CN111591416B - 一种具有动力传递系统及转向机构的水下探测机器人 - Google Patents
一种具有动力传递系统及转向机构的水下探测机器人 Download PDFInfo
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Abstract
本发明专利主要提供一种具有动力传递系统及转向机构的水下探测机器人，不但体积小，通过转向机构和换向机构的巧妙组合，使得机器人在水下执行作业时更灵活机动。各个传动轴均具有轴承支撑，在前端还设有多种的传感器和摄像头，用以收集水下部分信息。其只有一个动力源，减少了机构运动的自由度数目，本发明专利突破传统水下机器人动力源较多，以至于自由度冗余造成控制复杂化以及在水下的续航时间的限制，从而使得本发明专利通过简单高效控制实现在水下长时间航行。
Description
技术领域
本发明属于探测机器人领域，具体涉及一种具有动力传递系统及转向机构的水下探测机器人。
背景技术
目前陆地上的资源逐渐开发到极限，能源领域将转向可持续、清洁能源发展。在水下中隐藏着多种清洁、可持续利用的新能源，可以对其进行开发利用，但是受限于水下机器人探测成本问题，水下资源的资源开发处于起步阶段。目前，一般的水下机器人，在水下的运动不够灵活、推进器数目多，控制复杂，水下续航较短；机器人之间的密封性差，以至于出现机器人内的控制单元短路，因此非常必要设计一种能够克服上述问题的机器人结构。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明一种具有动力系统及转向机构的水下探测机器人，包括：外壳一，控制单元，动力仓，外壳三，尾部，转向舵，伺服电机，外壳四，螺旋桨，尾部转向舵和尾部转向轴。
所述外壳一与动力仓之间螺栓配合。所述动力仓与外壳三之间螺栓配合，所述外壳三与外壳四之间螺纹配合，且各个外壳之间的连接均设有密封圈。
所述尾部与外壳三之间螺钉配合。
所述伺服电机与动力仓之间有伺服电机支架支撑着伺服电机。
所述尾部换向舵与尾部之间轴套配合。
所述尾部换向舵表面设有转向舵。
所述尾部换向舵与尾部转向轴之间间隙配合。
所述动力仓一端设有电机架，所述电机架表面设有伺服电机，所述伺服电机表面设有控制单元，侧面设有电机轴，所述电机轴末端设有动力齿轮，所述动力齿轮下端圆周面设有齿合动力直齿轮一，所述动力直齿轮一中心设有动力轴一，所述动力轴一前端设有换向锥形齿轮一，末端设有动力直齿轮三，所述换向锥形齿轮一下端圆周面设有齿合换向锥形齿轮二，所述换向锥形齿轮二下方通过连接柱与换向箱体连接，所述换向箱体侧面一端通过支撑架一与动力仓底面固定，底面设有换向轴一，所述换向轴一末端设有换向锥形齿轮三，所述换向锥形齿轮三上方设有齿合换向锥形齿轮四，所述换向锥形齿轮四中间设有换向轴二，所述换向轴二前端设有换向直齿轮一，所述换向直齿轮一通过齿条与换向箱体侧面连接，所述动力齿轮上端圆周面设有转向直齿轮一，所述转向直齿轮一中心设有转向轴一，所述转向轴一前端设有支撑架二与动力仓上方连接，末端设有转向锥形齿轮一和转向锥形齿轮三，所述转向锥形齿轮三侧面设有内锥形齿轮，所述内锥形齿轮和转向锥形齿轮三在同一中心线但是之间有距离，所述内锥形齿轮中间设有转向轴二，所述转向轴二前端设有支撑架三与动力仓上方连接，中间设有垂直转向直齿轮二，所述转向直齿轮二下端设有齿合转向直齿轮三，所述转向直齿轮三中间设有转向轴三，所述转向轴三另一端与动力直齿轮二连接，所述动力直齿轮三与动力直齿轮二38互相齿合，所述转向轴三后端设有转向直齿轮五，所述转向轴一后端设有固连转向轴四，所述转向轴四下端依次设有转向锥形齿轮二和转向锥形齿轮五，所述转向锥形齿轮五设有齿合转向锥形齿轮四，所述转向锥形齿轮四中间设有转向轴四，所述转向轴四前端设有支撑架五，所述支撑架五与底面固连，所述转向转向轴四末端设有转向直齿轮六，所述转向直齿轮六与转向直齿轮五齿合，所述动力直齿轮二中间设有动力轴二，所述动力轴二中间设有外壳四，所述外壳四为三角形，所述外壳四前端设有螺旋桨，所述动力轴二后端设有转向锥形齿轮六，所述转向锥形齿轮六圆周面设有齿合转向锥形齿轮七，所述转向锥形齿轮七中间设有尾部转向轴，所述尾部转向轴两端分别与尾部顶面与底面固连，
进一步技术方案，所述尾部转向舵表面设有换向直齿轮二，内侧面设有中间换向直齿轮三，内侧面设有固定架，所述固定架中间设有螺旋桨。
与现有技术相比，本发明的有益效果：尾部利用转向舵和换向舵组合，使得机器人能够在水下灵活的上浮、下潜、左转弯以及右转弯等多种动作；动力源为一个从而控制简单，使得水下续航增加，节省能源；机器人外壳之间的密封性好，使得机器人可以在水下的运作时间更长；机器人的转向机构以及换向机构简单，只需通过控制单元控制相应的线圈工作，即可实现机器人的转弯以及上浮和下潜；本发明专利的体型小，使得本发明专利可以在狭窄的海沟进行探测与救援。
附图说明
附图用来提供对本发明进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的具体实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的整体示意图；
图2为本发明的局部示意图；
图3为本发明局部示意图；
图4为本发明局部示意图；
图5为本发明局部示意图；
图6为本发明局部示意图；
图中：1-外壳一，2-控制单元，3-动力仓，4-外壳三，5-尾部，6-转向舵，7-伺服电机，8-外壳四，9-螺旋桨，10-尾部换向舵，11-动力齿轮，12-转向直齿轮一，13-转向轴一，14-转向锥形齿轮一，15-转向锥形齿轮二，16-转向锥形齿轮三，17-内锥形齿轮，18-转向直齿轮二，19-转向轴二，20-转向直齿轮三，21-转向轴三，22-转向轴四，23-动力轴一，24-转向轴四，25-转向锥形齿轮四，26-转向锥形齿轮五，27-换向轴二，28-齿条，29-换向直齿轮一，30-换向锥形齿轮四，31-换向锥形齿轮三，32-换向轴一，33-换向箱体，34-换向锥形齿轮二，35-换向锥形齿轮一，36-动力直齿轮一，37-转向直齿轮五，38-动力直齿轮二，39-动力轴二，40-动力直齿轮三，41-1-转向直齿轮六，41-转向锥形齿轮六，42-转向锥形齿轮七，43-尾部转向轴，44-换向直齿轮二，45-换向直齿轮三。
具体实施方式
如图所示，一种具有动力系统及转向机构的水下探测机器人，包括：外壳一1，控制单元2，动力仓3，外壳三4，尾部5，转向舵6，伺服电机7，外壳四8，螺旋桨9，尾部转向舵10和尾部转向轴43。
所述外壳一1与动力仓3之间螺栓配合。所述动力仓3与外壳三4之间螺栓配合，所述外壳三4与外壳四8之间螺纹配合，且各个外壳之间的连接均设有密封圈。
所述尾部5与外壳三4之间螺钉配合。
所述伺服电机7与动力仓3之间有伺服电机支架支撑着伺服电机。
所述尾部换向舵10与尾部5之间轴套配合。
所述尾部换向舵10表面设有转向舵6。
所述尾部换向舵10与尾部转向轴43之间间隙配合。
所述动力仓3一端设有电机架，所述电机架表面设有伺服电机7，所述伺服电机7表面设有控制单元2，侧面设有电机轴，所述电机轴末端设有动力齿轮11，所述动力齿轮11下端圆周面设有齿合动力直齿轮一36，所述动力直齿轮一36中心设有动力轴一23，所述动力轴一23前端设有换向锥形齿轮一35，末端设有动力直齿轮三40，所述换向锥形齿轮一35下端圆周面设有齿合换向锥形齿轮二34，所述换向锥形齿轮二34下方通过连接柱与换向箱体33连接，所述换向箱体33侧面一端通过支撑架一与动力仓3底面固定，底面设有换向轴一32，所述换向轴一32末端设有换向锥形齿轮三31，所述换向锥形齿轮三31上方设有齿合换向锥形齿轮四30，所述换向锥形齿轮四30中间设有换向轴二27，所述换向轴二27前端设有换向直齿轮一29，所述换向直齿轮一29通过齿条28与换向箱体33侧面连接，所述动力齿轮11上端圆周面设有转向直齿轮一12，所述转向直齿轮一12中心设有转向轴一13，所述转向轴一13前端设有支撑架二与动力仓3上方连接，末端设有转向锥形齿轮一14和转向锥形齿轮三16，所述转向锥形齿轮三16侧面设有内锥形齿轮17，所述内锥形齿轮17和转向锥形齿轮三16在同一中心线但是之间有距离，所述内锥形齿轮17中间设有转向轴二19，所述转向轴二19前端设有支撑架三与动力仓3上方连接，中间设有垂直转向直齿轮二18，所述转向直齿轮二18下端设有齿合转向直齿轮三20，所述转向直齿轮三20中间设有转向轴三21，所述转向轴三21另一端与动力直齿轮二38连接，所述动力直齿轮三40与动力直齿轮二38互相齿合，所述转向轴三21后端设有转向直齿轮五37，所述转向轴一13后端设有固连转向轴四24，所述转向轴四24下端依次设有转向锥形齿轮二15和转向锥形齿轮五26，所述转向锥形齿轮五26设有齿合转向锥形齿轮四25，所述转向锥形齿轮四25中间设有转向转向轴四22，所述转向轴四22前端设有支撑架五，所述支撑架五与底面固连，所述转向转向轴四22末端设有转向直齿轮六41-1，所述转向直齿轮六41-1与转向直齿轮五37齿合，所述动力直齿轮二38中间设有动力轴二39，所述动力轴二39中间设有外壳四8，所述外壳四8为三角形，所述外壳四8前端设有螺旋桨9，所述转向轴三21一端设有转向锥形齿轮六41，所述转向锥形齿轮六41圆周面设有齿合转向锥形齿轮七42，所述转向锥形齿轮七42中间设有尾部转向轴43，所述尾部转向轴43两端分别与尾部5顶面与底面固连，
所述尾部转向舵10表面设有换向直齿轮二44，内侧面设有中间换向直齿轮三45，内侧面设有固定架，所述固定架中间设有螺旋桨9。
工作原理：直行状态动力传输：所述伺服电机7电机轴与动力齿轮11导向键配合，动力齿轮11与动力直齿轮一36齿轮配合，所述动力轴一23分别与动力直齿轮一36、换向锥形齿轮一35、动力直齿轮三40导向键配合，所述动力直齿轮三40与动力直齿轮二38齿轮配合，所述动力轴二39与动力直齿轮二38周向固定配合，所述动力轴二39与螺旋桨9螺母配合，从而给水下机器人提供前进动力。
所述转向轴一13分别与转向直齿轮一12、转向锥形齿轮二15、转向锥形齿轮三16周向固定配合，所述转向锥形齿轮三16与内锥形齿轮17错开，不传递动力，所述转向锥形齿轮二15与转向锥形齿轮一14错开，不传递动力，从而使转向舵6保持竖直位置，水下机器人能够向前直行。
所述换向锥形齿轮一35与换向锥形齿轮二34错开，不传递动力，使转向舵10在竖直或者水平位置，从而使水下机器人能够向前直行。
左行状态动力传输：所述伺服电机7电机轴与动力齿轮11导向键配合，动力齿轮11与动力直齿轮一36齿轮配合，所述动力轴一23分别与动力直齿轮一36、换向锥形齿轮一35、动力直齿轮三40导向键配合，所述动力直齿轮三40与动力直齿轮二38齿轮配合，所述动力轴二39与动力直齿轮二38周向固定配合，所述动力轴二39与螺旋桨9螺母配合，从而给水下机器人提供前进动力。
所述动力齿轮11与转向直齿轮一12齿轮配合，所述转向轴一13分别与转向直齿轮一12、转向锥形齿轮二15、转向锥形齿轮三16周向固定配合，所述转向锥形齿轮三16与内锥形齿轮17齿轮配合，所述转向锥形齿轮二15与转向锥形齿轮一14平行不相交，不传递动力，所述转向轴二19分别与内锥形齿轮17、转向直齿轮二18导向键配合。所述转向直齿轮二18与转向直齿轮三20齿轮配合，所述转向轴三21分别与转向直齿轮三20、转向直齿轮五37、转向锥形齿轮六41周向固定配合，所述转向锥形齿轮六41与转向锥形齿轮七42齿轮配合，使转向舵6向右边位置转动，从而使水下机器人能够向左前行。
所述换向锥形齿轮一35与换向锥形齿轮二34错开，不传递动力，使转向舵10在竖直位置，从而使水下机器人能够向左前行。
换向状态动力传输：所述伺服电机7电机轴与动力齿轮11导向键配合，动力齿轮11与动力直齿轮一36齿轮配合，所述动力轴一23分别与动力直齿轮一36、换向锥形齿轮一35、动力直齿轮三40导向键配合，所述动力直齿轮三40与动力直齿轮二38齿轮配合，所述动力轴二39与动力直齿轮二38周向固定配合，所述动力轴二39与螺旋桨9螺母配合，从而给水下机器人提供前进动力。
所述动力齿轮11与转向直齿轮一12齿轮配合，所述转向轴一13分别与转向直齿轮一12、转向锥形齿轮二15、转向锥形齿轮三16周向固定配合，所述转向锥形齿轮三16与内锥形齿轮17错开，不传递动力，所述转向锥形齿轮二15与转向锥形齿轮一14齿轮配合，所述转向轴四24分别与转向锥形齿轮一14、转向锥形齿轮五26周向固定配合，所述转向锥形齿轮四25与转向锥形齿轮五26齿轮配合，所述转向转向轴四22分别与转向锥形齿轮四25、转向直齿轮六41-1周向固定配合。所述转向直齿轮六41-1与转向直齿轮五37齿轮齿合。所述转向轴三21分别与转向直齿轮三20、转向直齿轮五37、转向锥形齿轮六41周向固定配合。所述转向锥形齿轮六41与转向锥形齿轮七42齿轮配合，使转向舵6向左边位置转动，从而使水下机器人能向右前行。
所述换向锥形齿轮一35与换向锥形齿轮二34错开，不传递动力，使转向舵10在竖直位置，从而使水下机器人能够向右前行。
换向状态动力传输：所述伺服电机7电机轴与动力齿轮11导向键配合，动力齿轮11与动力直齿轮一36齿轮配合，所述动力轴一23分别与动力直齿轮一36、换向锥形齿轮一35、动力直齿轮三40导向键配合，所述动力直齿轮三40与动力直齿轮二38齿轮配合，所述动力轴二39与动力直齿轮二38周向固定配合，所述动力轴二39与螺旋桨9螺母配合，从而给水下机器人提供前进动力。
所述转向轴一13分别与转向直齿轮一12、转向锥形齿轮二15、转向锥形齿轮三16周向固定配合，所述转向锥形齿轮三16与内锥形齿轮17错开，不传递动力，所述转向锥形齿轮二15与转向锥形齿轮一14错开，不传递动力，使转向舵6保持在直行状态。
动力齿轮11与动力直齿轮一36齿轮配合，所述动力轴一23与换向锥形齿轮一35导向键配合，所述换向锥形齿轮一35与换向锥形齿轮二34齿轮配合，所述换向轴一32分别与换向锥形齿轮三31、换向锥形齿轮二34周向固定配合，所述换向锥形齿轮三31与换向锥形齿轮四30齿轮配合，所述换向轴二27分别与换向直齿轮一29、换向锥形齿轮四30、换向直齿轮二44导向键配合，所述换向直齿轮一29与齿条28错开，使得换向轴二27可以旋转，换向直齿轮二44与换向直齿轮三45齿轮配合，使得换向舵10可以360°旋转，从而改变转向舵6竖直位置和水平位置。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征等同替换所组成的技术方案。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。
Claims (2)
1.一种具有动力传递系统及转向机构的水下探测机器人，其特征在于，包括：外壳一，控制单元，动力仓，外壳三，尾部，转向舵，伺服电机，外壳四，螺旋桨，尾部转向舵和尾部转向轴，所述外壳一与动力仓之间螺栓配合，所述动力仓与外壳三之间螺栓配合，所述外壳三与外壳四之间螺纹配合，且各个外壳之间的连接均设有密封圈，
所述尾部与外壳三之间螺钉配合，
所述伺服电机与动力仓之间有伺服电机支架支撑着伺服电机，
所述尾部换向舵与尾部之间轴套配合，
所述尾部换向舵表面设有转向舵，
所述尾部换向舵与尾部转向轴之间间隙配合，
所述动力仓一端设有电机架，所述电机架表面设有伺服电机，所述伺服电机表面设有控制单元，侧面设有电机轴，所述电机轴末端设有动力齿轮，所述动力齿轮下端圆周面设有齿合动力直齿轮一，所述动力直齿轮一中心设有动力轴一，所述动力轴一前端设有换向锥形齿轮一，末端设有动力直齿轮三，所述换向锥形齿轮一下端圆周面设有齿合换向锥形齿轮二，所述换向锥形齿轮二下方通过连接柱与换向箱体连接，所述换向箱体侧面一端通过支撑架一与动力仓底面固定，底面设有换向轴一，所述换向轴一末端设有换向锥形齿轮三，所述换向锥形齿轮三上方设有齿合换向锥形齿轮四，所述换向锥形齿轮四中间设有换向轴二，所述换向轴二前端设有换向直齿轮一，所述换向直齿轮一通过齿条与换向箱体侧面连接，所述动力齿轮上端圆周面设有转向直齿轮一，所述转向直齿轮一中心设有转向轴一，所述转向轴一前端设有支撑架二与动力仓上方连接，末端设有转向锥形齿轮一和转向锥形齿轮三，所述转向锥形齿轮三侧面设有内锥形齿轮，所述内锥形齿轮和转向锥形齿轮三在同一中心线但是之间有距离，所述内锥形齿轮中间设有转向轴二，所述转向轴二前端设有支撑架三与动力仓上方连接，中间设有垂直转向直齿轮二，所述转向直齿轮二下端设有齿合转向直齿轮三，所述转向直齿轮三中间设有转向轴三，所述转向轴三另一端与动力直齿轮二连接，所述动力直齿轮三与动力直齿轮二互相齿合，所述转向轴三后端设有转向直齿轮五，所述转向轴一后端设有固连转向轴四，所述转向轴四下端依次设有转向锥形齿轮二和转向锥形齿轮五，所述转向锥形齿轮五设有齿合转向锥形齿轮四，所述转向锥形齿轮四中间设有转向轴四，所述转向轴四前端设有支撑架五，所述支撑架五与底面固连，所述转向轴四末端设有转向直齿轮六，所述转向直齿轮六与转向直齿轮五齿合，所述动力直齿轮二中间设有动力轴二，所述动力轴二中间设有外壳四，所述外壳四为三角体，所述外壳四前端设有螺旋桨，所述动力轴二后端设有转向锥形齿轮六，所述转向锥形齿轮六圆周面设有齿合转向锥形齿轮七，所述转向锥形齿轮七中间设有尾部转向轴，所述尾部转向轴两端分别与尾部顶面与底面固连，
所述伺服电机电机轴与动力齿轮导向键配合，动力齿轮与动力直齿轮一齿轮配合，所述动力轴一分别与动力直齿轮一、换向锥形齿轮一、动力直齿轮三导向键配合，所述动力直齿轮三与动力直齿轮二齿轮配合，所述动力轴二与动力直齿轮二周向固定配合，所述动力轴二与螺旋桨螺母配合，从而给水下机器人提供前进动力 所述转向轴一分别与转向直齿轮一、转向锥形齿轮二、转向锥形齿轮三周向固定配合，所述转向锥形齿轮三与内锥形齿轮错开，不传递动力，所述转向锥形齿轮二与转向锥形齿轮一错开，不传递动力，从而使转向舵保持竖直位置，水下机器人能够向前直行。
2.根据权利要求1所述的一种具有动力传递系统及转向机构的水下探测机器人，其特征在于：所述尾部转向舵表面设有换向直齿轮二，内侧面设有中间换向直齿轮三，内侧面设有固定架，所述固定架中间设有螺旋桨。
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