨作为推进器。螺旋桨推进技术在实际应用中有着不可替代的优势,理论研究和实际应用都已经比较成熟,但其自身亦存在不足,如噪声大、对环境扰动大、运动灵活性和隐蔽性较差,应用场合受到限制。为了提高水下无人航行器的运动能力,人们不断研究新型的推进方式，于是人们力求从丰富多彩的鱼类身上获得灵感，将它们的运动机理和行为方式运用到对水下无人航行器运动机理和控制的研究中，以提高水下无人航行器的推进效率和运动速度。
发明专利CN1663881A公开了“一种智能机器海豚”。该机器海豚包括刚性海豚头，设置在所述海豚头内部的铝制骨架，设置在所述铝制骨架上的电源装置、控制装置、传感装置和配重块；由转弯机构、背腹式推进机构和弹性软体组成的弹性海豚体，以及由鳍肢机构、背鳍机构和尾鳍组成的仿鳍装置。由于加入了鳍肢机构、背鳍机构，虽然能实现转向功能，但结构过于复杂，密封效果差，很难实现在较大水深下的游动。
发明内容
为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种基于尾椎摆动推进的无人航行器。该航行器结构简单，多重密封效果好，且可实现航行器进行低噪声小角度的运动。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括耐压舱体、尾鳍和推进装置，其特征在于所述推进装置包括左推进装置、右推进装置、尾锥推装置，尾椎推进装置位于耐压舱的后部；所述耐压舱内设有舱体、控制装置、压力传感器、深度传感器、温度传感器、锂电池、水下摄像头；舱体前罩与前舱连接板螺纹连接，前舱连接板与前舱密封圈固定，前舱连接板与前舱法兰固连，舱体后罩与后舱法兰螺纹连接，后舱封严圈过盈配合连接在后舱法兰与舱体后罩之间，舱体后罩与后舱连接板固连；舱体前罩与前舱法兰相连，通过双层密封圈、螺纹密封，舱体前罩通过内螺纹与水下摄像头相连；推进器框架与前舱法兰连接，并分别与两侧的左推进器、右推进器连接，实现航行器沉浮运动和高速的航行；
尾部连接件与舱体尾罩连接，推进器框架与前舱法兰固连，第一连接支板与第一舵机连接件连接，第一舵机与第一舵机连件固连，第一舵盘与第一舵机固连，第二连接支板与第一舵盘固连，推进器框架与第三连接支板连接，第三连接支板与第二舵机连接件固连，第二舵机连接件与第二舵机固连，第二舵机与第二舵盘固连，第二舵盘通过螺纹与第四连接支板固连，第四连接支板通过螺纹与右推进器固连；
尾部连接件与尾部框架连接，尾部框架与后舱连接板固连，第三舵机连接件与尾部连接件固连，第三舵机连接件与第三舵机固连，第三舵机与第三舵盘连接，第三舵盘通过螺纹与第一U型架固连，第一U型架通过螺纹与第四舵机连接件固连，第四舵机连接件与第四舵机连接，第四舵机与第四舵盘连接，第四舵盘与第二U型架，第二U型架与尾鳍连接架连接，尾鳍连接架与尾鳍连接；当航行器在小角度的转向或者在低噪声的环境下运动时，通过第三舵机与第四舵机的同向运动使尾鳍正弦摆动，实现航行器小半径的转向运动。
所述前舱法兰与舱体过盈配合连接，后舱法兰与舱体过盈配合连接。
所述尾部连接板采用亚克力材料。
有益效果
本发明提出的一种基于尾椎摆动推进的无人航行器，该航行器结构简单，多重密封效果好，且可实现航行器进行低噪声小角度的运动。
本发明基于尾椎摆动推进的无人航行器，由耐压舱体、尾鳍和推进装置组成，三部分组件均为刚性固连的整体，通过U型架来传力；耐压舱体内包括无线开关、温度传感器、水压传感器、姿态传感器、电源装置、控制装置；其中舱体前罩与前舱法兰螺纹密封连接，通过双层密封圈密封。舱体前罩通过内部螺纹与水下摄像头相连，使得航行器能在水下实时地传递图像信号。推进器框架与前舱法兰连接，并分与两侧的推进器连接，实现航行器沉浮运动以及高速的航行；尾锥推进装置则由尾部连接件与后舱法兰连接，尾鳍使得航行器能通过仿生的正弦摆动提供的动力前进，正弦摆动的尾椎使航行器在小范围内进行小半径的转向，并且运动过程噪声小。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种基于尾椎摆动推进的无人航行器作进一步详细说明。
图1为本发明基于尾椎摆动推进的无人航行器示意图。
图2为本发明基于尾椎摆动推进的无人航行器尾鳍示意图。
图3为本发明基于尾椎摆动推进的无人航行器轴测图。
图4为本发明基于尾椎摆动推进的无人航行器主视图。
图5为本发明基于尾椎摆动推进的无人航行器后视图。
图6为本发明基于尾椎摆动推进的无人航行器的密封圈部位示意图。
图中
1.耐压舱 2.左推进装置 3.右推进装置 4.尾椎推进装置 5.舱体前罩 6.前舱连接板 7.前舱密封圈 8.前舱法兰 9.第一封严圈 10.第二封严圈 11.舱体 12.第三封严圈13.第四封严圈 14.后舱法兰 15.舱体后罩 16.后舱封严圈 17.后舱连接板 18.推进器框架 19.第一连接支板 20.第一舵机连接件 21.第一舵机 22.第一舵盘 23.第二连接支板24.左推进器 25.第三连接支板 26.第二舵机连接件 27.第二舵机 28.第二舵盘 29.第四连接支板30.右推进器 31.尾部框架 32.尾部连接件 33.第三舵机连接件 34.第三舵机35.第一U型架 36.第四舵机连接件 37.第四舵机 38.第二U型架 39.尾鳍连接架 40.尾鳍41.第三舵盘 42.第四舵盘
具体实施方式
本实施例是一种基于尾椎摆动推进的无人航行器。
参照图1～图6，本实施例基于尾椎摆动推进的无人航行器，由耐压舱体、尾鳍和推进装置组成，其中，推进装置包括左推进装置2、右推进装置3、尾锥推装置4，尾椎推进装置4位于耐压舱1的后部。耐压舱1内设有舱体11、控制装置、压力传感器、深度传感器、温度传感器、锂聚电池、水下摄像头；舱体前罩5通过螺纹与前舱连接板6固连，前舱连接板6通过过盈挤压与前舱密封圈7固定，前舱连接板6通过螺纹与前舱法兰8固连，前舱法兰8中有通过过盈配合连接的第一封严圈9和第二封严圈10，前舱法兰8通过过盈配合与舱体11固连，与前舱法兰8连接类似后舱法兰14中也通过过盈配合连接第三封严圈12和第四封严圈13，后舱法兰14通过过盈配合与舱体11固连，舱体后罩15通过螺纹与后舱法兰14固连，后舱封严圈16通过过盈配合连接在后舱法兰14与舱体后罩15之间，舱体后罩15通过螺纹与后舱连接板17固定连接。
尾部连接板32通过螺纹与舱体尾罩15固连；至此整个舱体连接完全，其作为整个航行器的电路、电源、传输设备储存设备以及各部件的连接主体；推进器框架钣金18通过螺纹与前舱法兰8固连，第一连接支板19通过螺纹与第一舵机连接件20固连，第一舵机21通过螺纹与第一舵机连件20固连，第一舵盘22通过螺纹与第一舵机21固连，第二连接支板23通过螺纹与第一舵盘22固连，另一边的推进器连接同理；推进器框架钣金18通过螺纹与第三连接支板25固连，第三连接支板25与第二舵机连接件26固连，第二舵机连接件26通过螺纹与第二舵机27固连，第二舵机27通过螺纹与第二舵盘28固连，第二舵盘28通过螺纹与第四连接支板29固连，第四连接支板29通过螺纹与右推进器30固连。如此，两侧的推进器都已装配完成，航行器通过舵机旋转来改变推进器的正对方向，当转向上下方向时机器与便能实现浮沉。而当推进器对准正前方时，航行器便可以进行高速的巡航，速度远高于单依靠尾鳍摆动时的前进速度。尾部连接件32通过螺纹与尾部框架钣金31固连，尾部框架钣金31通过螺纹与后舱连接板17固连，使得尾部连接到舱体上，第三舵机连接件33通过螺纹与尾部连接件32固连，第三舵机连接件33通过螺纹与第三舵机34固连，第三舵机34通过螺纹与第三舵盘41固连，第三舵盘41通过螺纹与第一U型架35固连，第一U型架35通过螺纹与第四舵机连接件36固连，第四舵机连接件36通过螺纹与第四舵机37固连，第四舵机37通过螺纹与第四舵盘42固连，第四舵盘42通过螺纹与第二U型架38，第二U型架38通过螺纹与尾鳍连接架39固连，尾鳍连接架39通过螺纹与尾鳍40固连；尾椎推进装置4连接完成，当航行器在小角度的转向或者需要在低噪声的环境下运动时，就可以通过第三舵机与第四舵机的同向运动来维持尾鳍的正弦摆动，从而使得航行器进行小噪声小角度的运动。
本实施例中，尾锥推进装置则由尾部连接件与后舱法兰连接，尾鳍使得航行器能通过仿生的正弦摆动提供的动力前进，正弦摆动的尾椎使航行器在小范围内进行小半径的转向，并且运动过程噪声小。

Claims (3)

1.一种基于尾椎摆动推进的无人航行器，包括耐压舱体、尾鳍和推进装置，其特征在于:所述推进装置包括左推进装置、右推进装置、尾锥推装置，尾椎推进装置位于耐压舱的后部；所述耐压舱内设有舱体、控制装置、压力传感器、深度传感器、温度传感器、锂电池、水下摄像头；舱体前罩与前舱连接板螺纹连接，前舱连接板与前舱密封圈固定，前舱连接板与前舱法兰固连，舱体后罩与后舱法兰螺纹连接，后舱封严圈过盈配合连接在后舱法兰与舱体后罩之间，舱体后罩与后舱连接板固连；舱体前罩与前舱法兰相连，通过双层密封圈、螺纹密封，舱体前罩通过内螺纹与水下摄像头相连；推进器框架与前舱法兰连接，并分别与两侧的左推进器、右推进器连接，实现航行器沉浮运动和高速的航行；
尾部连接件与舱体尾罩连接，推进器框架与前舱法兰固连，第一连接支板与第一舵机连接件连接，第一舵机与第一舵机连件固连，第一舵盘与第一舵机固连，第二连接支板与第一舵盘固连，推进器框架与第三连接支板连接，第三连接支板与第二舵机连接件固连，第二舵机连接件与第二舵机固连，第二舵机与第二舵盘固连，第二舵盘通过螺纹与第四连接支板固连，第四连接支板通过螺纹与右推进器固连；
尾部连接件与尾部框架连接，尾部框架与后舱连接板固连，第三舵机连接件与尾部连接件固连，第三舵机连接件与第三舵机固连，第三舵机与第三舵盘连接，第三舵盘通过螺纹与第一U型架固连，第一U型架通过螺纹与第四舵机连接件固连，第四舵机连接件与第四舵机连接，第四舵机与第四舵盘连接，第四舵盘与第二U型架，第二U型架与尾鳍连接架连接，尾鳍连接架与尾鳍连接；当航行器在小角度的转向或者在低噪声的环境下运动时，通过第三舵机与第四舵机的同向运动使尾鳍正弦摆动，实现航行器小半径的转向运动。
2.根据权利要求1所述的基于尾椎摆动推进的无人航行器，其特征在于:所述前舱法兰与舱体过盈配合连接，后舱法兰与舱体过盈配合连接。
3.根据权利要求1所述的基于尾椎摆动推进的无人航行器，其特征在于:所述尾部连接板采用亚克力材料。
CN201810984387.7A 2018-08-28 2018-08-28 一种基于尾椎摆动推进的无人航行器 Pending CN109131809A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810984387.7A CN109131809A (zh) 2018-08-28 2018-08-28 一种基于尾椎摆动推进的无人航行器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810984387.7A CN109131809A (zh) 2018-08-28 2018-08-28 一种基于尾椎摆动推进的无人航行器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109131809A true CN109131809A (zh) 2019-01-04

Family

ID=64828536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810984387.7A Pending CN109131809A (zh) 2018-08-28 2018-08-28 一种基于尾椎摆动推进的无人航行器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109131809A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109665079A (zh) * 2019-01-15 2019-04-23 西安交通大学 一种喷射泵与舵机混合驱动的水下机器人
CN111003128A (zh) * 2019-12-26 2020-04-14 赵乾 一种无人机避障的雷达和单目视觉传感器融合及悬挂机构
CN112591058A (zh) * 2020-12-15 2021-04-02 西北工业大学 一种链式双节矢量推进水下航行器
CN113232807A (zh) * 2021-06-02 2021-08-10 西湖大学 一种多推进模式的仿生机器鱼
CN113636051A (zh) * 2021-08-27 2021-11-12 西安交通大学 一种矢量推进的水下无人航行器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1663881A (zh) * 2005-04-12 2005-09-07 北京大学 智能机器海豚
CN103287557A (zh) * 2013-05-31 2013-09-11 深圳市优必选科技有限公司 一种新的水下机器人运动控制装置
CN104118549A (zh) * 2014-08-11 2014-10-29 博瑞智（天津）信息科技有限公司 单关节机器鱼及水下推进平台
CN106741774A (zh) * 2016-12-27 2017-05-31 中电科海洋信息技术研究院有限公司 一种仿生机器鱼
CN207089616U (zh) * 2017-07-13 2018-03-13 浙江理工大学 一种机器鱼

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1663881A (zh) * 2005-04-12 2005-09-07 北京大学 智能机器海豚
CN103287557A (zh) * 2013-05-31 2013-09-11 深圳市优必选科技有限公司 一种新的水下机器人运动控制装置
CN104118549A (zh) * 2014-08-11 2014-10-29 博瑞智（天津）信息科技有限公司 单关节机器鱼及水下推进平台
CN106741774A (zh) * 2016-12-27 2017-05-31 中电科海洋信息技术研究院有限公司 一种仿生机器鱼
CN207089616U (zh) * 2017-07-13 2018-03-13 浙江理工大学 一种机器鱼

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109665079A (zh) * 2019-01-15 2019-04-23 西安交通大学 一种喷射泵与舵机混合驱动的水下机器人
CN111003128A (zh) * 2019-12-26 2020-04-14 赵乾 一种无人机避障的雷达和单目视觉传感器融合及悬挂机构
CN112591058A (zh) * 2020-12-15 2021-04-02 西北工业大学 一种链式双节矢量推进水下航行器
CN113232807A (zh) * 2021-06-02 2021-08-10 西湖大学 一种多推进模式的仿生机器鱼
WO2022252597A1 (zh) * 2021-06-02 2022-12-08 西湖大学 一种仿生鱼航行器
CN113636051A (zh) * 2021-08-27 2021-11-12 西安交通大学 一种矢量推进的水下无人航行器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109131809A (zh) 一种基于尾椎摆动推进的无人航行器
CN103144756B (zh) 一种摆动扭转复合运动胸鳍推进仿生机器鱼
CN205273823U (zh) 一种基于单关节尾鳍驱动的仿生机器鱼
CN101337494B (zh) 一种水陆两栖仿生机器人
CN113086136B (zh) 一种复合推进仿生水母机器人
CN110588931B (zh) 一种基于胸鳍与螺旋桨混合推进的水下仿生航行器
CN110588932B (zh) 基于摆动胸鳍与背腹式尾鳍联合推进的水下仿生航行器
CN109665079A (zh) 一种喷射泵与舵机混合驱动的水下机器人
CN101016081A (zh) 一种具有两级自由度鳍肢机构的仿生机器海龟
CN113320665B (zh) 一种长鳍波动推进仿生水下机器人
CN106741774A (zh) 一种仿生机器鱼
CN108058799B (zh) 一种新型仿生机械鱼
CN105171722A (zh) 仿鳗鱼水下多自由度机器人
CN109292061A (zh) 一种仿生摆动与螺旋桨混合推进的双体水下航行器
CN109334932A (zh) 用于水下仿生推进系统的混联驱动机构
CN206417164U (zh) 一种仿生鱼型机器人
CN104590519A (zh) 一种形状可控的水下仿生推进装置
CN106864712A (zh) 仿生机械海豚
CN111687823A (zh) 一种带有螺旋驱动的水陆三栖蛇形机器人
CN206278247U (zh) 一种基于往复丝杠机构的多鱼鳍推进装置
CN109649095B (zh) 一种仿生鳄鱼两栖机器人
CN103803041A (zh) 一种尾鳍动力装置潜航器
CN208051920U (zh) 漂浮蛇形机器人
CN203306216U (zh) 动力鳍式机器鱼
CN114132466B (zh) 一种双驱动仿生机器鱼系统及多模态冗余控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190104

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication