CN114001147A - 一种深水水下机器人用精密减速器的内压监测及调整系统 - Google Patents

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常乐
张磊
冯逸伦
韩研研
孙高翔
孔德杰
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Abstract

本发明涉及一种深水水下机器人用精密减速器的内压监测及调整系统，包括气源、气泵、电控进气阀、电控出气阀、减速器外部压力传感器、减速器内压传感器、工业计算器、减速器本体；两传感器通过数据线连接工业计算器；电控进气阀一端口与设在减速器本体上的进气端口连接，电控进气阀的另一端口与气泵输气端口通过输气管路连接，气泵的进气口连接气源排气口，电控出气阀的一端端口与设在减速器本体上的出气端口连接，电控出气阀的另一端端口与气源回气口连接；两阀及气泵的驱动电机均通过信号线连接工业计算器；工业计算器集成于水下机器人的控制系统，根据输入监测值，计算压强差，并对两阀及气泵进行开关控制。本发明实现了减速器内外压力的实时监测和调整。

Description

一种深水水下机器人用精密减速器的内压监测及调整系统
技术领域
本发明属于机械设备测试技术领域，涉及深水水下机器人用的精密减速器的，特别涉及深水水下机器人用精密减速的内压监测及调整系统。
背景技术
减速器具有减速器增扭的功能，是工业机械中重要的组成部分。减速器应用于深水水下机器人上时，由于深水水下的压强很高，且水深不同，压强变化较大，采用现有的迷宫式密封方式、油封密封方式、表面密封胶密封等方式，减速器很容易渗水，对减速器的气密性提出了严峻考验。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种能够实时监测和调整减速器的内压，保证减速器在水下能够正常工作的深水水下机器人用精密减速器的内压监测及调整系统。
本发明的上述目的通过如下技术方案来实现:
一种深水水下机器人用精密减速器的内压监测及调整系统，其特征在于：包括气源、气泵、电控进气阀、电控出气阀、减速器外部压力传感器、减速器内压传感器、工业计算器、减速器本体；
所述减速器外部压力传感器安装于减速器本体外部，用于监测减速器本体外部环境的压力；所述减速器内压传感器安装于减速器本体内部，用于监测减速器本体内部的压力；所述减速器外部压力传感器和减速器内压传感器通过各自数据线与工业计算器连接；
电控进气阀和电控出气阀均安装于减速器本体的外部，电控进气阀的一端端口与设置在减速器本体上的进气端口连接，电控进气阀的另一端端口与气泵的输气端口通过输气管路连接，气泵的进气口连接气源的排气口；电控出气阀的一端端口与设置在减速器本体上的出气端口连接，电控出气阀的另一端端口与气源的回气口连接；电控进气阀、电控出气阀及气泵的驱动电机均通过信号线与工业计算器连接；
所述工业计算器集成于水下机器人的控制系统，用于接收减速器外部压力传感器和减速器内压传感器的监测值，并依据两监测值进行压强差计算，比较计算得到的压强差和内部设定的压强差，并根据比较结果，对电控进气阀、电控出气阀及气泵的驱动电机进行开关控制。
进一步的：所述气源采用高压气体源或气体发生剂。
进一步的：所述输气管路采用耐腐蚀耐高压的管路。
进一步的：所述电控进气阀和电控出气阀采用双通道的气体控制阀。
进一步的：所述减速器外部压力传感器采用压电式传感器。
本发明具有的优点和积极效果：
本发明通过内外压力传感器可实现减速器本体内外部压力的实时监测，通过工业计算器可实现两监测压力的实时比较运算，根据运算结果，通过控制两电控阀及气泵，实现减速器内部的增压和减压控制，从而使减速器的内外压差控制在理想的状态下，保证了减速器的密封性，进而保证了保证减速器在水下能够正常工作。
附图说明
图1为本发明的结构原理图。
具体实施方式
以下结合附图并通过实施例对本发明的结构作进一步说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而不是限定性的。
一种深水水下机器人用精密减速器的内压监测及调整系统，请参见图1，其发明点为：主要包括气源15、气泵1、电控进气阀3、电控出气阀13、减速器外部压力传感器4、减速器内压传感器5、工业计算器8、减速器本体10。其中，减速器本体由箱体及内置于箱体内的减速元件构成，减速器本体、减速器输入轴12、减速器输出轴9组成减速器组件11。
其中，所述减速器外部压力传感器安装于减速器本体外部，用于监测减速器本体外部环境的压力；所述减速器内压传感器安装于减速器本体内部，用于监测减速器本体内部的压力；所述减速器外部压力传感器和减速器内压传感器通过各自数据线与工业计算器连接。
其中，气泵的进气口连接气源的排气口，气源可采用罐装的高压气体源，也可采用罐内存储气体发生剂的方式形成气源，通过加水产生气体。气泵的通过输气管路2将高压气体输送至电控进气阀，电控进气阀与减速器本体上的进气端口连接，可将高压气体输送至减速器本体内腔中，以提高减速器本体内的气压。减速器本体上的排端口连接电控出气阀，电控出气阀通过回气管路14可将减速器内的部分气体回流至气源，以降低减速器本体内过高的气体压力。
其中，气泵产生气压，通过两电控气阀来调节减速器本体内部压强。减速器外部压力传感器和减速器内压传感器分别时时监测减速器本体的外部压强P1(为液压和气压的综合值)、P2(气压值)，经过传感器的数据线将压强信号时时传递到计算器，经过工业计算器处理，计算出压强差ΔP＝P1-P2。计算器根据压强差ΔP，经过电控气阀信号线控制两电控气阀，使压强差ΔP＝ΔP0，ΔP0为防止减速器进水的压强差，该压强差为参考压强差，内置于工业计算器的控制程序中。
例如：当减速器在地面上的时候，减速器外部压强约为标准大气压P0(101.325kPa)，当水深为10m的时候，减速器外部压强增加103kPa，大约达到2P0，减速器内部压强相对外部压强较小，内外压腔差超过了设定的参考压强差，此时，工业计算器根据其压强差对两电控气阀进行控制，电控出气阀，电控进气阀打开，在内外部压强相等时关闭电控进气阀。由于内外部压强相等，密封圈不会渗水，从而实现了减速器深水作业的功能。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神范围内，各种替换、变化和修改都是可以的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (5)

1.一种深水水下机器人用精密减速器的内压监测及调整系统，其特征在于：包括气源、气泵、电控进气阀、电控出气阀、减速器外部压力传感器、减速器内压传感器、工业计算器、减速器本体；
所述减速器外部压力传感器安装于减速器本体外部，用于监测减速器本体外部环境的压力；所述减速器内压传感器安装于减速器本体内部，用于监测减速器本体内部的压力；所述减速器外部压力传感器和减速器内压传感器通过各自数据线与工业计算器连接；
电控进气阀和电控出气阀均安装于减速器本体的外部，电控进气阀的一端端口与设置在减速器本体上的进气端口连接，电控进气阀的另一端端口与气泵的输气端口通过输气管路连接，气泵的进气口连接气源的排气口；电控出气阀的一端端口与设置在减速器本体上的出气端口连接，电控出气阀的另一端端口与气源的回气口连接；电控进气阀、电控出气阀及气泵的驱动电机均通过信号线与工业计算器连接；
所述工业计算器集成于水下机器人的控制系统，用于接收减速器外部压力传感器和减速器内压传感器的监测值，并依据两监测值进行压强差计算，比较计算得到的压强差和内部设定的压强差，并根据比较结果，对电控进气阀、电控出气阀及气泵的驱动电机进行开关控制。
2.根据权利要求1所述的深水水下机器人用精密减速器的内压监测及调整系统，其特征在于：所述气源采用高压气体源或气体发生剂。
3.根据权利要求1所述的深水水下机器人用精密减速器的内压监测及调整系统，其特征在于：所述输气管路采用耐腐蚀耐高压的管路。
4.根据权利要求1所述的深水水下机器人用精密减速器的内压监测及调整系统，其特征在于：所述电控进气阀和电控出气阀采用双通道的气体控制阀。
5.根据权利要求1所述的深水水下机器人用精密减速器的内压监测及调整系统，其特征在于：所述减速器外部压力传感器采用压电式传感器。
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