CN109606587A - 一种重力感应双向推进器及应用该推进器的水上援助机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种重力感应双向推进器及应用该推进器的水上援助机器人，其通过将动力泵的一端铰接，另一端摆动设置，使上下对称设置的吸水管，不论哪一侧的吸水管朝下时，动力泵都能通过重力摆动与位于下方的吸水管连通，实现一组动力泵通过自身重力就能进行自调节，保持水上救援机器人的动力推进，且同时由于有吸水管的隔离，不论异物是否卡入进水格栅，都不会妨碍泵组的摆动，解决了推进器在任何工作环境下，均能重力感应自调节的技术问题，实现水上救援机器人在任何工作环境下，均能重力感应自调节动力输出方向，且减小头部与水面之间的倾角，减小水阻。

Description

一种重力感应双向推进器及应用该推进器的水上援助机器人

技术领域

本发明涉及水上援助机器人技术领域，具体为一种重力感应双向推进器及应 用该推进器的水上援助机器人。

背景技术

救生圈是水上救生设备的一种，通常由泡沫塑料或其他比重较小的轻型材料 制成，救生圈的形状为环状，中间开口，使用者将上身穿过中间开口并把双手搭 在救生圈上，就可在放松的状态下利用救生圈的浮力浮在水面上，当有人意外落 水或在海上救援时，拯救人员需要开船至落水者附近或海滩现场，然后将救生圈 抛洒至落水者旁边，落水者抓取到救生圈后才能较为安全地继续等待救援，拯救 人员也才有充裕的时间更加安全地实施救援。

现有的救生圈都是需要人工抛掷，这一方面要求拯救人员必须赶到落水现 场，但若现场环境不利于救援艇航行，则极为影响救援工作，甚至无法顺利实施 救援，而若需要同时对多名落水者施加救援，则需要反复移动至各个落水者位置， 然后分别抛洒救生圈，导致救援速度缓慢；另一方面，救生圈一般都较为厚重， 而重量较轻的又容易受风力或者空气阻力影响，导致救生圈抛洒的准确性极难控 制，而又因落水者大多都是不会游泳的，一些会游泳的落水者在等待救援的过程 中也会耗费了大量的体力，如果拯救人员不能顺利将救生圈抛洒至落水者旁边， 落水者就无法抓住救生圈，即使拯救人员多余的救生圈进行重新抛洒，也必将极 大地耽误救援工作。

另外，若落水者位置无法供救生船驶入，或拯救人员没有救生船，使用现有 的救生设备将无法对落水者进行施救。

在专利号为CN201820388502.X的中国专利中公开一种自带动力可遥控的救 生圈,包括U形的救生圈本体，它还包括安装于救生圈本体两末端的推进器、储电 池、动力控制电路、接收装置、遥控器；所述动力控制电路和推进器电性相连， 所述接收装置接收遥控器的无线信号，并通过动力控制电路控制推进器工作；所 述推进器可360度自由旋转，实现救生圈可以不分正反面直接抛入水中工作。

但是，上述专利存在以下缺点：

1、其推进器在360度自由旋转的过程中，一旦推进器的进水格栅处卡入异 物，就会导致推进器无法旋转；

2、其推进器在推进过程中，始终是水平喷出水流，救生圈的水阻大，续航 能力差；

3、在风浪大的环境下工作，容易受浪花的影响发生翻转。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种重力感应双向推进器，其通过将动力泵的 一端铰接，另一端摆动设置，使上下对称设置的吸水管，不论哪一侧的吸水管与 水面接触时，动力泵都能通过重力摆动与位于对应的吸水管连通，实现一组动力 泵通过自身重力就能进行自调节，保证水上援助机器人无论正反哪一面落水都能 产生动力推进，解决推进器的动力泵通过重力感应摆动就能实现双向泵喷的技术 问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种重力感应双向推进器，其包括：

安装座；

弧形板，所述弧形板与所述安装座相对设置,且两者之间通过连接件相连接, 该弧形板与所述安装座之间形成摆动区域；

动力泵，所述动力泵置于所述摆动区域内且其一端与所述安装座转动连接, 动力泵在其自身重力作用下其另一端沿所述弧形板的表面移动；以及

吸水管，所述吸水管相对于所述动力泵设置于所述弧形板的另一侧，其沿所 述弧形板的竖直方向上下对称设置有两组，且均与所述摆动区域相连通；

任一所述吸水管上的进水口与水面接触时，所述动力泵沿弧形板导向摆动的 一端依靠自身重力作用摆动至所述弧形板的下限位置时，该动力泵与相对应的吸 水管上的出水口吻合连通，此时，所述动力泵与所述安装座转动连接的一端向上 倾斜。

作为改进，其包括安装盘，两组吸水管的进水口之间的距离D1与所述安装 盘的直径D2之间的关系，满足：D1＞D2。

作为改进，所述安装盘相对于所述弧形板的一侧延伸有同轴设置的导流翻 边，所述动力泵与该安装座转动连接的一端端部置于该导流翻边内，其两侧分别 通过相应的连接轴与该安装座转动连接；

所述动力泵沿弧形板导向摆动的一端依靠自身重力作用摆动至所述弧形板 的下限位置时，动力泵的中轴线与安装座的轴线夹角为α，所述导流翻边的开口 直径为S1，所述动力泵位于该导流翻边处端部的直径为S2，α、S1和S2三者 之间关系满足：S1＞S2/cosα。

作为改进，所述弧形板的纵向截面为圆弧形，其纵向截面的圆心位于所述连 接轴之间的连线上。

作为改进，所述动力泵包括：

导管，所述导管包括泵吸口与泵喷口，所述泵吸口的边沿始终与所述弧形板 接触设置，且其外形与所述出水口的开口形状相适配，所述泵喷口置于所述导流 翻边内，且其为收口设置；以及

防水泵组，所述防水泵组同轴设置于所述导管内，该防水泵组设置于所述导 管靠近所述弧形板设置。

作为改进，所述吸水管的出水口的开口形状与所述弧形板的外形轮廓相吻 合，进水口的开口位置与所述安装座的轴线相平行，且该吸水管正对其进水口的 侧壁为弧形结构，该侧壁的纵向截面的圆心位于其进水口所在的一侧。

本发明推进器的有益效果在于：

(1)本发明与对比文件CN201820388502.X以下均称对比文件相比，利用 一组动力泵通过自身重力就能进行摆动自调节，使两组吸水管中的任一组吸水管 与水面接触时，动力泵能快速与该吸水管连通形成动力，使推进器能适用于水上 援助机器人无论正反哪一面落水都能产生动力推进，无需增设配重块，而对比文 件，则需要增设配重块，实现推进器依靠配重块的重力感应的达到旋转调节；

(2)本发明与对比文件相比，由于有吸水管的隔离，不论异物是否卡入进 水格栅，都不会妨碍动力泵的摆动，且即使异物从进水格栅进入到吸水管内流动 与泵组连接的部位，也会因重力的原因落回到进水格栅处，无法妨碍动力泵的摆 动，而对比文件由于其是通过配重块进行旋转调节，一旦异物卡在进水格栅上， 就会导致推进器无法旋转调节，适应能力差

(3)本发明较与对比文件相比，通过动力泵重力感应摆动进行调节，救援 机器人落水，动力泵即摆动到位，而对比文件中的动力泵在受重力感应360°旋 转时，并未设置限位，容易出现类似钟摆效应，救生圈落入水中后，动力泵在水 中仍会因旋转进行摆动，无法有效输出动力，而救生圈又是应用于较为危急的时 刻；

(4)本发明在动力泵摆动的过程中，设置泵吸口与安装有吸水管的弧形板 重合摆动设置，使动力泵摆动到位时，泵吸口与吸水管的出水口密闭对接，是动 力泵的吸力通过吸水管可以有效的传递到水面上进行水流抽动，不会出现水流无 意义的流窜，优化动力输出；

(5)本发明将防水泵组设置于导管内靠近弧形板的一端，使防水泵组靠近 对应的吸水管，使防水泵组产生的抽吸力更有效的通过对应的吸水管释放到水面 上，对水面形成抽吸动力，进行形成水流喷射，形成更强大的驱动力。

针对以上问题，本发明提供了一种水上援助机器人，其通过将动力泵的一端 铰接，另一端摆动设置，使水上援助机器人不论哪一面与水面接触，动力泵都能 通过重力摆动与对应的吸水管连通，快速的实现水上救援器人动力的输出，使水 上援助机器人的依靠动力推进，解决了水上援助机器人不论哪一面与水面接触， 均能快速输出动力的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种水上援助机器人，包括救生圈主体和安装于该救生圈主体内的能源系 统，所述救生圈主体包括V字形的头部及两个对称设置在该头部两侧的翼部，所 述翼部内均包括上述的一种重力感应双向推进器，该重力感应双向推进器通过所 述安装座分别安装于对称设置的所述翼部尾部的内部空间内，且所述防水泵组与 所述能源系统电连接，由该能源系统带动泵组运转。

作为改进，所述翼部的上下方对称开设有与所述吸水管的进水口相适配的进 水槽，该进水槽上安装有进水格栅。

作为改进，所述头部为扁平梭形设置，沿其中轴线的两侧对称设置有第一导 流肋条，且该对称设置的第一导流肋条之间设置有第二导流肋条，该第二导流肋 条位于所述头部的末端处。

作为改进，所述第一导流肋条凸出所述头部的高度L1与所述第二导流肋条 凸出所述头部的高度L2，满足关系：L1＞L2。

本发明水上援助机器人的有益效果在于：

(1)本发明与对比文件相比，其通过将动力泵的一端铰接，另一端摆动设 置，使水上援助机器人不论哪一面与水面接触，动力泵都能通过重力摆动与对应 的吸水管连通，快速的实现水上救援器人动力的输出，使水上援助机器人的依靠 动力推进，本发明的水上援助机器人无需增设配重块，而对比文件则是通过在推 进器上增设配重块，利用配重块实现推进器中心不平衡，进而实现推进器进行旋 转换向；

(2)本发明与对比文件相比，利用动力泵重力感应摆动时，动力泵最终呈 倾斜向上输出动力，而在水浪不是太大的工作环境下，动力泵喷出的水流会使水 面对水上援助机器人的尾部产生一个向上的反向作用力，形成类似快艇在行进过 程中尾部通过压浪板压住水面浪花的技术效果，减小水上援助机器人的头部与水 面之间的倾角，在行进过程中的减小水阻，航行速度更快，延长续航时间，提高 续航能力，而对比文件的推进器在载人情况下则是倾斜向下喷出水流推送，水面 无法对其产生反向作用力，无法有效的进行压浪，头部与水面的倾角由于人体体 重的原因变大，使得头部翘起，水阻大，导致航行速度与续航能力差；

(3)本发明与对比文件相比，利用动力泵重力感应摆动时，动力泵最终呈 倾斜向上设置，动力泵喷出的水流会使水面对水上援助机器人的尾部产生一个向 上的反向作用力，支撑人体的重力，使水上援助机器人不会向上翘起，行进更加 平稳，而对比文件，在人体伏在救生圈上时，尾部由于人体重力倾斜向下，动力 输出也倾斜向下，导致头部翘起，在水浪大的工作环境中，极易发生倾覆，形成 二次危险；

(4)本发明与对比文件相比，本发明的水上援助机器人在水浪比较大的工 作环境中，会因水浪阻力的因素，头部与水面的倾角会相应变大，而倾角变大过 程中，动力泵的输出方向会趋于水平，产生更大的动力去克服水浪的阻力，保证 水上援助机器人的动力输出，而对比文件，在水浪比较大的工作环境中，其头部 与水面的倾角越大，其动力泵输出的动力会越小；

(5)本发明在救生圈主体的头部上设置第一导流肋条与第二导流肋条对救 生圈主体头部的水流进行导向，并对头部产生的水浪进行引导，使水浪通过第一 导流肋条的引导流动到第二导流肋条处集中形成向上的抬升力，减小头部与水面 之间的倾角，减小水阻。

综上所述，本发明具有结构巧妙、双向泵喷、续航能力强、航行速度快等优 点，尤其适用于水上援助机器人技术领域。

附图说明

图1为本发明重力感应双向推进器立体结构示意图一；

图2为本发明重力感应双向推进器剖视结构示意图二；

图3为本发明安装座立体结构结构示意图；

图4为本发明动力泵剖视示意图；

图5为本发明弧形板立体结构结构示意图；

图6为本发明导管与安装座剖视结构示意图；

图7为本发明重力感应双向推进器立侧视结构示意图；

图8为本发明实施例二水上援助机器人立体结构示意图；

图9为本发明水上援助机器人立体剖视示意图；

图10为本发明救生圈主体剖视结构示意图；

图11为本发明重力感应双向推进器立体结构示意图二；

图12为本发明重力感应双向推进器剖视结构示意图二；

图13为本发明水上援助机器人后视结构示意图；

图14为本发明头部剖视结构示意图；

图15本发明水上援助机器人正视结构示意图；

图16本发明水上援助机器人在水浪较小工作环境下工作载人状态示意图；

图17本发明水上援助机器人在水浪较大工作环境下工作载人状态示意图；

图18为现有救生圈或者水上援助机器人在空载工作环境下工作状态示意 图；

图19为现有救生圈或者水上援助机器人在水浪较大工作环境下载人工作状 态示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全 部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳 动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、 “长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、 “右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、 “逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特 定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗 示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、 “第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描 述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1：

如图1与图2所示，一种重力感应双向推进器，包括：

安装座1；

弧形板3，所述弧形板3与所述安装座1相对设置,且两者之间通过连接件4 相连接,该弧形板3与所述安装座1之间形成摆动区域30；

动力泵2，所述动力泵2置于所述摆动区域30内且其一端与所述安装座1 转动连接,动力泵2在其自身重力作用下其另一端沿所述弧形板(3)的表面移 动；以及

吸水管5，所述吸水管5相对于所述动力泵2设置于所述弧形板3的另一侧， 其沿所述弧形板3的竖直方向上下对称设置有两组，且均与所述摆动区域相连 通；

任一所述吸水管5上的进水口51与水面接触时，所述动力泵2沿弧形板3 导向摆动的一端依靠自身重力作用摆动至所述弧形板3的下限位置时，该动力泵 2与相对应的吸水管5上的出水口52吻合连通，此时，所述动力泵2与所述安 装座1转动连接的一端向上倾斜。

如图5所示，进一步的，所述弧形板3的纵向截面为圆弧形，其纵向截面的 圆心位于所述连接轴121之间的连线上。

如图5所示，更进一步的，所述吸水管5的出水口52的开口形状与所述弧 形板3的外形轮廓相吻合，进水口51的开口位置与所述安装座1的轴线相平行， 且该吸水管5正对其进水口51的侧壁50为弧形结构，该侧壁50的纵向截面的 圆心位于其进水口51所在的一侧。

需要说明的是，本发明较现有的水上援助机器人或者是水上遥控救生圈，其 区别点在于，可以不分正反面的将本发明的水上援助机器人投掷于水中，在该水 上援助机器人落入水中后，其推进器上的动力泵2可以依靠重力感应进行自调节 摆动，使动力泵2快速的与置于水中的吸水管5连通，使水上援助机器人,立即 获得动力行进。

进一步说明的是，本发明中的动力泵2重力感应自调节的方式是沿与安装座 1的连接点形成的旋转轴进行旋转摆动，与对比文件中的推进器依靠配重块进行 旋转重力感应自调节的方式不同的是，本发明的动力泵2通过吸水管5的隔离， 使动力泵2摆动过程中无惧进入进水格栅53的异物的干扰，即使异物卡在进水 格栅53上，或者是异物进入到吸水管5内，动力泵2均可以进行重力感应自调 节的摆动。

值得强调的是，水上援助机器人在使用过程中，被救援人员伏在在水上援助 机器人上，由于被救援人员的体重集中在救援机器人的后部，水上援助机器人的 头部被抬起，救援机器人受到的水浪的水阻就大大增加，为了减轻水上援助机器 人尾部的重量，使水上援助机器人的头部重量尽可能的大于尾部重量，以克服头 部翘起的问题，同时又要实现推进器可以自动调整泵喷方向，以适应水上援助机 器人双向工作的需求，本发明中通过动力泵2自身的重力进行摆动调整的方式是 最佳的实现方式，其较对比文件，无需增加任何的配重装置，减小了重量，同时 又实现了水上援助机器人双向工作。

更进一步说明的是，本发明中，为了避免动力泵2通过吸水管5抽吸的水流 出现流窜，优选的采用将吸水管5的出水口52重合设置于弧形的弧形板3上， 将动力泵2的泵吸口211的边沿形状与弧形板3的弧形吻合设置，使动力泵2 在重力感应自调节摆动的过程中，实现沿着弧形板3的弧面进行摆动，泵吸口 211的边沿都有弧形板3进行密封，而泵吸口211与出水口52连通后，由于弧 形板3的阻挡，水流也不会从泵吸口211与出水口52的连接位置处流窜。

值得说明的是，弧形板3为了防止水流的流窜，弧形板3与动力泵2之间密 封配合，此外，弧形板3也为动力泵2的摆动提供了导向。

如图3与图6所示，作为一种优选的实施方式，所述安装盘13相对于所述 弧形板3的一侧延伸有同轴设置的导流翻边12，所述动力泵2与该安装座1转 动连接的一端端部置于该导流翻边12内，其两侧分别通过相应的连接轴121与 该安装座1转动连接；

所述动力泵2沿弧形板3导向摆动的一端依靠自身重力作用摆动至所述弧形 板3的下限位置时，动力泵2的中轴线与安装座1的轴线夹角为α，所述导流翻 边12的开口直径为S1，所述动力泵2位于该导流翻边12处端部的直径为S2， α、S1和S2三者之间关系满足：S1＞S2/cosα。

需要说明的是，为了保证动力泵2喷射出的水流不被导流翻边12所覆盖产 生阻挡，导流翻边12的开口直径S1与动力泵2位于该导流翻边12处端部的直 径S2之间必须满足S1＞S2/cosα，即导流翻边12不会对动力泵2的水流喷射 产生影响。

如图7所示，作为一种优选的实施方式，所述安装座(1)为法兰盘状结构， 其包括安装盘13，两组吸水管5的进水口51之间的距离D1与所述安装盘13的 直径D2之间的关系，满足：D1＞D2。

需要说明的是，本发明中优选进水口51之间的距离D1与所述安装盘13的 直径D2之间的关系，满足：D1＞D2，是为了使推进器的整体形状形成进水口51 处体积形状大，泵喷口311处体积形状小的梭形，改变推进器尾部兴波情况，减 小推进器尾部的兴波与水溅情况，降低水上援助机器人行进过程中的水阻。

进一步说明的是，由于动力泵2倾斜向上喷射水流，水流呈弧线向动力泵2 的后方射出，较现有的水平喷射水流的动力泵，兴波与水溅区域距离动力泵2 的距离大于现有的动力泵，有效的远离了兴波与水溅区域，降低水上援助机器人 行进过程中的水阻。

如图4所示，作为一种优选的实施方式，所述动力泵2包括：

导管21，所述导管21包括泵吸口211与泵喷口212，所述泵吸口211的边 沿始终与所述弧形板3接触设置，且其外形与所述出水口52的开口形状相适配， 所述泵喷口212置于所述导流翻边12内，且其为收口设置；以及

防水泵组22，所述防水泵组22同轴设置于所述导管21内，该防水泵组22 设置于所述导管21靠近所述弧形板3设置。

如图4所示，需要说明的是，防水泵组22运转通过与所述导管21连通的所 述吸水管5吸取水流，从所述安装座1处喷射形成动力防水泵组22包括电机座 221、电机222与桨叶223组成，这一具体结构在申请人于2018年03月22日申 请的专利号为CN201810241803.4的一种开放式深水电机及加工工艺中已经详细 记载。

进一步说明的是，将防水泵组22设置于所述导管21靠近所述弧形板3的一 端，使防水泵组22产生的抽吸力更有效的通过对应的吸水管5释放到水面上， 对水面形成抽吸动力，进行形成水流喷射，形成更强大的驱动力。

如图1所示，作为一种优选的实施方式，所述弧形板3上沿其竖直方向水平 两侧对称设置有连接部31，所述安装盘13与所述导管21铰接部位设置有对称 的连接块11，所述连接部31与所述连接块11之间通过连接件4水平连接设置。

需要说明的是，为了保证推进器整体的稳定性，在弧形板3与安装座1之间 通过连接件4将两者连接形成一体，抵靠推进器在工作过程中产生的震动。

进一步说明的是，本发明中的连接件4优选为碳杆，碳杆直度好，且不受水 环境的影响，造价也十分低廉。

如图1所示，作为一种优选的实施方式，在吸水管5之间设置电机驱动器的 安装支架54，利用吸水管5的弧形导流面对安装在安装支架54上的电机驱动器 进行冷却处理，保证电机驱动器的工作温度处于较优的范围内，使电机驱动器可 以更好对防水泵组22进行调速。

实施例2：

图8为本发明一种水上援助机器人的实施例二的一种结构示意图；如图11 所示，其中与实施例一种相同或相应的部件采用与实施例一相应的附图标记，为 简便起见，下文仅描述与实施例一的区别点。该实施例二与图1所示的实施例一 的不同之处在于：

如图8、图9与图14所示，一种水上援助机器人，包括救生圈主体6和安 装于该救生圈主体6内的能源系统7，所述救生圈主体6包括V字形的头部61 及两个对称设置在该头部61两侧的翼部62，所述翼部62内均包括上述实施例1 中所述的一种重力感应双向推进器，该重力感应双向推进器通过所述安装座1 分别安装于对称设置的所述翼部62尾部的内部空间内，且所述防水泵组22与所 述能源系统7电连接，由该能源系统7带动泵组22运转。

如图14与图15所示，进一步的，所述头部61为扁平梭形设置，沿其中轴 线的两侧对称设置有第一导流肋条611，且该对称设置的第一导流肋条611之间 设置有第二导流肋条612，该第二导流肋条612位于所述头部61的末端处。

更进一步的，所述第一导流肋条611凸出所述头部61的高度L1与所述第二 导流肋条612凸出所述头部61的高度L2，满足关系：L1＞L2。

需要说明的是，为了尽量减小水面对水上援助机器人的水阻，本发明优选将 救生圈主体6的头部61设计为梭形，头部61沿救生圈主体6的行进方向，其前 端部位呈尖角设置，向后逐步扩大，且表面光滑设置。

如图14与图16所示，并且，本发明优选将能源系统7设置于头部61内， 以增大头部61的重量，平衡被救援人伏在救生圈主体6上后的重量分布，使头 部61在水上援助机器人前进的过程中与水面的倾角尽量控制在阻力最小的范围 内。

如图13与图14所示，进一步说明的是，本发明中的能源系统7包括储能电 池71与充电接头72，储能电池用于储存电源，并紧电源供给动力泵2，而充电 接头72则用于对储能电池进行充电，且该充电接头72外还设置有防水密封盖， 此外，控制开关73也设置于头部61上，控制开关控制动力泵2运转。

如图15与图16所示，更进一步说明的是，为了使头部61在水上援助机器 人前进的过程中与水面的倾角β尽量控制在阻力最小的范围内，本发明通过在头 部61上设置第一导流肋条611与第二导流肋条612，利用对称设置的第一导流 肋条611形成的导流通道613，将水浪导流在导流通道613内，在水浪流动至第 二导流肋条612处时，由于流肋条512凸出所述头部61的高度小于第一导流肋 条611凸出所述头部61的高度，水浪对第二导流肋条612产生向上的冲击力F4， 使第二导流肋条612位置处形成一个向上抬起的趋势，进而使得头部61的前端 向下调整，减小与水面之间的倾角β。

值得强调的是，冲击力F4的作用点位于头部61的后侧，配合动力泵2在翼 部52上的反作用力F3，使得水上援助机器人的头部61可以形成下倾。

如图10、图11与图12所示，作为一种优选的实施方式，所述进水口51与 所述翼部62的安装位置处均覆盖设置有进水格栅53，该进水格栅53对摆动的 所述动力泵2进行摆动限位

需要说明的是，为了简化结构，减轻动力泵2的重量，本发明优选通过进水 格栅53对动力泵2进行摆动过程中的限位，减少了限位装置的使用，同时，进 水格栅53也阻挡大型的异物进入到动力泵2内影响动力泵2的工作。

作为一种优选的实施方式，在水上援助机器人处于空载的情况时，所述动力 泵2工作，其倾斜角度α优选为5-25°。

需要说明的是，在处于水浪较小的水域时，本发明为了减小水上援助机器人 头部的水浪阻力，通过将动力泵2进行倾斜向上设置，使水浪喷出产生动力时的 喷射方向由下向上倾斜喷出，使水上援助机器人向前行进，而在动力泵2由下向 上倾斜喷出水流的过程中，形成动力F1，而水上援助机器人安装有动力泵的尾 部处在行进过程中就会受到水面给予的反向作用力即阻力F2，阻力F2会产生一 个向上的分作用力F3迫使水上援助机器人安装有动力泵的尾部处向上抬起，进 而达到水上援助机器人头部下压，水上援助机器人的头部下压后与水面的倾角β 就变小，受到水浪的阻力也就减小了。

进一步说明的是，本发明中动力泵2倾斜泵喷的倾角优选为5-25°，角度 过小，会造成救援机器人头部下压的效果不明显，而角度过大，则会造成水上援 助机器人头部下沉过度，反而会造成水上援助机器人头部兴波及飞溅严重，导致 水面阻力反而增大的情况发生。

实施例3：

图17为本发明一种水上援助机器人的实施例二的一种结构示意图；如图11 所示，其中与实施例一种相同或相应的部件采用与实施例一相应的附图标记，为 简便起见，下文仅描述与实施例一的区别点。该实施例二与图1所示的实施例一 的不同之处在于：

如图17所示，在处于水浪较大的水域时，水上援助机器人遇到的水阻也就 越大，水阻越大，头部61与水面的倾角βˊ会相应变大，而倾角βˊ变大过程 中，倾角βˊ大于实施例2中的倾角β，动力泵2的输出方向会趋于水平，产生 更大的动力F1ˊ，动力F1ˊ大于实施例2中的动力F，去克服水浪的阻力F2ˊ， 保证水上援助机器人的动力输出，使水上援助机器人更快速的突破水浪。

如图18与图19所示，进一步说明的是，现有的救生圈或者是水上援助机器 人在处于空载时是水平输出动力F5，而在载人时是倾斜向下输出动力F5ˊ，而 处于水浪较大的水域时，现有的救生圈或者是水上援助机器人倾斜向上输出动力 F5ˊ的角度会变得更大，救生圈或者是水上援助机器人的头部与水面的倾角会变 得更大，配合水浪的冲击产生的阻力F6ˊ，阻力F6ˊ分解出一个向下的分力F7， 在分力F7的作用下，很容易导致救生圈或者是水上援助机器人倾覆，使被救人 员出现二次危险。

而本发明中，虽然，动力泵2的输出方向趋于水平，产生更大的动力F1ˊ， 但是，其阻力F2ˊ处仍会产生向上的分作用力F3ˊ对水上援助机器人的尾部进 行支撑，且即使βˊ变大，但水浪变大，阻力F2ˊ变大，分解出的分作用力F3 ˊ也会相应变大，并且阻力F2ˊ变大，在第二导流肋条612产生向上的冲击力 F4ˊ也会相应的变大，仍会对水上援助机器人的平稳产生很好的效果，保证水上 援助机器人不会发生倾覆。

实施例4：

为简便起见，下文仅描述与实施例1至实施例2的区别点。该实施例3与实 施例1至实施例2的不同之处在于：

一种水上援助机器人，其进水口51之间的距离D1与所述安装盘13的直径 D2之间的关系，满足：D1＞D2，且其动力泵2倾斜泵喷的倾角为5°，并且，其 第一导流肋条611凸出所述头部61的高度L1与所述第二导流肋条612凸出所述 头部61的高度L2，满足关系：L1＞L2，该水上援助机器人的各项性能参数如下 表所示：

表一实施例3水上援助机器人性能参数

实施例5：

为简便起见，下文仅描述与实施例1至实施例3的区别点。该实施例4与实 施例1至实施例3的不同之处在于：

一种水上援助机器人，其进水口51之间的距离D1与所述安装盘13的直径 D2之间的关系，满足：D1＞D2，且其动力泵2倾斜泵喷的倾角为15°，并且， 其第一导流肋条611凸出所述头部61的高度L1与所述第二导流肋条612凸出所 述头部61的高度L2，满足关系：L1＞L2，该水上援助机器人的各项性能参数如 下表所示：

表二实施例4水上援助机器人性能参数

实施例6：

为简便起见，下文仅描述与实施例1至实施例4的区别点。该实施例5与实 施例1至实施例4的不同之处在于：

一种水上援助机器人，其进水口51之间的距离D1与所述安装盘13的直径 D2之间的关系，满足：D1＞D2，且其动力泵2倾斜泵喷的倾角为25°，并且， 其第一导流肋条611凸出所述头部61的高度L1与所述第二导流肋条612凸出所 述头部61的高度L2，满足关系：L1＞L2，该水上援助机器人的各项性能参数如 下表所示：

表三实施例5水上援助机器人性能参数

对照实施例1：

本对照实施例为对比文件CN201820388502.X的一种自带动力可遥控的救生 圈的各项性能参数，详细参数如下表所示：

表四实施例5水上援助机器人性能参数

对照实施例2：

为简便起见，下文仅描述与实施例1至实施例5的区别点。该对照实施例1 与实施例1至实施例5的不同之处在于：

一种水上援助机器人，其进水口51之间的距离D1与所述安装盘13的直径 D2之间的关系，满足：D1＞D2，且其动力泵2倾斜泵喷的倾角为＜5°，并且， 其第一导流肋条611凸出所述头部61的高度L1与所述第二导流肋条612凸出所 述头部61的高度L2，满足关系：L1＞L2，该水上援助机器人的各项性能参数如 下表所示：

表五对照实施例1水上援助机器人性能参数

对照实施例3：

为简便起见，下文仅描述与实施例1至实施例5的区别点。该对照实施例2 与实施例1至实施例5的不同之处在于：

一种水上援助机器人，其进水口51之间的距离D1与所述安装盘13的直径 D2之间的关系，满足：D1＞D2，且其动力泵2倾斜泵喷的倾角为＞25°，并且， 其第一导流肋条611凸出所述头部61的高度L1与所述第二导流肋条612凸出所 述头部61的高度L2，满足关系：L1＞L2，该水上援助机器人的各项性能参数如 下表所示：

表六对照实施例2水上援助机器人性能参数

对照实施例4：

为简便起见，下文仅描述与实施例1至实施例5的区别点。该对照实施例3 与实施例1至实施例5的不同之处在于：

一种水上援助机器人，其进水口51之间的距离D1与所述安装盘13的直径 D2之间的关系，满足：D1≤D2，且其动力泵2倾斜泵喷的倾角为15°，并且， 其第一导流肋条611凸出所述头部61的高度L1与所述第二导流肋条612凸出所 述头部61的高度L2，满足关系：L1＞L2，该水上援助机器人的各项性能参数如 下表所示：

表七对照实施例3水上援助机器人性能参数

对照实施例5：

为简便起见，下文仅描述与实施例1至实施例5的区别点。该对照实施例4 与实施例1至实施例5的不同之处在于：

一种水上援助机器人，其进水口51之间的距离D1与所述安装盘13的直径 D2之间的关系，满足：D1＞D2，且其动力泵2倾斜泵喷的倾角为15°，并且， 其第一导流肋条611凸出所述头部61的高度L1与所述第二导流肋条612凸出所 述头部61的高度L2，满足关系：L1≤L2，该水上援助机器人的各项性能参数如 下表所示：

表八对照实施例4水上援助机器人性能参数

实施例3至实施例5以及对照实施例1至对照施例5的水上援助机器人性能 参数对比见下表：

表九数据对比

由表八可知以下结论：

1、通过实施例3至实施例5，对照实施例1的性能参数对比可知，本发明 在结构上进行改进后，其性能参数远优于现有的同行业的救生圈或者是水上援助 机器人的性能参数；

2、通过实施例3至实施例5与对照实施例2至对照实施例3的性能参数对 比可知，在保证进水口51之间的距离D1与所述安装盘13的直径D2之间的关系， 满足：D1＞D2，保证第一导流肋条611凸出所述头部61的高度L1与所述第二导 流肋条612凸出所述头部61的高度L2，满足关系：L1＞L2，这两个条件下，以 动力泵2倾斜泵喷的倾角为变量，可以得知，在倾角为5-25°这一范围内，水 上援助机器人在淡水与海水里的航速与续航时间均优于倾角小于5°与大于 25°的情况，由此可知，在倾角为5-25°时，水上援助机器人的压浪效果较好，水阻较小；

3、通过实施例4与对照实施例4的性能参数对比可知，其动力泵2倾斜泵 喷的倾角为15°，第一导流肋条611凸出所述头部61的高度L1与所述第二导 流肋条612凸出所述头部61的高度L2，满足关系：L1＞L2，这两个条件下，以 第进水口51之间的距离D1与所述安装盘13的直径D2之间的关系为变量，可以 得知，在D1与D2满足关系：D1＞D2时，水上援助机器人在淡水与海水里的航 速与续航时间均优于，在D1与D2满足关系：D1≤D2时，水上援助机器人在淡 水与海水里的航速与续航时间，由此可知，在D1与D2满足关系：D1＞D2时， 水上援助机器人的压浪效果较好，水阻较小；

4、通过实施例4与对照实施例5的性能参数对比可知，在保证进水口51 之间的距离D1与所述安装盘13的直径D2之间的关系，满足：D1＞D2，且其动 力泵2倾斜泵喷的倾角为15°，这两个条件下，以第一导流肋条611凸出所述 头部61的高度L1与所述第二导流肋条612凸出所述头部61的高度L2之间的关 系为变量，可以得知，在L1与L2满足关系：L1＞L2时，水上援助机器人在淡 水与海水里的航速与续航时间均优于，在L1与L2满足关系：L1≤L2时，水上 援助机器人在淡水与海水里的航速与续航时间，由此可知，在L1与L2满足关系：L1＞L2时，水上援助机器人的压浪效果较好，水阻较小。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明 的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。

Claims (10)

1.一种重力感应双向推进器，其特征在于，包括：

安装座(1)；

弧形板(3)，所述弧形板(3)与所述安装座(1)相对设置,且两者之间通过连接件(4)相连接,该弧形板(3)与所述安装座(1)之间形成摆动区域(30)；

动力泵(2)，所述动力泵(2)置于所述摆动区域(30)内且其一端与所述安装座(1)转动连接,动力泵(2)在其自身重力作用下其另一端沿所述弧形板(3)的表面移动；以及

吸水管(5)，所述吸水管(5)相对于所述动力泵(2)设置于所述弧形板(3)的另一侧，其沿所述弧形板(3)的竖直方向上下对称设置有两组，且均与所述摆动区域相连通；

任一所述吸水管(5)上的进水口(51)与水面接触时，所述动力泵(2)沿弧形板(3)导向摆动的一端依靠自身重力作用摆动至所述弧形板(3)的下限位置时，该动力泵(2)与相对应的吸水管(5)上的出水口(52)吻合连通，此时，所述动力泵(2)与所述安装座(1)转动连接的一端向上倾斜。

2.根据权利要求1所述的一种重力感应双向推进器，其特征在于，所述安装座(1)为法兰盘状结构，其包括安装盘(13)，两组吸水管(5)的进水口(51)之间的距离D1与所述安装盘(13)的直径D2之间的关系，满足：D1＞D2。

3.根据权利要求2所述的一种重力感应双向推进器，其特征在于，所述安装盘(13)相对于所述弧形板(3)的一侧延伸有同轴设置的导流翻边(12)，所述动力泵(2)与该安装座(1)转动连接的一端端部置于该导流翻边(12)内，其两侧分别通过相应的连接轴(121)与该安装座(1)转动连接；

所述动力泵(2)沿弧形板(3)导向摆动的一端依靠自身重力作用摆动至所述弧形板(3)的下限位置时，动力泵(2)的中轴线与安装座(1)的轴线夹角为α，所述导流翻边(12)的开口直径为S1，所述动力泵(2)位于该导流翻边(12)处端部的直径为S2，α、S1和S2三者之间关系满足：S1＞S2/cosα。

4.根据权利要求3所述的一种重力感应双向推进器，其特征在于，所述弧形板(3)的纵向截面为圆弧形，其纵向截面的圆心位于所述连接轴(121)之间的连线上。

5.根据权利要求3所述的一种重力感应双向推进器，其特征在于，所述动力泵(2)包括：

导管(21)，所述导管(21)包括泵吸口(211)与泵喷口(212)，所述泵吸口(211)的边沿始终与所述弧形板(3)接触设置，且其外形与所述出水口(52)的开口形状相适配，所述泵喷口(212)置于所述导流翻边(12)内，且其为收口设置；以及

防水泵组(22)，所述防水泵组(22)同轴设置于所述导管(21)内，该防水泵组(22)设置于所述导管(21)靠近所述弧形板(3)设置。

6.根据权利要求1所述的一种重力感应双向推进器，其特征在于，所述吸水管(5)的出水口(52)的开口形状与所述弧形板(3)的外形轮廓相吻合，进水口(51)的开口位置与所述安装座(1)的轴线相平行，且该吸水管(5)正对其进水口(51)的侧壁(50)为弧形结构，该侧壁(50)的纵向截面的圆心位于其进水口(51)所在的一侧。

7.一种水上援助机器人，包括救生圈主体(6)和安装于该救生圈主体(6)内的能源系统(7)，所述救生圈主体(6)包括V字形的头部(61)及两个对称设置在该头部(61)两侧的翼部(62)，其特征在于，所述翼部(62)内均包括权利要求1-6任一项所述的一种重力感应双向推进器，该重力感应双向推进器通过所述安装座(1)分别安装于对称设置的所述翼部(62)尾部的内部空间内，且所述防水泵组(22)与所述能源系统(7)电连接，由该能源系统(7)带动泵组(22)运转。

8.根据权利要求7所述的一种水上援助机器人，其特征在于，所述翼部(62)的上下方对称开设有与所述吸水管(5)的进水口(51)相适配的进水槽(621)，该进水槽(621)上安装有进水格栅(53)。

9.根据权利要求7所述的一种水上援助机器人，其特征在于，所述头部(61)为扁平梭形设置，沿其中轴线的两侧对称设置有第一导流肋条(611)，且该对称设置的第一导流肋条(611)之间设置有第二导流肋条(612)，该第二导流肋条(612)位于所述头部(61)的末端处。

10.根据权利要求9所述的一种水上援助机器人，其特征在于，所述第一导流肋条(611)凸出所述头部(61)的高度L1与所述第二导流肋条(612)凸出所述头部(61)的高度L2，满足关系：L1＞L2。