CN113581425A - 一种火药推进的水下吸附机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种火药推进的水下吸附机器人，包括磁吸附部分和火药推进部分，磁吸附部分主要包括磁吸附机械手爪、蓄能装置、外壳、中心杆、滑动套筒、直线轴承、接近传感器、电池舱等；磁吸附机械手爪主体为带磁吸附单元的连杆机构，包括四根长异形连杆与四根短连杆，每一对长短杆之间和与中心杆、滑动套筒之间都由销连接形成转动副；直线轴承安装在与滑动套筒一体的小平台上并与其一起沿着固定的金属导杆做直线运动；蓄能装置主要由拉簧、反向电磁铁组成，可在通电时实现磁吸附机械手爪的快速张开。本发明体积更小，结构紧凑，设计合理，成本低廉，具有水下探测和吸附的功能，解决了现有水下机器人存在的推进速度小、功能局限性的问题。

Description

一种火药推进的水下吸附机器人
技术领域
本发明涉及一种火药推进的水下吸附机器人，具体地说是一种利用火药推进并能够吸附在目标物体上的水下机器人，适用于对水面或浅水区金属目标的探测与吸附。
背景技术
伴随全球的水下装备技术不断进展，我国对水下领域的装备设计需求也越来越多，水下机器人作为水下作业的好帮手，可以有效辅助进行各种任务。目前的水下机器人以辅助功能为主，例如提供照明、携带工具等等。随着科技发展，人们对水下机器人能够实现的功能要求种类也越来越多。
传统的水下机器人大多数为带螺旋桨推进，速度和持续时间都很依赖电源的质量，想要更快的速度和更持久的航行时间就需要容量更大的电池，也就意味着机器人的体积会变得更大，更加笨重；并且传统水下机器人只有一些基础的摄像照明辅助设备，并没有自己独自完成任务的能力，主体的操作还是要由人力完成。
发明内容
本发明的目的是提供一种火药推进的水下吸附机器人，其体积更小，结构紧凑，设计合理，成本低廉，且具有水下探测和吸附的功能，解决了现有水下机器人存在的推进速度小、功能局限性的问题。
本发明的目的是这样实现的：包括依次设置的磁吸附模块、电源模块、火药推进模块，所述磁吸附模块包括具有多平台的中心杆、上法兰、上层外壳、长连杆、短连杆、带平台滑动套筒、反向电磁铁、拉簧、磁吸附单元，中心杆固定在上法兰上；中心杆顶部设置有接近传感器；上层外壳与中心杆连接；长连杆与短连杆在交点处通过销连接并与中心杆处和滑动套筒孔进行销连接形成类滑块连杆机构；拉簧一端固定在中心杆上的拉环上、一端与带平台滑动套筒上的拉环固定；滑动套筒下表面紧贴安装一不锈钢圆片；直线轴承安装于带平台滑动套筒的孔内且上下由限位块限位，直线轴承限位块上两侧的孔为螺栓定位孔、中间的孔为导轨孔，导轨一端固定在与中心杆一体的平台内凹槽内、一端固定在下法兰凹槽内；反向电磁铁通过定位孔固定在上法兰上；吸附单元设置在每个长连杆上；所述电源模块包括与上法兰连接的中层外壳、与中层外壳下方连接的下法兰和设置在中层外壳内的防水电池仓，防水电池仓包括接线端盖、容器仓和固定端盖，接线端盖上有三个接线柱用来与接近传感器和反向电磁铁进行接线，固定端盖上的六组螺栓螺母连接将防水电池仓通过定位孔固定在下法兰上；所述火药推进模块C包括火药装填装置、下层外壳和火药推进装置后盖，火药装填装置内置电点火针与火花塞与电源，接受外部信号，喷嘴与火药推进装置后盖上的孔配合，露出机舱外；下层外壳通过定位孔与下法兰固定；火药推进装置后盖与火药装填装置之间固定。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.长连杆有四个且等间距设置，对应的短连杆也有四个。
2.磁吸附单元包括带螺纹磁铁、螺栓、螺母和导磁片，带螺纹磁铁相邻的磁铁之间向外的磁极不同，通过导磁片形成磁回路，非工作状态下，反向电磁铁吸附住带平台滑动套筒下表面，拉簧拉长完成蓄能；当接近传感器靠近金属物体时，电路接通，反向电磁铁失去磁性，拉簧带动滑动套筒通过直线轴承沿着直线导轨向上运动，短连杆带动长连杆旋转，磁吸附单元贴近目标物体随即使机器人吸附在金属物体表面。
3.拉簧四个。
4.在喷嘴附近有低熔点防水涂层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.本发明中的蓄能装置由四组拉簧和滑动套筒组成，拉簧的一端固定在与中心杆一体的平台上，另一端固定在与滑动套筒一体的平台上，并通过直线轴承来形成限位。所述直线轴承安装在与滑动套筒一体的平台内部，通过直线导杆上下移动。2.本发明中的反向电磁铁固定在中间法兰上，与接近传感器连接，非工作状态下吸住滑动套筒底部的金属部件以完成机械蓄能；工作状态下电路接通磁力消失，拉簧带动机械臂张开完成吸附动作。3.本发明中的防水电池舱主题材料为玻璃，内含橡胶密封圈，通过螺栓组压紧固定在法兰上，同时起到密封防水与固定的作用。
附图说明
图1是火药推进的水下吸附机器人整机示意图；
图2是火药推进的水下吸附机器人吸附部分结构示意图；
图3是磁吸附单元示意图；
图4是中心杆细节示意图；
图5是直线轴承限位块示意图；
图6是上法兰示意图；
图7是下法兰示意图；
图8是带平台滑动套筒示意图；
图9是防水电池仓示意图；
图10是火药装填装置示意图；
图11是火药推进装置后盖示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本发明的一种火药推进的水下吸附机器人，包括包括磁吸附部分和火药推进部分。所述磁吸附部分主要包括磁吸附机械手爪、蓄能装置、外壳、中心杆、滑动套筒、直线轴承、接近传感器、电池舱等；所述磁吸附机械手爪主体为带磁吸附单元的连杆机构，包括四根长异形连杆与四根短连杆，每一对长短杆之间和与中心杆、滑动套筒之间都由销连接形成转动副；所述直线轴承安装在与滑动套筒一体的小平台上并与其一起沿着固定的金属导杆做直线运动；所述蓄能装置主要由拉簧、反向电磁铁组成，可在通电时实现磁吸附机械手爪的快速张开。所述火药推进部分主要包括外壳、火药装填装置和点火装置；所述点火装置为电耐高温陶瓷点火电极，加装传感器和火花塞，通过外界信号控制实现点火推进。所述磁吸附单元主要由外壳、永磁体、导磁片组成并固定在长连杆上。
结合图1至图11，本发明的一种火药推进的水下吸附机器人整体由磁吸附模块A、电源模块B、火药推进模块C组成。
所述磁吸附模块主要由具有多平台的中心杆12、上层外壳2、长连杆3、短连杆14、带平台滑动套筒(图8)、反向电磁铁19、拉簧20、磁吸附单元22组成。中心杆12通过定位孔35固定在上法兰6上；接近传感器1通过自身的螺纹固定在中心杆12顶部；上层外壳2通过定位孔4和定位孔25与中心杆进一步固定；长连杆3与短连杆14在交点15处通过销连接并与中心杆13处和滑动套筒孔43进行销连接形成类滑块连杆机构；拉簧20一端固定在中心杆上的拉环26上，一端与带平台滑动套筒上的拉环46固定；滑动套筒下表面紧贴安装一不锈钢圆片，通过定位孔44固定；直线轴承安装于带平台滑动套筒的孔45内，上下由限位块18限位，并通过螺栓17连接固定；直线轴承限位块上两侧的孔30为螺栓定位孔，中间的孔31为导轨孔，直径大于直线轴承的内径小于直线轴承的外径，对直线轴承起到轴向限位的作用；导轨16一端固定在与中心杆12一体的平台内凹槽27内，一端固定在下法兰凹槽32内；反向电磁铁通过定位孔34固定在上法兰6上，使用孔33进行电路连接；磁吸附单元22由带螺纹磁铁5、螺栓21、螺母23和导磁片24组成，其中带螺纹磁铁5相邻的磁铁之间向外的磁极不同，通过导磁片24形成磁回路，磁力更强。非工作状态下，反向电磁铁19吸附住带平台滑动套筒下表面，拉簧拉长完成蓄能；当接近传感器1靠近金属物体时，电路接通，反向电磁铁失去磁性，拉簧带动滑动套筒通过直线轴承沿着直线导轨16向上运动，短连杆带动长连杆旋转，磁吸附单元贴近目标物体随即使机器人吸附在金属物体表面。
所述电源模块B由上法兰6、中层外壳8、下法兰9和防水电池仓(图9)组成。防水电池仓整体分为三部分，接线端盖52、容器仓51和固定端盖50，材料为玻璃，三者互相接触面安装有橡胶密封层和防水涂层，由螺栓螺母(47和49)连接固定在一起；接线端盖52上有三个接线柱用来与接近传感器1和反向电磁铁19进行接线，接线完成后灌胶密封防水；固定端盖51上的六组螺栓螺母连接将防水电池仓通过定位孔39固定在下法兰9上；中层外壳8通过定位孔7通过螺栓连接与上法兰6之间固定；下法兰9通过定位孔40与中层外壳8之间固定。
所述火药推进模块C由火药装填装置(图10)、下层外壳10和火药推进装置后盖11组成。火药装填装置内置电点火针与火花塞与电源，接受外部信号，且在喷嘴54附近有低熔点防水涂层；喷嘴54与火药推进装置后盖11上的孔57配合，露出机舱外；下层外壳10通过定位孔41与下法兰9固定；火药推进装置后盖11通过定位孔55与火药装填装置之间固定，通过孔56与下层外壳10之间固定。在被发射之后，根据情况判断启动二级推进，在接受外界信号后电点火针与火花塞工作产生电弧点燃内置火药融化防水层，通过喷嘴54起到推进作用。

Claims (6)

1.一种火药推进的水下吸附机器人，其特征在于：包括依次设置的磁吸附模块、电源模块、火药推进模块，所述磁吸附模块包括具有多平台的中心杆、上法兰、上层外壳、长连杆、短连杆、带平台滑动套筒、反向电磁铁、拉簧、磁吸附单元，中心杆固定在上法兰上；中心杆顶部设置有接近传感器；上层外壳与中心杆连接；长连杆与短连杆在交点处通过销连接并与中心杆处和滑动套筒孔进行销连接形成类滑块连杆机构；拉簧一端固定在中心杆上的拉环上、一端与带平台滑动套筒上的拉环固定；滑动套筒下表面紧贴安装一不锈钢圆片；直线轴承安装于带平台滑动套筒的孔内且上下由限位块限位，直线轴承限位块上两侧的孔为螺栓定位孔、中间的孔为导轨孔，导轨一端固定在与中心杆一体的平台内凹槽内、一端固定在下法兰凹槽内；反向电磁铁通过定位孔固定在上法兰上；吸附单元设置在每个长连杆上；所述电源模块包括与上法兰连接的中层外壳、与中层外壳下方连接的下法兰和设置在中层外壳内的防水电池仓，防水电池仓包括接线端盖、容器仓和固定端盖，接线端盖上有三个接线柱用来与接近传感器和反向电磁铁进行接线，固定端盖上的六组螺栓螺母连接将防水电池仓通过定位孔固定在下法兰上；所述火药推进模块C包括火药装填装置、下层外壳和火药推进装置后盖，火药装填装置内置电点火针与火花塞与电源，接受外部信号，喷嘴与火药推进装置后盖上的孔配合，露出机舱外；下层外壳通过定位孔与下法兰固定；火药推进装置后盖与火药装填装置之间固定。
2.根据权利要求1所述的一种火药推进的水下吸附机器人，其特征在于：长连杆有四个且等间距设置，对应的短连杆也有四个。
3.根据权利要求1或2所述的一种火药推进的水下吸附机器人，其特征在于：磁吸附单元包括带螺纹磁铁、螺栓、螺母和导磁片，带螺纹磁铁相邻的磁铁之间向外的磁极不同，通过导磁片形成磁回路，非工作状态下，反向电磁铁吸附住带平台滑动套筒下表面，拉簧拉长完成蓄能；当接近传感器靠近金属物体时，电路接通，反向电磁铁失去磁性，拉簧带动滑动套筒通过直线轴承沿着直线导轨向上运动，短连杆带动长连杆旋转，磁吸附单元贴近目标物体随即使机器人吸附在金属物体表面。
4.根据权利要求1或2所述的一种火药推进的水下吸附机器人，其特征在于：拉簧四个。
5.根据权利要求3所述的一种火药推进的水下吸附机器人，其特征在于：拉簧有四个。
6.根据权利要求1或5述的一种火药推进的水下吸附机器人，其特征在于：在喷嘴附近有低熔点防水涂层。
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