CN110606181A - 一种水下机器人潜水深度自调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下机器人潜水深度自调节装置，涉及浮力调节装置技术领域。该发明包括固定板，固定板下表面固定有密封圈，密封圈一侧固定有调节筒，调节筒下表面开有调节孔，固定板上表面开有活动孔，活动孔内部固定有第一转轴，第一转轴内壁固定有螺纹杆，螺纹杆一端固定有卡槽，卡槽表面固定有若干个第一卡块，螺纹杆另一端固定有第二转轴，第二转轴外圈固定有调节板，调节板一侧固定有弹簧。本发明通过螺纹杆的作用，具有可灵活调节调节筒内液体的体积，使该装置在浮力的作用下上浮或下沉，以此达到调节的目的，从而实现水下机器人潜水深度的自调节，更好的满足水下机器人在不同深度下的作业。

Description

一种水下机器人潜水深度自调节装置

技术领域

本发明属于浮力调节装置技术领域，特别是涉及一种水下机器人潜水深度自调节装置。

背景技术

我国是海洋大国，水下无人航行器作为一种海上力量倍增器，有着广泛而重要的军事用途，在未来海战中有不可替代的作用。随着水下机器人及相关技术的发展，水下机器人已经被用于执行扫雷、侦察、情报搜集及海洋探测等任务，在未来海战中还可能作为水下武器平台、后勤支持平台等装备使用，因而具有重要意义，其中在水下机器人的研发过程中，其内部的浮力调节装置是非常重要的零部件。

而现有的浮力调节装置多存在内部电器件较多，调节过程较为繁琐，且无法满足水下机器人能够在水下指定深度下作业的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水下机器人潜水深度自调节装置，通过螺纹杆的作用，达到可灵活调节调节筒内液体的体积，使该装置在浮力的作用下上浮或下沉的目的，解决现有的浮力调节装置多存在内部电器件较多，无法在较短时间内对其进行调节的问题。

为解决上述技术问题一种水下机器人潜水深度自调节装置，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种水下机器人潜水深度自调节装置，包括固定板，所述固定板下表面固定有密封圈，所述密封圈一侧固定有调节筒，所述调节筒下表面开有调节孔，所述固定板上表面开有活动孔，所述活动孔内部固定有第一转轴，所述第一转轴内壁固定有螺纹杆，所述螺纹杆一端固定有卡槽，所述卡槽表面固定有若干个第一卡块，所述螺纹杆另一端固定有第二转轴，所述第二转轴外圈固定有调节板，所述调节板一侧固定有弹簧；

所述固定板上表面固定有支架，所述支架内部固定有步进电机，所述步进电机输出轴固定有活动杆，所述活动杆表面固定有若干第二卡块，所述第一卡块和第二卡块之间连接有传动带，所述传动带表面开有若干连接槽；

所述固定板上表面固定有防水壳，所述防水壳内壁固定有限位槽，所述防水壳顶部开有第一螺纹管，所述第一螺纹管内部螺纹连接有第二螺纹管，所述第二螺纹管一端固定有顶盖，所述顶盖上表面开有通孔，所述限位槽内部活动连接有挡板，所述挡板一侧活动连接有连接杆，所述连接杆一端固定有连接扣；

所述调节筒的下表面在所述调节孔的两侧安装有第一压力传感器和第二压力传感器，第一压力传感器和第二压力传感器电连接水下机器人控制器,且所述第一压力传感器、第二压力传感器、步进电机和水下机器人控制器组成潜水深度自调节闭环负反馈控制系统，水下机器人浸没在水中处于悬停状态下时，所述调节板在调节筒内的进给量为D,当步进电机转动带动调节板在调节筒内的进给量＞D，水下机器人下沉，同时，第一压力传感器、第二压力传感器检测的压力增大；当步进电机转动带动调节板在调节筒内的进给量＜D，水下机器人上浮，同时，第一压力传感器、第二压力传感器检测的压力减小，通过压力反馈调节步进电机的正反向转动，使水下机器人在水下不同深度悬浮。

所述步进电机在使用过程中打开，其输出轴一端的活动杆则带动第二卡块活动，第二卡块转动的同时带动传动带转动，则传动带带动螺纹杆一端的第一卡块转动，第一卡块在转动的同时带动螺纹杆转动，螺纹杆则带动其底部的调节板在调节筒内活动，以此对调节筒内进行注水或排水。

进一步地，所述防水壳采用不锈钢材质，所述调节板直径与调节筒内径相等，防水壳采用不锈钢材质可延长其使用寿命。

进一步地，所述弹簧一端与调节板固定连接，所述弹簧另一端与固定板固定连接，弹簧可使调节板保持稳定。

进一步地，所述第一卡块为矩形结构，所述第一卡块与连接槽配合，所述第二卡块与连接槽配合，该设置可使传动带的活动更稳定。

进一步地，所述密封圈采用橡胶材质，所述调节孔为贯穿孔，密封圈采用橡胶材质可以使其密封的效果更好。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过螺纹杆的作用，具有可灵活调节调节筒内液体的体积，使该装置在浮力的作用下上浮或下沉，以此达到调节的目的，且密封性能较好，可使该浮力调节装置使用寿命较长的优点。

2、本发明通过弹簧的作用，具有使调节板在工作过程中保持稳定，避免调节板倾斜，使该装置的工作效率更高的优点。

3、本发明通过第一压力传感器和第二压力传感器进行实时压力反馈，使水下机器人控制器反复调节步进电机的正反向转动，调节水下机器人在固定深度下悬浮，从而实现水下机器人潜水深度的自调节，更好的满足水下机器人在不同深度下的作业。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种水下机器人潜水深度自调节装置的结构示意图；

图2为图1的结构主视图；

图3为本发明去除防水壳后结构示意图；

图4为本发明调节筒内部结构示意图；

图5为图2中A-A的剖视图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-固定板，2-密封圈，3-调节筒，4-调节孔，5-活动孔，6-第一转轴，7-螺纹杆，8-卡槽，9-第一卡块，10-第二转轴，11-调节板，12-弹簧，13-支架，14-步进电机，15-活动杆，16-第二卡块，17-传动带，18-连接槽，19-防水壳，20-限位槽，21-第一螺纹管，22-第二螺纹管，23-顶盖，24-通孔，25-挡板，26-连接杆，27-连接扣，28-第一压力传感器，29-第二压力传感器。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5所示，本发明为一种水下机器人潜水深度自调节装置，包括固定板1，固定板1下表面固定有密封圈2，密封圈2一侧固定有调节筒3，调节筒3下表面开有调节孔4，固定板1上表面开有活动孔5，活动孔5内部固定有第一转轴6，第一转轴6内壁固定有螺纹杆7，螺纹杆7一端固定有卡槽8，卡槽8表面固定有四个第一卡块9，螺纹杆7另一端固定有第二转轴10，所述第二转轴10外圈固定有调节板11，调节板11一侧固定有弹簧12；

固定板1上表面固定有支架13，支架13内部固定有步进电机14，步进电机14输出轴固定有活动杆15，活动杆15表面固定有四个第二卡块16，第一卡块9和第二卡块16之间连接有传动带17，传动带17表面开有十个连接槽18；

固定板1上表面固定有防水壳19，防水壳19内壁固定有限位槽20，防水壳19顶部开有第一螺纹管21，第一螺纹管21内部螺纹连接有第二螺纹管22，第二螺纹管22一端固定有顶盖23，顶盖23上表面开有通孔24，限位槽20内部活动连接有挡板25，挡板25一侧活动连接有连接杆26，连接杆26一端固定有连接扣27，连接扣27固定在水下机器人，使潜水深度自调节装置和水下机器人固定在一起；

调节筒3的下表面在调节孔4的两侧安装有第一压力传感器28和第二压力传感器29，第一压力传感器28和第二压力传感器29电连接水下机器人控制器,且所述第一压力传感器28、第二压力传感器29、步进电机14和水下机器人控制器组成潜水深度自调节闭环负反馈控制系统，根据阿基米德原理，水下机器人完全浸没在水中的浮力F浮＝G排＝ρ液gV,从而水下机器人浸没在水中的浮力F浮不变，但是当调节板11在调节筒3内的进给量发生变化时，水进入调节筒3的容量就会发生变化，从而水下机器人的重力G发生改变，当F浮=G，水下机器人悬浮，当F浮＞G，水下机器人上浮，当F浮＜G，水下机器人下沉，通过反复实验可以测得水下机器人浸没在水中处于悬停状态下时，调节板11在调节筒3内的进给量为D,当步进电机14转动带动调节板11在调节筒3内的进给量＞D，水下机器人下沉，同时，第一压力传感器28、第二压力传感器29检测的压力增大；当步进电机14转动带动调节板11在调节筒3内的进给量＜D，水下机器人上浮，同时，第一压力传感器28、第二压力传感器29检测的压力减小，通过压力的变化数值实时反馈给水下机器人控制器，通过水下机器人控制器反复调节步进电机14的正反向转动，使水下机器人在水下不同深度悬浮，根据水下压强计算公式P=ρ液gh,通过第一压力传感器28、第二压力传感器29测压模块的接触面积s，可以计算得到第一压力传感器28、第二压力传感器29在不同深度的压强,通过对第一压力传感器28和第二压力传感器29受到的压强求平均值，从而计算出水下机器人在水下的深度h=P/ρ液g=F/ρ液gs,从而通过第一压力传感器28和第二压力传感器29进行实时压力反馈，使水下机器人控制器反复调节步进电机14的正反向转动，调节水下机器人在固定深度下悬浮。

其中如图1所示，防水壳19采用不锈钢材质，调节板11直径与调节筒3内径相等，防水壳19采用不锈钢材质可延长其使用寿命。

其中如图4所示，弹簧12一端与调节板11固定连接，弹簧12另一端与固定板1固定连接，弹簧12可使调节板11保持稳定。

其中如图3-4所示，第一卡块9为矩形结构，第一卡块9与连接槽18配合，第二卡块16与连接槽18配合，该设置可使传动带17的活动更稳定。

其中如图1所示，密封圈2采用橡胶材质，调节孔4为贯穿孔，密封圈2采用橡胶材质可以使其密封的效果更好。

本实施例的工作原理为：本发明在工作过程中打开步进电机14，其输出轴一端的活动杆15则带动第二卡块16活动，第二卡块16转动的同时带动传动带17转动，则传动带17带动螺纹杆7一端的第一卡块9转动，第一卡块9在转动的同时带动螺纹杆7转动，螺纹杆7则带动其底部的调节板11在调节筒3内活动，以此对调节筒3内进行注水或排水，使该装置在浮力的作用下上浮或下沉，以此达到调节的目的。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种水下机器人潜水深度自调节装置，包括固定板（1），其特征在于：所述固定板（1）下表面固定有密封圈（2），所述密封圈（2）一侧固定有调节筒（3），所述调节筒（3）下表面开有调节孔（4），所述固定板（1）上表面开有活动孔（5），所述活动孔（5）内部固定有第一转轴（6），所述第一转轴（6）内壁固定有螺纹杆（7），所述螺纹杆（7）一端固定有卡槽（8），所述卡槽（8）表面固定有若干个第一卡块（9），所述螺纹杆（7）另一端固定有第二转轴（10），所述第二转轴（10）外圈固定有调节板（11），所述调节板（11）一侧固定有弹簧（12）；

所述固定板（1）上表面固定有支架（13），所述支架（13）内部固定有步进电机（14），所述步进电机（14）输出轴固定有活动杆（15），所述活动杆（15）表面固定有若干第二卡块（16），所述第一卡块（9）和第二卡块（16）之间连接有传动带（17），所述传动带（17）表面开有若干连接槽（18）；

所述固定板（1）上表面固定有防水壳（19），所述防水壳（19）内壁固定有限位槽（20），所述防水壳（19）顶部开有第一螺纹管（21），所述第一螺纹管（21）内部螺纹连接有第二螺纹管（22），所述第二螺纹管（22）一端固定有顶盖（23），所述顶盖（23）上表面开有通孔（24），所述限位槽（20）内部活动连接有挡板（25），所述挡板（25）一侧活动连接有连接杆（26），所述连接杆（26）一端固定有连接扣（27）；

所述调节筒（3）的下表面在所述调节孔（4）的两侧安装有第一压力传感器（28）和第二压力传感器（29），第一压力传感器（28）和第二压力传感器（29）电连接水下机器人控制器,且所述第一压力传感器（28）、第二压力传感器（29）、步进电机（14）和水下机器人控制器组成潜水深度自调节闭环负反馈控制系统，水下机器人浸没在水中处于悬停状态下时，所述调节板（11）在调节筒（3）内的进给量为D,当步进电机（14）转动带动调节板（11）在调节筒（3）内的进给量＞D，水下机器人下沉，同时，第一压力传感器（28）、第二压力传感器（29）检测的压力增大；当步进电机（14）转动带动调节板（11）在调节筒（3）内的进给量＜D，水下机器人上浮，同时，第一压力传感器（28）、第二压力传感器（29）检测的压力减小，通过压力反馈调节步进电机（14）的正反向转动，使水下机器人在水下不同深度悬浮。

2.所述防水壳（19）采用不锈钢材质，所述调节板（11）直径与调节筒（3）内径相等。

3.根据权利要求1所述的一种水下机器人潜水深度自调节装置，其特征在于，所述弹簧（12）一端与调节板（11）固定连接，所述弹簧（12）另一端与固定板（1）固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种水下机器人潜水深度自调节装置，其特征在于，所述第一卡块（9）为矩形结构，所述第一卡块（9）与连接槽（18）配合，所述第二卡块（16）与连接槽（18）配合。

5.根据权利要求1所述的一种水下机器人潜水深度自调节装置，其特征在于，所述密封圈（2）采用橡胶材质，所述调节孔（4）为贯穿孔。