CN114132470A - 水下机器人的控制垂直矢量推进装置及其推进方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了水下机器人的控制垂直矢量推进装置及其推进方法，包括第一驱动箱和第二驱动箱；通过设置第一驱动箱，第一驱动箱内部设置有第一驱动电机，第一驱动电机在工作时会带动其输出端的主动齿轮一进行转动，进而通过主动齿轮一带动从动齿轮一进行转动，从动齿轮一固定连接于连接轴的外侧，从而带动连接轴转动，连接轴的一端通过环形连接座与第二驱动箱固定连接，进而可带动第二驱动箱进行转动，第二驱动箱的一侧设置有推进器，从而对推进器的角度进行调节，进而控制了水下机器人的水平推进方向，并且可使推进器在180°范围内进行调节，进而水平方向调节范围更广。

Description

水下机器人的控制垂直矢量推进装置及其推进方法

技术领域

本发明属于水下机器人技术领域，具体涉及水下机器人的控制垂直矢量推进装置及其推进方法。

背景技术

水下机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人。水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具；无人遥控潜水器主要有：有缆遥控潜水器和无缆遥控潜水器两种，其中有缆遥控潜水器又分为水中自航式、拖航式和能在海底结构物上爬行式三种。典型的遥控潜水器是由水面设备(包括操纵控制台、电缆绞车、吊放设备、供电系统等)和水下设备(包括中继器和潜水器本体)组成。潜水器本体在水下靠推进器运动，本体上装有观测设备(摄像机、照相机、照明灯等)和作业设备(机械手、切割器、清洗器等)，其中增加推进器的数量与功率，可以提高其顶流作业的能力和操纵性能。

推进器是将任何形式的能量转化为机械能的装置，通过旋转叶片或喷气(水)来产生推力的；现有的水下机器人控制垂直矢量推进装置可调节范围较小，需要设置多个辅助推进器进行使用，进而增加了制造成本，并且安装较为麻烦，因此提出水下机器人的控制垂直矢量推进装置及其推进方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供水下机器人的控制垂直矢量推进装置及其推进方法，以解决上述背景技术中提出的可调节范围较小，需要设置多个辅助推进器进行使用，进而增加了制造成本，并且安装较为麻烦的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：水下机器人的控制垂直矢量推进装置，包括第一驱动箱和第二驱动箱，所述第一驱动箱内部通过第一电机座固定连接有第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出端固定连接有主动齿轮一，所述主动齿轮一外侧啮合连接有从动齿轮一，所述从动齿轮一内侧固定连接有连接轴，所述连接轴一端通过环形连接座与第二驱动箱固定连接；

所述第二驱动箱内侧固定连接有密封板，所述第二驱动箱和密封板之间通过第二电机座固定连接有第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出端固定连接有主动齿轮二，所述主动齿轮二外侧啮合连接有从动齿轮二，所述从动齿轮二内侧固定连接有转轴，所述转轴外侧中间的位置固定连接有连接块，所述连接块与推进器固定连接，所述第二驱动箱远离推进器的一侧固定连接有导流件；

所述第一驱动电机和第二驱动电机均与驱动控制模块电性连接，所述驱动控制模块与信号接收模块电性连接，所述信号接收模块与推进控制模块电性连接。

优选的，所述第一驱动箱顶端固定连接有密封轴套一，所述密封轴套一位于连接轴的外侧，所述密封轴套一另一端与环形连接座转动连接，所述连接轴通过轴承一转动连接于密封轴套一的内侧。

优选的，所述连接轴另一端设置有固定件，所述固定件与第一驱动箱的内侧固定连接，所述连接轴和固定件之间设置有角度传感器一。

优选的，所述连接块两侧均固定连接有销轴，所述销轴另一端均设置有轴承二，所述第二驱动箱内侧对应所述轴承二开设有滑轨，所述销轴通过轴承二滑动连接于滑轨的内侧。

优选的，所述密封板包括L型固定板、连接板、齿轮罩和密封轴套二，所述L型固定板对称设置于连接板的两侧，所述第二驱动电机位于第二驱动箱和L型固定板之间，所述主动齿轮二转动连接于两侧所述L型固定板之间，所述从动齿轮二通过转轴转动连接于齿轮罩的内部，所述齿轮罩固定连接于连接板的一侧，所述转轴与齿轮罩之间设置有轴密封件。

优选的，所述转轴位于密封轴套二的内部，所述密封轴套二固定连接于L型固定板的一侧，且所述密封轴套二的两端分别与第二驱动箱和齿轮罩固定连接。

优选的，所述第一驱动箱外侧对称固定连接有安装脚，所述第一驱动箱通过安装脚与水下机器人固定连接。

优选的，所述转轴的一端位于密封轴套二的内部设置有角度传感器二，所述角度传感器二和角度传感器一均与数据采集模块电性连接，所述数据采集模块与数据管理模块电性连接，所述数据管理模块和信号接收模块均与中央处理模块电性连接，所述中央处理模块与误差计算模块电性连接。

优选的，所述连接块两侧对称设置有从动齿轮二，所述从动齿轮二均与主动齿轮二啮合连接。

水下机器人的控制垂直矢量推进方法，包括以下步骤：

步骤1：将第一驱动箱通过安装脚与水下机器人固定装配，通过水下机器人控制系统控制第一驱动箱和第二驱动箱中的第一驱动电机和第二驱动电机进行工作，水下机器人控制系统包括数据采集模块、数据管理模块、驱动控制模块、信号接收模块、推进控制模块、中央处理模块和误差计算模块，通过推进控制模块设置机器人的推进数据，信号接收模块接收到推进指令后使中央处理模块控制驱动控制模块工作，驱动控制模块则根据推进指令分别控制第一驱动电机和第二驱动电机运转，并且通过角度传感器一和角度传感器二对推进器的调节角度进行检测，检测的数据通过数据采集模块获取后经过数据管理模块进行存储和管理，当驱动控制模块完成指令后，中央处理模块控制驱动控制模块停止工作，若数据管理模块中的信息与信号接收模块接收的指令不匹配时，则说明推进器的推进控制出现偏差，此时通过误差计算模块根据数据管理模块和信号接收模块的指令进行偏差计算，在下次的调节中，若偏差角度θ为定值，则中央处理模块在控制驱动控制模块工作时会加上偏差角度，若θ为变值，则需要对推进装置进行维修；

步骤2：在第一驱动电机的驱动下使第二驱动箱进行转向，进而改变了推进器的水平推进角度，并且可使推进器在180°范围内进行调节，在第二驱动电机的驱动下，使推进器的上下推进角度进行调节，并且同样可进行180°角度范围调节；

步骤3：经过调节后的推进器对水下机器人进行推进工作，推进过程中，密封板对第二驱动箱的内部进行密封，防止第二驱动箱内部进水；

所述步骤2包括以下步骤：

步骤2.1：第一驱动电机在工作时会带动其输出端的主动齿轮一进行转动，进而通过主动齿轮一带动从动齿轮一进行转动，从动齿轮一固定连接于连接轴的外侧，从而带动连接轴转动，连接轴的一端通过环形连接座与第二驱动箱固定连接，进而可带动第二驱动箱进行转动，第二驱动箱的一侧设置有推进器，从而对推进器的角度进行调节，进而控制了水下机器人的水平推进方向；

步骤2.2：第二驱动电机在工作时会带动其输出端的主动齿轮二转动，主动齿轮二外侧啮合连接有从动齿轮二，并且从动齿轮二固定连接于转轴的外侧，进而可带动转轴转动，而转轴外侧通过连接块与推进器固定连接，进而带动推进器沿着转轴的轴线进行转动，从而对推进器的水下角度进行调节，进而控制了水下机器人的上下推进角度，并且推进器在转动的同时会带动连接块两侧的销轴进行旋转，销轴会推动另一端的轴承二在滑轨的内侧进行滚动，在销轴和轴承二的支撑下使推进器调节使更加稳定，增加了推进器的稳固性；

所述步骤3包括以下步骤：

步骤3.1：密封板中的L型固定板对称设置有两个，第二驱动电机设置于第二驱动箱和L型固定板之间，对第二驱动电机进行密封，而位于第二驱动电机输出端的主动齿轮二位于L型固定板之间，并且在连接板和齿轮罩的作用下进行密封，可防止第二驱动箱内部进水；

步骤3.2：从动齿轮二位于齿轮罩的内侧，并且转轴与齿轮罩之间设置有轴密封件，进而对转轴与齿轮罩之间进行密封，防止水进入齿轮罩的内部，对从动齿轮二起到很好的密封性；

步骤3.3：转轴位于密封轴套二的内部，密封轴套二两端分别与第二驱动箱和齿轮罩固定连接，通过密封轴套二对转轴以及一端的角度传感器二进行保护。

与现有技术相比，本发明提供了水下机器人的控制垂直矢量推进装置及其推进方法，具备以下有益效果：

1、本发明通过设置第一驱动箱，第一驱动箱内部设置有第一驱动电机，第一驱动电机在工作时会带动其输出端的主动齿轮一进行转动，进而通过主动齿轮一带动从动齿轮一进行转动，从动齿轮一固定连接于连接轴的外侧，从而带动连接轴转动，连接轴的一端通过环形连接座与第二驱动箱固定连接，进而可带动第二驱动箱进行转动，第二驱动箱的一侧设置有推进器，从而对推进器的角度进行调节，进而控制了水下机器人的水平推进方向，并且可使推进器在180°范围内进行调节，进而水平方向调节范围更广；

2、本发明通过设置第二驱动箱，第二驱动箱内部设置有第二驱动电机，第二驱动电机在工作时会带动其输出端的主动齿轮二转动，主动齿轮二外侧啮合连接有从动齿轮二，并且从动齿轮二固定连接于转轴的外侧，进而可带动转轴转动，而转轴外侧通过连接块与推进器固定连接，进而带动推进器沿着转轴的轴线进行转动，从而对推进器的水下角度进行调节，进而控制了水下机器人的上下推进角度，并且同样可进行180°角度范围调节，在配合第一驱动箱使用时使推进器具有广泛的调节范围，便于进行多角度调节，可减少调节所需的辅助推进设备，降低制造成本；

3、本发明通过设置第一驱动箱和第二驱动箱，二者之间通过连接轴和密封轴套一连接，在进行装配时通过安装脚与水下机器人固定装配即可，可大程度减少推进器使用和安装，进而使用更加方便，并且其结构原理简单，便于后期进行维护；

4、本发明通过设置数据管理模块和信号接收模块，通过角度传感器一和角度传感器二对推进器的调节角度进行检测，检测的数据通过数据采集模块获取后经过数据管理模块进行存储和管理，当驱动控制模块完成指令后，中央处理模块控制驱动控制模块停止工作，若数据管理模块中的信息与信号接收模块接收的指令不匹配时，则说明推进器的推进控制出现偏差，此时通过误差计算模块根据数据管理模块和信号接收模块的指令进行偏差计算，在下次的调节中，若偏差角度θ为定值，则中央处理模块在控制驱动控制模块工作时会加上偏差角度，提高推进的准确性。

该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明结构科学合理，使用安全方便，为人们提供了很大的帮助。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的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为本发明提出的水下机器人的控制垂直矢量推进装置的等轴测结构示意图；

图2为本发明提出的水下机器人的控制垂直矢量推进装置的爆炸结构示意图；

图3为本发明提出的水下机器人的控制垂直矢量推进装置中第一驱动箱的内部结构示意图；

图4为本发明提出的水下机器人的控制垂直矢量推进装置中第二驱动箱的结构示意图；

图5为本发明提出的水下机器人的控制垂直矢量推进装置中密封板的结构示意图；

图6为本发明提出的水下机器人的控制垂直矢量推进装置的仰视结构示意图；

图7为本发明提出的水下机器人的控制垂直矢量推进装置的侧视结构示意图；

图8为本发明提出的水下机器人的控制垂直矢量推进装置的主视结构示意图；

图9为本发明提出的水下机器人的控制垂直矢量推进装置的水下机器人控制系统的系统框图；

图中：第一驱动箱1、第二驱动箱2、第一电机座3、第一驱动电机4、主动齿轮一5、从动齿轮一6、连接轴7、环形连接座8、密封板9、第二电机座10、第二驱动电机11、主动齿轮二12、从动齿轮二13、转轴14、连接块15、推进器16、导流件17、密封轴套一18、轴承一19、固定件20、角度传感器一21、销轴22、轴承二23、滑轨24、L型固定板25、连接板26、齿轮罩27、密封轴套二28、轴密封件29、安装脚30、数据采集模块31、数据管理模块32、驱动控制模块33、信号接收模块34、推进控制模块35、中央处理模块36、误差计算模块37。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：水下机器人的控制垂直矢量推进装置，包括第一驱动箱1和第二驱动箱2，第一驱动箱1内部通过第一电机座3固定连接有第一驱动电机4，第一驱动电机4的输出端固定连接有主动齿轮一5，主动齿轮一5外侧啮合连接有从动齿轮一6，从动齿轮一6内侧固定连接有连接轴7，连接轴7一端通过环形连接座8与第二驱动箱2固定连接；

第二驱动箱2内侧固定连接有密封板9，第二驱动箱2和密封板9之间通过第二电机座10固定连接有第二驱动电机11，第二驱动电机11的输出端固定连接有主动齿轮二12，主动齿轮二12外侧啮合连接有从动齿轮二13，从动齿轮二13内侧固定连接有转轴14，转轴14外侧中间的位置固定连接有连接块15，连接块15与推进器16固定连接，第二驱动箱2远离推进器16的一侧固定连接有导流件17；

第一驱动电机4和第二驱动电机11均与驱动控制模块33电性连接，驱动控制模块33与信号接收模块34电性连接，信号接收模块34与推进控制模块35电性连接，通过推进控制模块35设置机器人的推进数据，信号接收模块34接收到推进指令后使中央处理模块36控制驱动控制模块33工作，驱动控制模块33则根据推进指令分别控制第一驱动电机4和第二驱动电机11运转。

本发明中，优选的，第一驱动箱1顶端固定连接有密封轴套一18，密封轴套一18位于连接轴7的外侧，密封轴套一18另一端与环形连接座8转动连接，连接轴7通过轴承一19转动连接于密封轴套一18的内侧，在调节过程中位于连接轴7外侧的密封轴套一18与环形连接座8发生转动，通过密封轴套一18对连接轴7进行保护。

本发明中，优选的，连接轴7另一端设置有固定件20，固定件20与第一驱动箱1的内侧固定连接，连接轴7和固定件20之间设置有角度传感器一21，通过角度传感器一21对连接轴7的角度进行检测，进而对连接轴7另一端的第二驱动箱2角度进行检测。

本发明中，优选的，连接块15两侧均固定连接有销轴22，销轴22另一端均设置有轴承二23，第二驱动箱2内侧对应轴承二23开设有滑轨24，销轴22通过轴承二23滑动连接于滑轨24的内侧，推进器16在转动的同时会带动连接块15两侧的销轴22进行旋转，销轴22会推动另一端的轴承二23在滑轨24的内侧进行滚动，在销轴22和轴承二23的支撑下使推进器16调节使更加稳定，增加了推进器16的稳固性。

本发明中，优选的，密封板9包括L型固定板25、连接板26、齿轮罩27和密封轴套二28，L型固定板25对称设置于连接板26的两侧，第二驱动电机11位于第二驱动箱2和L型固定板25之间，主动齿轮二12转动连接于两侧L型固定板25之间，从动齿轮二13通过转轴14转动连接于齿轮罩27的内部，齿轮罩27固定连接于连接板26的一侧，转轴14与齿轮罩27之间设置有轴密封件29，L型固定板25对称设置有两个，第二驱动电机11设置于第二驱动箱2和L型固定板25之间，进而对第二驱动电机11进行密封，而位于第二驱动电机11输出端的主动齿轮二12位于L型固定板25之间，并且在连接板26和齿轮罩27的作用下进行密封，可防止第二驱动箱2内部进水，啮合于主动齿轮二12外侧的从动齿轮二13位于齿轮罩27的内侧，并且转轴14与齿轮罩27之间设置有轴密封件29，进而对转轴14与齿轮罩27之间进行密封，防止水进入齿轮罩27的内部，对从动齿轮二13起到很好的密封性。

本发明中，优选的，转轴14位于密封轴套二28的内部，密封轴套二28固定连接于L型固定板25的一侧，且密封轴套二28的两端分别与第二驱动箱2和齿轮罩27固定连接，通过密封轴套二28对转轴14进行保护。

本发明中，优选的，第一驱动箱1外侧对称固定连接有安装脚30，第一驱动箱1通过安装脚30与水下机器人固定连接，由于第一驱动箱1和第二驱动箱2之间通过连接轴7和密封轴套一18连接，在进行装配时通过安装脚30与水下机器人固定装配即可，可大程度减少推进器16使用和安装，进而使用更加方便。

本发明中，优选的，转轴14的一端位于密封轴套二28的内部设置有角度传感器二，角度传感器二和角度传感器一21均与数据采集模块31电性连接，数据采集模块31与数据管理模块32电性连接，数据管理模块32和信号接收模块34均与中央处理模块36电性连接，中央处理模块36与误差计算模块37电性连接，通过角度传感器一21和角度传感器二对推进器16的调节角度进行检测，检测的数据通过数据采集模块31获取后经过数据管理模块32进行存储和管理，当驱动控制模块33完成指令后，中央处理模块36控制驱动控制模块33停止工作，若数据管理模块32中的信息与信号接收模块34接收的指令不匹配时，则说明推进器16的推进控制出现偏差，此时通过误差计算模块37根据数据管理模块32和信号接收模块34的指令进行偏差计算，在下次的调节中，若偏差角度θ为定值，则中央处理模块36在控制驱动控制模块33工作时会加上偏差角度，增加控制的准确性。

本发明中，优选的，连接块15两侧对称设置有从动齿轮二13，从动齿轮二13均与主动齿轮二12啮合连接，增加了推进器16调节时的稳固性。

水下机器人的控制垂直矢量推进方法，包括以下步骤：

步骤1：将第一驱动箱1通过安装脚30与水下机器人固定装配，通过水下机器人控制系统控制第一驱动箱1和第二驱动箱2中的第一驱动电机4和第二驱动电机11进行工作，水下机器人控制系统包括数据采集模块31、数据管理模块32、驱动控制模块33、信号接收模块34、推进控制模块35、中央处理模块36和误差计算模块37，通过推进控制模块35设置机器人的推进数据，信号接收模块34接收到推进指令后使中央处理模块36控制驱动控制模块33工作，驱动控制模块33则根据推进指令分别控制第一驱动电机4和第二驱动电机11运转，并且通过角度传感器一21和角度传感器二对推进器16的调节角度进行检测，检测的数据通过数据采集模块31获取后经过数据管理模块32进行存储和管理，当驱动控制模块33完成指令后，中央处理模块36控制驱动控制模块33停止工作，若数据管理模块32中的信息与信号接收模块34接收的指令不匹配时，则说明推进器16的推进控制出现偏差，此时通过误差计算模块37根据数据管理模块32和信号接收模块34的指令进行偏差计算，在下次的调节中，若偏差角度θ为定值，则中央处理模块36在控制驱动控制模块33工作时会加上偏差角度，若θ为变值，则需要对推进装置进行维修；

步骤2：在第一驱动电机4的驱动下使第二驱动箱2进行转向，进而改变了推进器16的水平推进角度，并且可使推进器16在180°范围内进行调节，在第二驱动电机11的驱动下，使推进器16的上下推进角度进行调节，并且同样可进行180°角度范围调节；

步骤3：经过调节后的推进器16对水下机器人进行推进工作，推进过程中，密封板9对第二驱动箱2的内部进行密封，防止第二驱动箱2内部进水；

步骤2包括以下步骤：

步骤2.1：第一驱动电机4在工作时会带动其输出端的主动齿轮一5进行转动，进而通过主动齿轮一5带动从动齿轮一6进行转动，从动齿轮一6固定连接于连接轴7的外侧，从而带动连接轴7转动，连接轴7的一端通过环形连接座8与第二驱动箱2固定连接，进而可带动第二驱动箱2进行转动，第二驱动箱2的一侧设置有推进器16，从而对推进器16的角度进行调节，进而控制了水下机器人的水平推进方向；

步骤2.2：第二驱动电机11在工作时会带动其输出端的主动齿轮二12转动，主动齿轮二12外侧啮合连接有从动齿轮二13，并且从动齿轮二13固定连接于转轴14的外侧，进而可带动转轴14转动，而转轴14外侧通过连接块15与推进器16固定连接，进而带动推进器16沿着转轴14的轴线进行转动，从而对推进器16的水下角度进行调节，进而控制了水下机器人的上下推进角度，并且推进器16在转动的同时会带动连接块15两侧的销轴22进行旋转，销轴22会推动另一端的轴承二23在滑轨24的内侧进行滚动，在销轴22和轴承二23的支撑下使推进器16调节使更加稳定，增加了推进器16的稳固性；

步骤3包括以下步骤：

步骤3.1：密封板9中的L型固定板25对称设置有两个，第二驱动电机11设置于第二驱动箱2和L型固定板25之间，对第二驱动电机11进行密封，而位于第二驱动电机11输出端的主动齿轮二12位于L型固定板25之间，并且在连接板26和齿轮罩27的作用下进行密封，可防止第二驱动箱2内部进水；

步骤3.2：从动齿轮二13位于齿轮罩27的内侧，并且转轴14与齿轮罩27之间设置有轴密封件29，进而对转轴14与齿轮罩27之间进行密封，防止水进入齿轮罩27的内部，对从动齿轮二13起到很好的密封性；

步骤3.3：转轴14位于密封轴套二28的内部，密封轴套二28两端分别与第二驱动箱2和齿轮罩27固定连接，通过密封轴套二28对转轴14以及一端的角度传感器二进行保护。

本发明的工作原理及使用流程：使用时，将第一驱动箱1通过安装脚30与水下机器人固定装配，通过水下机器人的控制系统控制第一驱动箱1和第二驱动箱2中的第一驱动电机4和第二驱动电机11进行工作，第一驱动电机4在工作时会带动其输出端的主动齿轮一5进行转动，进而通过主动齿轮一5带动从动齿轮一6进行转动，从动齿轮一6固定连接于连接轴7的外侧，从而带动连接轴7转动，连接轴7的一端通过环形连接座8与第二驱动箱2固定连接，进而可带动第二驱动箱2进行转动，第二驱动箱2的一侧设置有推进器16，从而对推进器16的角度进行调节，进而控制了水下机器人的水平推进方向，并且可使推进器16在180°范围内进行调节，第二驱动电机11在工作时会带动其输出端的主动齿轮二12转动，主动齿轮二12外侧啮合连接有从动齿轮二13，并且从动齿轮二13固定连接于转轴14的外侧，进而可带动转轴14转动，而转轴14外侧通过连接块15与推进器16固定连接，进而带动推进器16沿着转轴14的轴线进行转动，从而对推进器16的水下角度进行调节，进而控制了水下机器人的上下推进角度，并且同样可进行180°角度范围调节，推进器16在转动的同时会带动连接块15两侧的销轴22进行旋转，销轴22会推动另一端的轴承二23在滑轨24的内侧进行滚动，在销轴22和轴承二23的支撑下使推进器16调节使更加稳定，增加了推进器16的稳固性，在调节过程中位于连接轴7外侧的密封轴套一18与环形连接座8发生转动，通过密封轴套一18对连接轴7进行保护，并且由于密封板9中的L型固定板25对称设置有两个，第二驱动电机11设置于第二驱动箱2和L型固定板25之间，进而对第二驱动电机11进行密封，而位于第二驱动电机11输出端的主动齿轮二12位于L型固定板25之间，并且在连接板26和齿轮罩27的作用下进行密封，可防止第二驱动箱2内部进水，啮合于主动齿轮二12外侧的从动齿轮二13位于齿轮罩27的内侧，并且转轴14与齿轮罩27之间设置有轴密封件29，进而对转轴14与齿轮罩27之间进行密封，防止水进入齿轮罩27的内部，对从动齿轮二13起到很好的密封性，固定连接于从动齿轮二13内侧的转轴14位于密封轴套二28的内部，密封轴套二28两端分别与第二驱动箱2和齿轮罩27固定连接，通过密封轴套二28对转轴14以及一端的角度传感器二进行保护，在角度传感器一21和角度传感器二的作用下对推进器16的调节角度进行检测，以保证水下机器人推进角度的准确性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.水下机器人的控制垂直矢量推进装置，包括第一驱动箱(1)和第二驱动箱(2)，其特征在于：所述第一驱动箱(1)内部通过第一电机座(3)固定连接有第一驱动电机(4)，所述第一驱动电机(4)的输出端固定连接有主动齿轮一(5)，所述主动齿轮一(5)外侧啮合连接有从动齿轮一(6)，所述从动齿轮一(6)内侧固定连接有连接轴(7)，所述连接轴(7)一端通过环形连接座(8)与第二驱动箱(2)固定连接；

所述第二驱动箱(2)内侧固定连接有密封板(9)，所述第二驱动箱(2)和密封板(9)之间通过第二电机座(10)固定连接有第二驱动电机(11)，所述第二驱动电机(11)的输出端固定连接有主动齿轮二(12)，所述主动齿轮二(12)外侧啮合连接有从动齿轮二(13)，所述从动齿轮二(13)内侧固定连接有转轴(14)，所述转轴(14)外侧中间的位置固定连接有连接块(15)，所述连接块(15)与推进器(16)固定连接，所述第二驱动箱(2)远离推进器(16)的一侧固定连接有导流件(17)；

所述第一驱动电机(4)和第二驱动电机(11)均与驱动控制模块(33)电性连接，所述驱动控制模块(33)与信号接收模块(34)电性连接，所述信号接收模块(34)与推进控制模块(35)电性连接。

2.根据权利要求1所述的水下机器人的控制垂直矢量推进装置，其特征在于：所述第一驱动箱(1)顶端固定连接有密封轴套一(18)，所述密封轴套一(18)位于连接轴(7)的外侧，所述密封轴套一(18)另一端与环形连接座(8)转动连接，所述连接轴(7)通过轴承一(19)转动连接于密封轴套一(18)的内侧。

3.根据权利要求1所述的水下机器人的控制垂直矢量推进装置，其特征在于：所述连接轴(7)另一端设置有固定件(20)，所述固定件(20)与第一驱动箱(1)的内侧固定连接，所述连接轴(7)和固定件(20)之间设置有角度传感器一(21)。

4.根据权利要求1所述的水下机器人的控制垂直矢量推进装置，其特征在于：所述连接块(15)两侧均固定连接有销轴(22)，所述销轴(22)另一端均设置有轴承二(23)，所述第二驱动箱(2)内侧对应所述轴承二(23)开设有滑轨(24)，所述销轴(22)通过轴承二(23)滑动连接于滑轨(24)的内侧。

5.根据权利要求1所述的水下机器人的控制垂直矢量推进装置，其特征在于：所述密封板(9)包括L型固定板(25)、连接板(26)、齿轮罩(27)和密封轴套二(28)，所述L型固定板(25)对称设置于连接板(26)的两侧，所述第二驱动电机(11)位于第二驱动箱(2)和L型固定板(25)之间，所述主动齿轮二(12)转动连接于两侧所述L型固定板(25)之间，所述从动齿轮二(13)通过转轴(14)转动连接于齿轮罩(27)的内部，所述齿轮罩(27)固定连接于连接板(26)的一侧，所述转轴(14)与齿轮罩(27)之间设置有轴密封件(29)。

6.根据权利要求1所述的水下机器人的控制垂直矢量推进装置，其特征在于：所述转轴(14)位于密封轴套二(28)的内部，所述密封轴套二(28)固定连接于L型固定板(25)的一侧，且所述密封轴套二(28)的两端分别与第二驱动箱(2)和齿轮罩(27)固定连接。

7.根据权利要求1所述的水下机器人的控制垂直矢量推进装置，其特征在于：所述第一驱动箱(1)外侧对称固定连接有安装脚(30)，所述第一驱动箱(1)通过安装脚(30)与水下机器人固定连接。

8.根据权利要求1所述的水下机器人的控制垂直矢量推进装置，其特征在于：所述转轴(14)的一端位于密封轴套二(28)的内部设置有角度传感器二，所述角度传感器二和角度传感器一(21)均与数据采集模块(31)电性连接，所述数据采集模块(31)与数据管理模块(32)电性连接，所述数据管理模块(32)和信号接收模块(34)均与中央处理模块(36)电性连接，所述中央处理模块(36)与误差计算模块(37)电性连接。

9.根据权利要求1所述的水下机器人的控制垂直矢量推进装置，其特征在于：所述连接块(15)两侧对称设置有从动齿轮二(13)，所述从动齿轮二(13)均与主动齿轮二(12)啮合连接。

10.根据权利要求1所述的水下机器人的控制垂直矢量推进方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将第一驱动箱(1)通过安装脚(30)与水下机器人固定装配，通过水下机器人控制系统控制第一驱动箱(1)和第二驱动箱(2)中的第一驱动电机(4)和第二驱动电机(11)进行工作，水下机器人控制系统包括数据采集模块(31)、数据管理模块(32)、驱动控制模块(33)、信号接收模块(34)、推进控制模块(35)、中央处理模块(36)和误差计算模块(37)，通过推进控制模块(35)设置机器人的推进数据，信号接收模块(34)接收到推进指令后使中央处理模块(36)控制驱动控制模块(33)工作，驱动控制模块(33)则根据推进指令分别控制第一驱动电机(4)和第二驱动电机(11)运转，并且通过角度传感器一(21)和角度传感器二对推进器(16)的调节角度进行检测，检测的数据通过数据采集模块(31)获取后经过数据管理模块(32)进行存储和管理，当驱动控制模块(33)完成指令后，中央处理模块(36)控制驱动控制模块(33)停止工作，若数据管理模块(32)中的信息与信号接收模块(34)接收的指令不匹配时，则说明推进器(16)的推进控制出现偏差，此时通过误差计算模块(37)根据数据管理模块(32)和信号接收模块(34)的指令进行偏差计算，在下次的调节中，若偏差角度θ为定值，则中央处理模块(36)在控制驱动控制模块(33)工作时会加上偏差角度，若θ为变值，则需要对推进装置进行维修；

步骤2：在第一驱动电机(4)的驱动下使第二驱动箱(2)进行转向，进而改变了推进器(16)的水平推进角度，并且可使推进器(16)在180°范围内进行调节，在第二驱动电机(11)的驱动下，使推进器(16)的上下推进角度进行调节，并且同样可进行180°角度范围调节；

步骤3：经过调节后的推进器(16)对水下机器人进行推进工作，推进过程中，密封板(9)对第二驱动箱(2)的内部进行密封，防止第二驱动箱(2)内部进水；

所述步骤2包括以下步骤：

步骤2.1：第一驱动电机(4)在工作时会带动其输出端的主动齿轮一(5)进行转动，进而通过主动齿轮一(5)带动从动齿轮一(6)进行转动，从动齿轮一(6)固定连接于连接轴(7)的外侧，从而带动连接轴(7)转动，连接轴(7)的一端通过环形连接座(8)与第二驱动箱(2)固定连接，进而可带动第二驱动箱(2)进行转动，第二驱动箱(2)的一侧设置有推进器(16)，从而对推进器(16)的角度进行调节，进而控制了水下机器人的水平推进方向；

步骤2.2：第二驱动电机(11)在工作时会带动其输出端的主动齿轮二(12)转动，主动齿轮二(12)外侧啮合连接有从动齿轮二(13)，并且从动齿轮二(13)固定连接于转轴(14)的外侧，进而可带动转轴(14)转动，而转轴(14)外侧通过连接块(15)与推进器(16)固定连接，进而带动推进器(16)沿着转轴(14)的轴线进行转动，从而对推进器(16)的水下角度进行调节，进而控制了水下机器人的上下推进角度，并且推进器(16)在转动的同时会带动连接块(15)两侧的销轴(22)进行旋转，销轴(22)会推动另一端的轴承二(23)在滑轨(24)的内侧进行滚动，在销轴(22)和轴承二(23)的支撑下使推进器(16)调节使更加稳定，增加了推进器(16)的稳固性；

所述步骤3包括以下步骤：

步骤3.1：密封板(9)中的L型固定板(25)对称设置有两个，第二驱动电机(11)设置于第二驱动箱(2)和L型固定板(25)之间，对第二驱动电机(11)进行密封，而位于第二驱动电机(11)输出端的主动齿轮二(12)位于L型固定板(25)之间，并且在连接板(26)和齿轮罩(27)的作用下进行密封，可防止第二驱动箱(2)内部进水；

步骤3.2：从动齿轮二(13)位于齿轮罩(27)的内侧，并且转轴(14)与齿轮罩(27)之间设置有轴密封件(29)，进而对转轴(14)与齿轮罩(27)之间进行密封，防止水进入齿轮罩(27)的内部，对从动齿轮二(13)起到很好的密封性；

步骤3.3：转轴(14)位于密封轴套二(28)的内部，密封轴套二(28)两端分别与第二驱动箱(2)和齿轮罩(27)固定连接，通过密封轴套二(28)对转轴(14)以及一端的角度传感器二进行保护。

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