CN113071635B - 一种水下作战机器人的运动系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种水下作战机器人的运动系统，包括头部、尾部、固定挡板和活动挡板；头部和尾部形成有一两端为开口的流道；头部转动安装于尾部的前端，且头部旋转能带动流道内的液体往后端流动以获得前进的动力；固定挡板环绕排列于流道的后端出口处，固定挡板设有喷水口，活动挡板与对应的固定挡板相贴并可沿对应的固定挡板的侧表面活动以调节喷水口的大小。通过头部旋转提供前进的运动；多组活动挡板与固定挡板的配合可调节喷水口的大小，而不同位置的喷水口的大小差异，会导致尾部的各个位置的排水量差异，使得尾部各个位置的受力具有差异，实现转向，可根据实际情况实现多个方向的转向，结构精简，转向灵活。

Description

一种水下作战机器人的运动系统

技术领域

本申请实施例涉及水下机器人领域，尤其涉及一种水下作战机器人的运动系统。

背景技术

随着科技的发展，机器人已经越来越多的走进生活甚至现代战争中。

但是目前机器人的活动领域主要在陆地或天空，水中的机器人较少，且由于液体的影响，水中的机器人运动机构复杂，运动不灵活。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，为此，本申请提供一种水下作战机器人的运动系统，能够轻松实现前进和转向。

本申请实施例是通过以下的技术方案实现的：一种水下作战机器人的运动系统，包括头部、尾部、固定挡板和活动挡板；所述头部和尾部形成有一两端为开口的流道；所述头部转动安装于尾部的前端，且所述头部旋转能带动流道内的液体往后端流动以获得前进的动力；所述固定挡板环绕排列于流道的后端出口处，所述固定挡板设有喷水口，所述活动挡板设有多个并与固定挡板一一对应设置，所述活动挡板与对应的固定挡板相贴并可沿对应的固定挡板的侧表面活动以调节喷水口的大小；每个所述活动挡板各连接有一驱动其活动的转向驱动机构。

进一步地，所述尾部包括第二外筒和第二芯筒，所述第二芯筒设于第二外筒的中心并与第二外筒同轴相连，所述流道部分形成于第二外筒和第二芯筒之间。

进一步地，所述活动挡板和所述固定挡板均呈圆弧条状，并环绕均布于第二外筒和第二芯筒之间；所述活动挡板设有与喷水口对应的过孔，所述活动挡板设有位于第二芯筒内的齿环，所述转向驱动机构为置于第二芯筒内的转向驱动电机，所述转向驱动电机的输出端连接有与齿环啮合的输出齿轮。

进一步地，还包括前进驱动电机，所述头部包括驱动外环和驱动内环；所述驱动外环套设于驱动内环外周，且所述驱动外环内部设有第一螺旋叶，所述驱动内环内部设有第二螺旋叶，所述第一螺旋叶和第二螺旋叶螺旋相反，且所述驱动外环的内周壁和所述驱动内环的外周壁分别设有第一齿部和第二齿部，所述前进驱动电机的输出轴嵌入所述第一齿部和第二齿部中间并均与所述第一齿部和第二齿部啮合传动；所述流道部分形成于驱动内环内部和驱动外环内部。

进一步地，还包括位于头部和尾部之间的中端连接筒，所述中端连接筒与尾部的前端同轴固定相连，所述驱动外环和驱动内环沿自身轴线转动安装于中端连接筒的前端；所述中端连接筒包括第一外筒和第一芯筒，所述第一芯筒设于第一外筒中心并与第一外筒同轴相连；所述流道部分形成于第一外筒和第一芯筒之间；所述前进驱动电机固定安装于中端连接筒上。

进一步地，还包括传动环、弹性件和多个环绕排列的阻力板；所述阻力板活动穿设于第一外筒上；所述传动环转动安装于流道内，且一侧设有螺旋板，另一侧与阻力板传动相连；所述流道内的液体往后端流动并经过螺旋板时，可带动传动环朝一个方向旋转并带动阻力板向内收缩；所述弹性件用于推动传动环朝另一方向旋转以带动阻力板向外伸出。

进一步地，所述弹性件为位于传动环内圈的卷簧，所述传动环内圈设有第一限位槽，所述第一芯筒设有第二限位槽，所述卷簧两端均设有嵌入部并分别嵌入第一限位槽和第二限位槽内。

进一步地，所述第一外筒设有供阻力板穿过的第一穿孔，所述阻力板中部设有尺寸大于第一穿孔的限位部以避免阻力板脱落。

进一步地，所述第一芯筒设有供阻力板内端穿过的第二穿孔。

进一步地，所述阻力板朝向传动环的一端设有排列设置的传动槽，所述传动环朝向阻力板的侧面设有若干环绕排列设置的斜条，所述斜条用于嵌入传动槽以通过旋转带动所述阻力板伸缩运动。

有益效果是：

与现有技术相比，本申请实施例的一种水下作战机器人的运动系统，通过所述头部旋转提供前进的运动；多组活动挡板与固定挡板的配合可调节喷水口的大小，而不同位置的喷水口的大小差异，会导致尾部的各个位置的排水量差异，使得尾部各个位置的受力具有差异，实现转向，可根据实际情况实现多个方向的转向，结构精简，转向灵活。

附图说明

以下结合附图对本申请实施例的具体实施方式作进一步的详细说明，其中：

图1为本申请实施例的剖视图；

图2为本申请实施例的分解状态剖视图；

图3为中端连接筒、传动环、弹性件和阻力板的分解状态结构示意图；

图4为阻力板展开状态的结构示意图；

图5为阻力板收缩状态的结构示意图；

图6为活动挡板的结构示意图；

图7为头部结构示意图；

图8为尾部结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本申请实施例的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本申请实施例的保护范围有任何的限制作用。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是本申请实施例的产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

如图1至图7所示，一种水下作战机器人的运动系统，包括头部100、尾部200、固定挡板210和活动挡板220。头部100和尾部200形成有一两端为开口的流道201；头部100转动安装于尾部200的前端，且头部100的旋转能带动流道201内的液体往后端流动以获得前进的动力；固定挡板210环绕排列于流道201的后端出口处，固定挡板210设有喷水口211，活动挡板220设有多个并与固定挡板210一一对应设置，活动挡板220与对应的固定挡板210相贴并可沿对应的固定挡板210的侧表面活动以调节喷水口211的大小，即活动挡板220活动可遮挡喷水口211或遮挡喷水口211的部分，以此调节喷水口211的出水面积大小，活动挡板220和固定挡板210一一对应成组设置，且环绕排列有多组，每个活动挡板220各连接有一驱动其活动的转向驱动机，使得不同位置的喷水口211的大小可产生差异，会导致尾部的各个位置的排水量差异，使得尾部各个位置的受力具有差异，实现转向，可根据实际情况实现多个方向的转向，结构精简，转向灵活。本实施例中，活动挡板220和固定挡板210环绕排列有三组，当需要朝上侧转向时，上侧的活动挡板220活动使得该处的喷水口211小于其他位置的喷水口211，使得其他位置的喷水口排水量相对更多，受到的推力更大，从而实现朝上转向。

参照图8，一种可能的实施例，尾部200包括第二外筒202和第二芯筒203。第二芯筒203设于第二外筒202的中心并与第二外筒202同轴相连，第二外筒202和第二芯筒203之间通过隔板204相连，且隔板204环绕均布有三个，固定挡板210和活动挡板220设于两个相邻的隔板204之间，固定挡板210可通过紧固件固定安装于尾部200上，流道201部分形成于第二外筒202和第二芯筒203之间，这样流道201的后端截面呈圆环状，位于尾部200的外周边缘附近，使得喷水口211产生推力分布在尾部200的外周边缘，转向力矩更大，转向更加灵活。

一种可能的实施例，活动挡板220和固定挡板210均呈圆弧条状，并环绕均布于第二外筒202和第二芯筒203之间；活动挡板220可沿第二外筒202内周壁和第二芯筒203外周壁旋转，活动挡板220设有与喷水口211对应的过孔221，过孔221和喷水口211环绕排列设置多个，实现推力的均匀施加，利用活动挡板220的活动实现过孔221与喷水口211对齐或错开的切换，起到调节喷水口211的出水截面积大小，从而产生尾部的推力不均，实现转向。活动挡板220设有位于第二芯筒203内的齿环222，转向驱动机构为置于第二芯筒203内的转向驱动电机410，转向驱动电机410的输出端连接有与齿环222啮合的输出齿轮411，以此实现活动挡板220的旋转，从而实现转向。参照图6，活动挡板220与齿环222通过连接部223相连，连接部223穿过第二芯筒203，第二芯筒203则设有供连接部223旋转的让位孔(图中为示出)。优选的，第二芯筒203内设有蓄电池400，转向驱动电机410与蓄电池400电相连以获得电力，第二芯筒203内壁设有供转向驱动电机410嵌入的安装部205，以实现较好的密封性，另外转向驱动电机410的输出端、输出齿轮411和齿环222外罩设有一密封罩420，密封罩420可拆卸连接于第二芯筒203内壁上。

一种可能的实施例，还包括前进驱动电机130，头部100包括驱动外环110和驱动内环120；驱动外环110套设于驱动内环120外周，且驱动外环110内部设有第一螺旋叶114，驱动内环120内部设有第二螺旋叶124，第一螺旋叶114和第二螺旋叶124螺旋相反，且驱动外环110的内周壁和驱动内环120的外周壁分别设有第一齿部111和第二齿部121，前进驱动电机130的输出轴嵌入第一齿部111和第二齿部121中间并均与第一齿部111和第二齿部121啮合传动；流道201部分形成于驱动内环120内部和驱动外环110内部，通过前进驱动电机130驱动驱动外环110和驱动内环120朝相反方向各自旋转，且第一螺旋叶114和第二螺旋叶124螺旋相反，使得驱动外环110和驱动内环120的螺旋推力方向一致，以提供足够的前进动力。具体的，驱动外环110包括第三外筒112和第三芯筒113，第三芯筒113设于第三外筒112中心且同轴设置，第一螺旋叶114设于第三外筒112和第三芯筒113之间；驱动内环120包括第四外筒122和第四芯筒123，第四芯筒123设于第四外筒122中心且同轴设置，第二螺旋叶124设于第四外筒122和第四芯筒123之间。第四外筒122和第四芯筒123之间的空间和第四外筒122和第四芯筒123之间的空间作为流道201的组成部分。当然，前进驱动电机130也可与蓄电池400以获得电力。

一种可能的实施例，还包括位于头部100和尾部200之间的中端连接筒300，中端连接筒300与尾部200的前端同轴固定相连，驱动外环110和驱动内环120沿自身轴线转动安装于中端连接筒300的前端，以此实现头部100间接地转动安装在尾部上；中端连接筒300包括第一外筒310和第一芯筒320，第一芯筒320设于第一外筒310中心并与第一外筒310同轴相连；流道201部分形成于第一外筒310和第一芯筒320之间；前进驱动电机130固定安装于中端连接筒300上，中端连接筒300提供足够的过渡空间。且第三外筒112、第一外筒310和第二外筒202依次同轴对接以形成流道201外壁，第四芯筒123、第一芯筒320、第二芯筒203依次对接以形成流道201内壁。具体的，第一外筒310和第一芯筒320之间通过环绕排列的连接板330相连，前进驱动电机130固定安装在连接板330上。

一种可能的实施例，还包括传动环500、弹性件510和多个环绕排列的阻力板520；阻力板520活动穿设于第一外筒310上；传动环500转动安装于流道201内，且一侧设有螺旋板502，另一侧与阻力板520传动相连；流道201内的液体往后端流动并经过螺旋板502时，水流推动螺旋板502，可带动传动环500朝一个方向旋转并带动阻力板520向内收缩，使得前进时，阻力减小。弹性件510用于推动传动环500朝另一方向旋转以带动阻力板520向外伸出，使得不前进时，或缓慢前进时，弹性件510可使得阻力板520向外伸出，提供足够的阻力。优选的，连接板330设有朝内凹陷的台阶331，且连接板330环绕排列，传动环500嵌入连接板330的台阶331内，实现转动限位和导向。

一种可能的实施例，弹性件510为位于传动环500内圈的卷簧，传动环500内圈设有第一限位槽501，第一芯筒320设有第二限位槽322，卷簧两端均设有嵌入部511并分别嵌入第一限位槽501和第二限位槽322内，使得传动环500旋转时，可压缩卷簧；当前进时，流道内超后的水流可推动传动环500朝一个方向旋转，压缩卷簧的同时，带动阻力板520朝内收缩至图5状态，当不前进时，流道内水流变缓，卷簧释放弹力使得传动环500反向旋转从而推动阻力板520向外伸出至图4状态，实现状态的自动切换。

一种可能的实施例，第一外筒310设有供阻力板520穿过的第一穿孔311，阻力板520中部设有尺寸大于第一穿孔311的限位部522以避免阻力板520脱落，阻力板520沿第一穿孔311伸缩，限位部522不能通过第一穿孔311从而避免阻力板520脱落。

一种可能的实施例，第一芯筒320设有供阻力板520内端穿过的第二穿孔321，从而使得阻力板520可部分收缩于第一芯筒320内，使得阻力板520的活动空间更大，尺寸可以做得更大，提供足够的阻力。

一种可能的实施例，阻力板520朝向传动环500的一端设有排列设置的传动槽521，传动环500朝向阻力板520的侧面设有斜条503，斜条503绕传动环500中心环绕排列设置有若干个，斜条503用于嵌入传动槽521以通过旋转带动阻力板520伸缩运动，斜条503延伸方向不经过传动环500的旋转中心，斜条503随传动环500可产生径向向外的推力，从而带动阻力板520伸缩运动，依次实现传动环500与阻力板520的传动。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本申请实施例精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本申请技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种水下作战机器人的运动系统，其特征在于：包括头部（100）、尾部（200）、固定挡板（210）和活动挡板（220）；

所述头部（100）和尾部（200）形成有一两端为开口的流道（201）；

所述头部（100）转动安装于尾部（200）的前端，且所述头部（100）旋转能带动流道（201）内的液体往后端流动以获得前进的动力；

所述固定挡板（210）环绕排列于流道（201）的后端出口处，所述固定挡板（210）设有喷水口（211），所述活动挡板（220）设有多个并与固定挡板（210）一一对应设置，所述活动挡板（220）与对应的固定挡板（210）相贴并可沿对应的固定挡板（210）的侧表面活动以调节喷水口（211）的大小；每个所述活动挡板（220）各连接有一驱动其活动的转向驱动机构；

所述尾部（200）包括第二外筒（202）和第二芯筒（203），所述第二芯筒（203）设于第二外筒（202）的中心并与第二外筒（202）同轴相连，所述流道（201）部分形成于第二外筒（202）和第二芯筒（203）之间；

还包括前进驱动电机（130），所述头部（100）包括驱动外环（110）和驱动内环（120）；所述驱动外环（110）套设于驱动内环（120）外周，且所述驱动外环（110）内部设有第一螺旋叶（114），所述驱动内环（120）内部设有第二螺旋叶（124），所述第一螺旋叶（114）和第二螺旋叶（124）螺旋相反，且所述驱动外环（110）的内周壁设有第一齿部（111），所述驱动内环（120）的外周壁设有第二齿部（121），所述前进驱动电机（130）的输出轴嵌入所述第一齿部（111）和第二齿部（121）中间并均与所述第一齿部（111）和第二齿部（121）啮合传动；所述流道（201）部分形成于驱动内环（120）内部和驱动外环（110）内部。

2.根据权利要求1所述的一种水下作战机器人的运动系统，其特征在于：所述活动挡板（220）和所述固定挡板（210）均呈圆弧条状，并环绕均布于第二外筒（202）和第二芯筒（203）之间；所述活动挡板（220）设有与喷水口（211）对应的过孔（221），所述活动挡板（220）设有位于第二芯筒（203）内的齿环（222），所述转向驱动机构为置于第二芯筒（203）内的转向驱动电机（410），所述转向驱动电机（410）的输出端连接有与齿环（222）啮合的输出齿轮（411）。

3.根据权利要求1所述的一种水下作战机器人的运动系统，其特征在于：还包括位于头部（100）和尾部（200）之间的中端连接筒（300），所述中端连接筒（300）与尾部（200）的前端同轴固定相连，所述驱动外环（110）和驱动内环（120）沿自身轴线转动安装于中端连接筒（300）的前端；所述中端连接筒（300）包括第一外筒（310）和第一芯筒（320），所述第一芯筒（320）设于第一外筒（310）中心并与第一外筒（310）同轴相连；所述流道（201）部分形成于第一外筒（310）和第一芯筒（320）之间；所述前进驱动电机（130）固定安装于中端连接筒（300）上。

4.根据权利要求3所述的一种水下作战机器人的运动系统，其特征在于：还包括传动环（500）、弹性件（510）和多个环绕排列的阻力板（520）；所述阻力板（520）活动穿设于第一外筒（310）上；所述传动环（500）转动安装于流道（201）内，且一侧设有螺旋板（502），另一侧与阻力板（520）传动相连；所述流道（201）内的液体往后端流动并经过螺旋板（502）时，可带动传动环（500）朝一个方向旋转并带动阻力板（520）向内收缩；所述弹性件（510）用于推动传动环（500）朝另一方向旋转以带动阻力板（520）向外伸出。

5.根据权利要求4所述的一种水下作战机器人的运动系统，其特征在于：所述弹性件（510）为位于传动环（500）内圈的卷簧，所述传动环（500）内圈设有第一限位槽（501），所述第一芯筒（320）设有第二限位槽（322），所述卷簧两端均设有嵌入部（511）并分别嵌入第一限位槽（501）和第二限位槽（322）内。

6.根据权利要求4所述的一种水下作战机器人的运动系统，其特征在于：所述第一外筒（310）设有供阻力板（520）穿过的第一穿孔（311），所述阻力板（520）中部设有尺寸大于第一穿孔（311）的限位部（522）以避免阻力板（520）脱落。

7.根据权利要求4所述的一种水下作战机器人的运动系统，其特征在于：所述第一芯筒（320）设有供阻力板（520）内端穿过的第二穿孔（321）。

8.根据权利要求4所述的一种水下作战机器人的运动系统，其特征在于：所述阻力板（520）朝向传动环（500）的一端设有排列设置的传动槽（521），所述传动环（500）朝向阻力板（520）的侧面设有若干环绕排列设置的斜条（503），所述斜条（503）用于嵌入传动槽（521）以通过旋转带动所述阻力板（520）伸缩运动。

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