CN109850105B - 一种水下机器人驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水下机器人驱动装置，其特征在于，所述水下机器人的主干上设有若干管路和泵，每一所述管路均设有调节阀，通过选择性的控制调节阀和泵，用于实现所述水下机器人三维运动。所述管路包括主管路、横向位移管路、旋转管路、前转向管路和后转向管路；所述主管路安装在水下机器人的主干上，且前后贯通；所述横向位移管路安装在水下机器人的中间部位，且所述主管路相连通；所述旋转管路安装在横向位移管路的两端，且与所述横向位移管路相连通；所述前转向管路和后转向管路分别安装在所述主管路的两端，且与主管路相接通。本发明其结构简单，响应快速，运行便捷，可以运行在一般的水下环境中。
Description
技术领域
本发明涉及水下机器人领域，特别涉及一种水下机器人驱动装置。
背景技术
水下机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人。水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。
无人遥控潜水器主要有：有缆遥控潜水器和无缆遥控潜水器两种，其中有缆遥控潜水器又分为水中自航式、拖航式和能在海底结构物上爬行式三种。
当今世界，水下机器人越来越向体型更灵巧、操纵更灵活、潜行隐形化和打击迅捷化发展。综合分析海内外船只和水下运载器喷水驱动装置的技术革新历程和实用范围，探索设计新的喷水驱动方案，力求喷水驱动装置小型化，增强喷水驱动系统能量利用率，高喷水驱动船只和水下运载器的操纵性和灵巧性已成为在该领域探索的主要方向。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种水下机器人驱动装置，其结构简单，响应快速，运行便捷，可以运行在一般的水下环境中。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种水下机器人驱动装置，其特征在于，所述水下机器人的主干上设有若干管路和泵，每一所述管路均设有调节阀，通过选择性的控制调节阀和泵，用于实现所述水下机器人三维运动。
进一步，所述管路包括主管路、横向位移管路、旋转管路、前转向管路和后转向管路；所述主管路安装在水下机器人的主干上，且前后贯通；所述横向位移管路安装在水下机器人的中间部位，且所述主管路相连通；所述旋转管路安装在横向位移管路的两端，且与所述横向位移管路相连通；所述前转向管路和后转向管路分别安装在所述主管路的两端，且与主管路相接通。
进一步，所述横向位移管路、前转向管路和后转向管路均呈十字状分布。
进一步，所述主管路上位于与横向位移管路交汇点的两侧分别设有泵。
进一步，所述泵为双向S型轴流叶片的无轴轴流泵。
进一步，所述主管路的进口与出口处分别安装主管路调节阀，所述主管路上位于与横向位移管路交汇点和泵之间安装主管路调节阀。
进一步，所述横向位移管路上位于与旋转管路交汇点两侧均安装横向位移管路调节阀；所述旋转管路上与所述横向位移管路的交汇处安装旋转管路调节阀。
进一步，所述前转向管路上与所述主管路的交汇处安装前转向管路调节阀；所述后转向管路上与所述主管路的交汇处安装后转向管路调节阀。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的水下机器人驱动装置，可以在复杂环境下利用不同管路的配合实现全方位不同方向的位移。
2.本发明所述的水下机器人驱动装置，各不同管路通过各个调节阀的控制，可以快速有效的进行调节和配合。
3.本发明所述的水下机器人驱动装置，利用两台双向无轴泵作为主动力，结构简单，运行便捷。
附图说明
图1为本发明所述的水下机器人驱动装置结构图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为图1的B-B剖视图。
图4为图1的C-C剖视图。
图中：
1-主管路；2-横向位移管路；3-旋转管路；4-前转向管路；5-后转向管路；6-泵；101-第一主管路调节阀；102-第二主管路调节阀；103-第三主管路调节阀；104-第四主管路调节阀；201-第一横向位移管路调节阀；202-第二横向位移管路调节阀；203-第三横向位移管路调节阀；204-第四横向位移管路调节阀；205-第五横向位移管路调节阀；206-第六横向位移管路调节阀；207-第七横向位移管路调节阀；208-第八横向位移管路调节阀；301-第一旋转管路调节阀；302-第二旋转管路调节阀；303-第三旋转管路调节阀；304-第四旋转管路调节阀；401-第一前转向管路调节阀；402-第二前转向管路调节阀；403-第三前转向管路调节阀；404-第四前转向管路调节阀；501-第一后转向管路调节阀；502-第二后转向管路调节阀；503-第三后转向管路调节阀；504-第四后转向管路调节阀。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1、图2、图3和图4所示，本发明所述的水下机器人驱动装置，包括主管路1、横向位移管路2、旋转管路3、前转向管路4、后转向管路5和泵6；所述主管路1安装在水下机器人的主干上，前后贯通；如图1所示，水下机器人主干为橄榄球，其XOY截面为椭圆形，所述主管路1沿椭圆形长轴方向布置，且前后与壳体导通，用于吸入或者喷出液体。所述横向位移管路2沿椭圆形短轴方向布置；所述横向位移管路2呈十字对称状分布，横向位移管路2与所述主管路1垂直，即横向位移管路2数量为4个。所述横向位移管路2一端与所述主管路1连通，所述横向位移管路2另一端与壳体导通，用于喷出液体。位于同一直线上的2个横向位移管路2的两端分别安装所述旋转管路3，所述旋转管路3一端与所述横向位移管路2连通，所述旋转管路3另一端与壳体导通，用于喷出液体。旋转管路3与另外一组位于同一直线上的2个横向位移管路2平行。所述前转向管路4位于水下机器人的头部位置，呈十字状对称分布；所述前转向管路4一端与主管路1相接通，所述前转向管路4另一端与与壳体导通，用于喷出液体。所述后转向管路5位于水下机器人的尾部位置，所述后转向管路5与所述前转向管路4为对称结构。所述主管路1上位于与横向位移管路2交汇点的两侧分别设有泵6，即2个所述泵串联在主管路1上。所述泵6为双向S型轴流叶片的无轴轴流泵。
所述主管路1的进口安装第一主管路调节阀101，所述主管路1的出口安装第四主管路调节阀104，所述主管路1上位于与横向位移管路2交汇点和泵6之间分别安装第二主管路调节阀102和第三主管路调节阀103。每个所述横向位移管路2上与旋转管路3交汇点两侧分别安装2个横向位移管路调节阀，如图2所示，有4个横向位移管路2，其中第一横向位移管路2上安装第一横向位移管路调节阀201和第三横向位移管路调节阀203；第二横向位移管路2上安装第二横向位移管路调节阀202和第四横向位移管路调节阀204；第三横向位移管路2上安装第六横向位移管路调节阀206和第七横向位移管路调节阀207；第四横向位移管路2上安装第五横向位移管路调节阀205和第八横向位移管路调节阀208；所述旋转管路3上与所述横向位移管路2的交汇处安装旋转管路调节阀。所述前转向管路4上与所述主管路1的交汇处安装前转向管路调节阀；所述后转向管路5上与所述主管路1的交汇处安装后转向管路调节阀。
水下机器人驱动原理：
1.前进、后退原理：
如图1所示，当水下机器人需要前进时，以X轴正向为前进方向，此时打开主管路1上第一主管路调节阀101、第二主管路调节阀102、第三主管路调节阀103和第四主管路调节阀104，关闭其他管路所有调节阀，运行两台无轴泵6，同时正向运转。水流从第四主管路调节阀104处进入主管路1，经过两台无轴泵6做功，水流从第一主管路调节阀101处高速流出，水流喷出产生的反作用力推动水下机器人向X轴正向移动。
同理，当水下机器人需要后退时，以X轴负向为后退方向，此时打开主管路1上第一主管路调节阀101、第二主管路调节阀102、第三主管路调节阀103和第四主管路调节阀104，关闭其他管路所有调节阀，运行两台无轴泵6，同时反向运转。水流从第一主管路调节阀101处进入主管路1，经过两台无轴泵6做功，水流从第四主管路调节阀104处高速流出，水流喷出产生的反作用力推动水下机器人向X轴负向移动。
2.横向位移原理：
如图1和图2，当水下机器人需要横向位移时，以Y轴正向为位移方向，此时打开主管路1上第一主管路调节阀101、第二主管路调节阀102、第三主管路调节阀103和第四主管路调节阀104，打开第四横向位移管路2上第五横向位移管路调节阀205和第八横向位移管路调节阀208，关闭第一横向位移管路调节阀201、第二横向位移管路调节阀202、第三横向位移管路调节阀203、第四横向位移管路调节阀204、第六横向位移管路调节阀206和第七横向位移管路调节阀207，关闭其他管路所有调节阀。运行两台无轴泵6，且两台泵相反运转即一个正转另一个反转，使得一侧水流从第四主管路调节阀104处进入主管路1，同时另一侧水流从第一主管路调节阀101处进入主管路1，经过两台无轴泵6做功,两处水流在主管路1和横向位移管路2节点处交汇，然后从横向位移管路Y轴负方向即第五横向位移管路调节阀205处喷出，水流喷出产生的反作用力推动水下机器人向Y轴正向移动。
同理，可以实现水下机器人横向其他三个方向的位移，即Y轴负向、Z轴正向、Z轴负向。
3.自身旋转原理：
如图1和图2，当水下机器人需要自身旋转时，以图2即YZ平面的顺时针为旋转方向，此时打开主管路1上第一主管路调节阀101、第二主管路调节阀102、第三主管路调节阀103和第四主管路调节阀104，打开第七横向位移管路调节阀207和第八横向位移管路调节阀208，关闭其余横向位移管路调节阀，打开旋转管路3上第一旋转管路调节阀301和第四旋转管路调节阀304，关闭其余旋转管路调节阀，关闭其他管路所有调节阀。运行两台无轴泵6，同时相反运转，使得一侧水流从第四主管路调节阀104处进入主管路1，同时另一侧水流从第一主管路调节阀101处进入主管路1，经过两台无轴泵6做功，两处水流在主管路1和横向位移管路2节点处交汇，然后进入横向位移Y向两支路，随后从第一旋转管路调节阀301和第四旋转管路调节阀304处喷出，两束水流喷出产生的反作用力推动水下机器人自身顺时针旋转。
同理，可以实现水下机器人YZ平面逆时针旋转。
4.转向原理：
如图1和图3，当水下机器人需要转向时，以图3即XY平面的顺时针为转动方向，此时打开主管路1上第二主管路调节阀102、第三主管路调节阀103和第四主管路调节阀104，关闭第一主管路调节阀101，打开前转向管路4上第四前转向管路调节阀404和后转向管路5上后第三转向管路调节阀503，关闭其他前转向管路调节阀和后转向管路调节阀，打开所有的横向位移管路调节阀201-208，关闭全部旋转管路调节阀。运行两台无轴泵6，同时相反运转，使得水流从横向位移管路2四个方向进入主管路1，水流经过两台无轴泵6做功，分别从第四前转向管路调节阀404和第三后转向管路调节阀503处喷出，两束水流喷出产生的反作用力推动水下机器人顺时针旋转。
同理，可以实现水下机器人XY平面逆时针旋转。
其他复杂运动可以根据上述4种基本运动相互配合完成。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种水下机器人驱动装置，其特征在于，所述水下机器人的主干上设有若干管路和泵(6)，每一所述管路均设有调节阀，通过选择性的控制调节阀和泵(6)，用于实现所述水下机器人三维运动；所述管路包括主管路(1)、横向位移管路(2)、旋转管路(3)、前转向管路(4)和后转向管路(5)；所述主管路(1)安装在水下机器人的主干上，且前后贯通；所述横向位移管路(2)安装在水下机器人的中间部位，且与 所述主管路(1)相连通；所述旋转管路(3)安装在横向位移管路(2)的两端，且与所述横向位移管路(2)相连通；所述前转向管路(4)和后转向管路(5)分别安装在所述主管路(1)的两端，且与主管路(1)相接通；所述横向位移管路(2)、前转向管路(4)和后转向管路(5)均呈十字状分布；所述泵(6)为双向S型轴流叶片的无轴轴流泵；所述主管路(1)的进口与出口处分别安装主管路调节阀，所述主管路(1)上位于与横向位移管路(2)交汇点和泵(6)之间安装主管路调节阀；所述横向位移管路(2)上位于与旋转管路(3)交汇点两侧均安装横向位移管路调节阀；所述旋转管路(3)上与所述横向位移管路(2)的交汇处安装旋转管路调节阀；所述前转向管路(4)上与所述主管路(1)的交汇处安装前转向管路调节阀；所述后转向管路(5)上与所述主管路(1)的交汇处安装后转向管路调节阀。
2.根据权利要求1所述的水下机器人驱动装置，其特征在于，所述主管路(1)上位于与横向位移管路(2)交汇点的两侧分别设有泵(6)。
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