CN114228960A - 一种水底自平衡行走装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水下极限作业机械技术领域，特别是涉及一种水底自平衡行走装置。水底自平衡行走装置包括动力部件、平衡部件、密封部件；使用过程中，动力部件中的减速电机带动笼形轮的转动从而使所述装置在水底行走；当水底不平导致所述装置失衡时，触发平衡部件中的行程开关，进而开启所述步进电机的运作，所述步进电机带动了所述传送带转动，进而调节所述配重滑块的位置，最后使所述装置自动恢复平衡；本发明可以水底行走自平衡，可避免所述装置在水底探测过程中失衡导致侧翻的问题。

Description

一种水底自平衡行走装置

技术领域

本发明涉及水下极限作业机械技术领域，具体而言，涉及一种水底自平衡行走装置。

背景技术

浩瀚的海洋是生命的摇篮，同时也是巨大的宝藏。海洋资源开发利用以及海洋生态保护在国际备受关注。因此，研究水下移动机器人对探索海洋具有重要作用。

目前，现有的水底行走机器人可以实现水下移动，但是，现有技术的水底行走机器人缺乏自平衡能力导致容易侧翻，运动能力差，设计复杂，以上种种缺点，导致其无法投入到实际应用中。

发明内容

本发明提供一种水底自平衡行走装置，用以克服现有技术中存在的至少一个技术问题。

为达到上述技术目的，本发明一种水底自平衡行走装置，包括：动力部件、平衡部件与密封部件；

所述密封部件包括两个舱盖和密封舱，所述两个舱盖分别固定在所述密封舱的两端；所述密封舱边缘与所述舱盖贴合；

所述动力部件包括减速电机和两个笼形轮，所述减速电机的运作带动所述笼形轮转动；所述减速电机固定在两个所述舱盖的中心位置，所述减速电机的转轴通过所述舱盖的中心圆孔伸出所述密封部件外，以使所述动力部件固定在所述密封部件两侧；

所述平衡部件包括步进电机、传送带、两个行程开关和配重滑块；两个所述行程开关分别固定在两个所述舱盖内侧，所述减速电机的齿轮与传送带啮合，所述配重滑块与传送带固连，所述传送带两端分别固定于所述舱盖；从而使所述平衡部件置于所述密封部件的舱体内。

可选的，所述动力部件还包括：法兰盘；所述减速电机的转轴固结于所述法兰盘，所述法兰盘固结于笼形轮底面，通过所述法兰盘联接，使所述减速电机带动所述笼形轮。

可选的，所述笼形轮由圆钢制成，形状为半圆球笼状。

可选的，所述平衡部件还包括：圆管和钢珠；所述圆管两端分别与两个所述舱盖内侧固连；所述行程开关通过固定在所述圆管两端端口，且开关朝圆管内，从而使所述行程开关固定在所述舱盖内侧；钢珠置于圆管内部，可滚动；所述装置失衡时，所述圆管倾斜使所述钢珠滚动至所述圆管端口从而触发所述行程开关。

可选的，所述行程开关为压力感应开关，所述圆珠接触所述行程开关时，所述行程开关感应压力，所述行程开关打开；所述圆珠离开所述行程开关时，所述行程开关失去压力，所述行程开关关闭。

可选的，所述平衡部件还包括：两个固定齿轮与滑轨；所述滑轨两端分别与两个所述舱盖内侧固连，且所述配重滑块与所述滑轨榫合；所述滑轨用于支撑所述配重滑块，且所述配重滑块在所述滑轨上可左右任意滑动；两个所述固定齿轮分别镶嵌于两个所述舱盖内侧凹槽内，两个所述固定齿轮分别与所述传送带两端相配合；所述固定齿轮用于支撑所述传送带，使所述传送带固定在所述舱盖之间。

可选的，所述平衡部件还包括：固定架；所述固定架两端分别与两个所述舱盖内侧固连，且与传送带相邻，所述固定架中部与所述步进电机相嵌，所述固定架用于固定所述步进电机的位置。

可选的，所述固定架所上装有两个轴承，用于压紧所述传送带，从而确保所述传送带与所述步进电机齿轮的啮合。

本发明实施例的创新点包括：

1、本发明通过自动调节平衡部件中配重滑块的位置，能让所述装置在水中自动保持平衡，防止侧翻。是本发明实施例的创新点之一。

2、本发明通过动力部件中的笼形轮的转动，可以使所述装置在水底行走的过程中最大程度的减少阻力，也可以减轻所述装置重量，从而使所述装置的运动能力达到最强效果。是本发明实施例的创新点之一。

3、本发明通过动力部件、平衡部件、密封部件三个简单的设计即可实现以低廉的成本达到最佳效果。是本发明实施例的创新点之一。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的一种水底自平衡行走装置的整体结构示意图；

图2为11-动力部件部分结构示意图；

图3为21-平衡部件部分结构示意图；

图4为31-密封部件部分结构示意图；

图5是30-固定架示意图结构示意图。

图1中：10-水底自平衡行走装置，11-动力部件，21-平衡部件，31-密封部件；

图2中：12-笼形轮，13-减速电机，14-法兰盘；

图3中：22-步进电机，23-传送带，24-滑轨，25-行程开关，26-配重滑块，27-圆管，28-钢珠，29-固定齿轮，30-固定架；

图4中：32-密封舱，33-舱盖。

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付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。

需要说明的是，本发明实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

实施例1：

本实施例提供一种水底自平衡行走装置，所述装置包括动力部件、平衡部件、密封部件；所述动力部件中的笼形轮的设计，可有效克服所述装置在水底受到的巨大阻力；所述平衡部件中通过所述行程开关触发所述步进电机运转，从而调节所述配重滑块的位置，进而使所述装置自动保持平衡；所述密封部件中通过舱盖与密封舱的严密贴合，进而时所述装置的舱体保持良好的密封性。

可以参见图1、图2、图3及图4，本实施例提供一种水底自平衡行走装置10，所述装置包括：动力部件11、平衡部件21和密封部件31。

所述密封部件31包括：两个舱盖33和密封舱32，所述两个舱盖33分别固定在所述密封舱32的两端；所述密封舱32边缘与所述舱盖33贴合；

具体的，所述密封部件31用于密封舱体内的部件，保证所述舱体内的部件与水隔绝。

所述动力部件11包括：减速电机13和两个笼形轮12；所述减速电机13的运作带动所述笼形轮12转动；所述减速电机13固定在两个所述舱盖33的中心位置，所述减速电机13的转轴通过所述舱盖33的中心圆孔伸出所述密封部件31外，以使所述动力部件11固定在所述密封部件31两侧；

具体的，所述笼形轮12为笼状；可以理解的所述笼形轮12的笼状设计可最大程度减少所述装置在水中行走所受的阻力，且可以减轻所述装置重量；从而使所述装置在水中的运动能力达到最强效果。

所述平衡部件21包括：步进电机22、传送带23、两个行程开关25和配重滑块26；两个所述行程开关25分别固定在两个所述舱盖33内侧，所述步进电机22的齿轮与所述传送带23啮合，所述配重滑块26与传送带23固连，所述传送带23两端分别固定于所述舱盖33；从而使所述平衡部件21置于所述密封部件31的舱体内。

具体的，所述行程开关25触发所述步进电机22的运作，带动所述传送带23的转动，从而带动所述配重滑块26的滑动；通过自动调节所述配重滑块26的位置，保证所述装置在水底行走过程中自动保持平衡。

具体实施过程中，当所述装置在水底行走时，所述笼形轮12与水底接触，当水底不平导致两个所述笼形轮12产生高度差，从而使所述装置失衡时，触发高度低一侧的所述行程开关25，进而使所述步进电机22运作，所述步进电机22带动了所述传送带23的转动，进而调节所述配重滑块26的位置，最后使所述装置自动恢复平衡；可以理解的是，所述装置恢复平衡时，所述配重滑块26回到初始平衡位置。

需要说明的是，所述平衡部件21置于所述密封部件31内。

可见，本实施例提供一种水底自平衡行走装置，通过步进电机带动传送带自动调节平衡装置中滑块的位置，能让所述装置在水中自动保持平衡，防止侧翻；且所述装置中的笼形轮，可以使所述装置在移动的过程中最大程度的减少阻力，也可以减轻装置重量，从而使所述装置的运动能力达到最强效果；其次，可以理解的，本装置中的部件设计简单，且材料成本低，可以实现以低廉的成本达到最佳效果。

实施例2：

本实施例提供一种水底自平衡行走装置，所述装置包括动力部件、平衡部件、密封部件，所述动力部件中的笼形轮的设计，可有效克服所述装置在水底受到的巨大阻力，所述平衡部件中通过圆管内的滚珠触发行程开关，从而开启步进电机运转带动传送带，通过传送带调节配重滑块的位置保持所述装置的平衡。所述密封部件通过良好的密封设计保证舱内部件与水隔绝。

可以参见图1、图2、图3及图4，本实施例提供一种水底自平衡行走装置10，包括动力部件11、平衡部件21和密封部件31；其中，所述动力部件11包括两个减速电机13、两个法兰盘14以及两个笼形轮12；其中，所述平衡部件21包括步进电机22、传送带23、滑轨24、两个行程开关25、配重滑块26、圆管27、钢珠28，两个固定齿轮29，固定架30；其中，所述密封部件31包括密封舱32和两个舱盖33；所述两个减速电机13分别固定在所述舱盖33两端的中心位置；所述平衡部件21置于所述密封部件31内。

具体的，参照图4，本实施例中，所述密封部件31包括密封舱32、两个舱盖33；所述舱盖33固定在所述密封舱32两端。

其中，所述密封舱32与所述密封舱32周边紧密嵌合，中间有足够的密闭空腔，可以使舱体内的部件与水隔绝。

其中，所述减速电机13固定在所述密封舱32内两端的所述舱盖33中心位置，所述减速电机13转轴通过所述舱盖33的中心圆孔伸出密封装置31外；从而，可以使整个所述动力装置11固定在所述密封装置31两侧，且所述减速电机13运作部分与水隔离。

可以理解的，所述密封部件31的材质为防水材质且密封性好。通过所述密封部件31，可以使所述装置在水底安全作业。

具体的，参照图2，本实施例中，所述动力部件11包括两个减速电机13、两个法兰盘14以及两个笼形轮12；所述减速电机13转轴固结于所述法兰盘14；所述法兰盘14固结于笼形轮12底面，通过减速电机13转动带动笼形轮12转动。

在具体实施过程中，所述减速电机13转轴通过螺栓固结于所述法兰盘14；所述法兰盘14通过螺栓螺母固结于笼形轮12底面，通过减速电机13转动带动笼形轮12转动。

在具体实施过程中，所述笼形轮12可采用圆钢制成，以提高装置的稳固性；所述笼形轮12可制成半圆球笼状，以最大程度减少阻力，可以减轻所述水底自平衡行走装置重量；通过笼形轮12的转动，实现所述水底自平衡行走装置的水下移动。

其中，所述平衡部件21均置于所述密封部件31内。

在具体实施过程中，可在所述舱盖33内侧，所述减速电机13正下方设置凹槽331，通过所述凹槽331可使所述圆管27与所述舱盖33榫合，从而将所述圆管27固定在两个所述舱盖33之间。

在具体实施过程中，可在所述舱盖33内侧，所述减速电机13正上方设置凹槽332，且将所述固定齿轮29镶嵌在所述凹槽332内，所述固定齿轮29通过与所述传送带23两端啮合，从而将所述传送带23固定在两个所述舱盖33之间，并可使所述所述配重滑块26的滑动范围达到最大。

在具体实施过程中，可在所述凹槽332正下方设置凹槽333，通过所述凹槽333可使所述滑轨24与所述舱盖33榫合，从而将所述滑轨24固定在两个所述舱盖33之间，且能所述传送带23带动所述配重滑块26在所述滑轨24上左右滑动。

在具体实施过程中，可在所述凹槽332右侧设置凹槽334，通过所述凹槽334可使所述固定架30与所述舱盖33榫合，从而将所述固定架30固定在两个所述舱盖33之间。

具体的，参照图3，本实施例中，所述的平衡部件21包括步进电机22、传送带23、滑轨24、两个行程开关25、配重滑块26、圆管27、钢珠28，两个固定齿轮29，固定架30。

其中，所述行程开关25分别安装在所述圆管27两端，且开关触发位置朝圆管内；所述钢珠28置于所述圆管27内，且所述钢珠28可在所述圆管27内可左右任意滚动。

其中，所述配重滑块26与所述滑轨24榫合，且所述配重滑块26在所述滑轨24上可左右任意滑动；所述传送带23与配重滑块26固连，且所述传送带23平行于所述滑轨24；所述固定齿轮29固定在所述舱盖33内侧，通过与所述传送带23两端啮合，以达到所述固定传送带23的效果；所述步进电机22通过齿轮与所述传送带23啮合；所述固定架30两端分别固定在所述舱盖33内侧，所述固定架30中间位置与所述步进电机22套嵌，用于支撑所述所述步进电机22，所述固定架30中间位置可设置成圆环状，可使与所述步进电机22形状匹配度更高；所述固定架30上装有两个轴承，用于压紧所述传送带23，以确保所述传送带23与所述步进电机22齿轮保持啮合；所述固定齿轮29镶嵌于所述所述舱盖33内侧，用于固定所述传送带23。

所述在具体实施过程中，所述进电机22通过齿轮带动所述传送带23，再由所述传送带23带动所述配重滑块26，实现所述配重滑块26在所述滑轨24上左右移动。

进一步的，所述水底自平衡行走装置在水底行走时，所述笼形轮12与水底接触；当水底不平导致两侧所述笼形轮12高度不同时，两边的高度差导致所述钢珠28在所述圆管27内向高度低的一侧滚动，滚到所述圆管27一侧端口，触发置于该端口所述行程开关25；当行程开关25触发后，所述步进电机22转动，使所述配重滑块26在所述滑轨24上往高度高的一侧滑动，使所述装置重心往高度高的一侧偏移；当所述行程开关25触发停止后，所述配重滑块26回到所述滑轨24中心。

需要说明的是，所述配重滑块26初始位置设定在所述滑轨24中心。

其中，所述行程开关25可以使用压力传感器制成，通过所述钢珠28在所述圆管27内向高度低的一侧滚动对所述行程开关25的冲击压力，触发行程开关；另一方面，所述行程开关25可以使用机械按钮制成，通过所述钢珠28在所述圆管27内向高度低的一侧滚动对所述行程开关25的按压，触发行程开关。

可以理解的，上述整个具体实施过程中，所述平衡部件21的运作，可以使所述装置在水底自动调节平衡部件中滑块的位置，能让所述装置在水中自动保持平衡，防止侧翻。

可见，本实施例提供一种水底自平衡行走装置，通过电机带动传送带自动调节平衡装置中滑块的位置，能让所述装置在水中自动保持平衡，防止侧翻；且所述装置中的笼形轮，可以使装置在移动的过程中最大程度的减少阻力，也可以减轻装置重量，从而使装置的运动能力达到最强效果；其次，可以理解的，本装置中的部件设计简单，且材料成本低，可以实现以低廉的成本达到最佳效果。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种水底自平衡行走装置，其特征在于，所述装置包括：动力部件、平衡部件与密封部件；

所述密封部件包括两个舱盖和密封舱，所述两个舱盖分别固定在所述密封舱的两端；所述密封舱边缘与所述舱盖贴合；

所述动力部件包括减速电机和两个笼形轮，所述减速电机的运作带动所述笼形轮转动；所述减速电机固定在两个所述舱盖的中心位置，所述减速电机的转轴通过所述舱盖的中心圆孔伸出所述密封部件外，以使所述动力部件固定在所述密封部件两侧；

所述平衡部件包括步进电机、传送带、两个行程开关和配重滑块；两个所述行程开关分别固定在两个所述舱盖内侧，所述步进电机的齿轮与所述传送带啮合，所述配重滑块与传送带固连，所述传送带两端分别固定于所述舱盖；从而使所述平衡部件置于所述密封部件的舱体内。

2.根据权利要求1所述的水底自平衡行走装置，其特征在于，所述动力部件还包括：法兰盘；

所述减速电机的转轴固结于所述法兰盘，所述法兰盘固结于笼形轮底面，通过所述法兰盘联接，使所述减速电机带动所述笼形轮。

3.根据权利要求1所述的水底自平衡行走装置，其特征在于，

所述笼形轮由圆钢制成，形状为半圆球笼状。

4.根据权利要求1所述的水底自平衡行走装置，其特征在于，所述平衡部件还包括：圆管和钢珠；

所述圆管两端分别与两个所述舱盖内侧固连；

所述行程开关通过固定在所述圆管两端端口，且开关朝圆管内，从而使所述行程开关固定在所述舱盖内侧；

钢珠置于圆管内部，可滚动；所述装置失衡时，所述圆管倾斜使所述钢珠滚动至所述圆管端口从而触发所述行程开关。

5.根据权利要求1所述的水底自平衡行走装置，其特征在于，

所述行程开关为压力感应开关，所述圆珠接触所述行程开关时，所述行程开关感应压力，所述行程开关打开；所述圆珠离开所述行程开关时，所述行程开关失去压力，所述行程开关关闭。

6.根据权利要求1所述的水底自平衡行走装置，其特征在于，所述平衡部件还包括：两个固定齿轮与滑轨；

所述滑轨两端分别与两个所述舱盖内侧固连，且所述配重滑块与所述滑轨榫合；所述滑轨用于支撑所述配重滑块，且所述配重滑块在所述滑轨上可左右任意滑动；

两个所述固定齿轮分别镶嵌于两个所述舱盖内侧凹槽内，两个所述固定齿轮分别与所述传送带两端相配合；所述固定齿轮用于支撑所述传送带，使所述传送带固定在所述舱盖之间。

7.根据权利要求1所述的水底自平衡行走装置，其特征在于，所述平衡部件还包括：固定架；

所述固定架两端分别与两个所述舱盖内侧固连，且与传送带相邻，所述固定架中部与所述步进电机相嵌，所述固定架用于固定所述步进电机的位置。

8.根据权利要求7所述的水底自平衡行走装置，其特征在于，

所述固定架所上装有两个轴承，用于压紧所述传送带，从而确保所述传送带与所述步进电机齿轮的啮合。

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