CN114919722B - 一种提升航行稳定性的水下机器人推进系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提升航行稳定性的水下机器人推进系统，包括：滑翔件，其包括滑翔容置管、封闭控制管、配重调整件和电源件，封闭控制管设置在滑翔容置管上，配重调整件和电源件在封闭控制管内以调整滑翔容置管首部和尾部浮力；释放回收件，其包括主机释放回收件和僚机释放回收件，主机释放回收件和僚机释放回收件均设置在滑翔容置管上；蛇形机动件，其包括第一蛇形机器人和第二蛇形机器人，第一蛇形机器人容置在主机释放回收件上，第二蛇形机器人容置在僚机释放回收件上。本发明隐蔽性强、机动灵活，可编队协同执行任务，任务执行效率高；航行稳定、航行能耗低、维护费用低、可重复使用、可大量投放、满足了长时间、远距离隐蔽性航行的需要。

Description

一种提升航行稳定性的水下机器人推进系统和控制方法

技术领域

本发明涉及新型海洋无人航行器技术领域，更具体地说，本发明涉及一种提升航行稳定性的水下机器人推进系统和控制方法。

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，人的潜水深度和体力有限，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，其中水下滑翔机是无缆遥控潜水器的重要发展方向。水下滑翔机是一种新型的水下机器人。由于其利用净浮力和姿态角调整获得推进力，能源消耗极小，只在调整净浮力和姿态角时消耗少量能源，并且具有效率高、续航力大(可达上千公里)和隐蔽性高的特点。虽然水下滑翔机的航行速度较慢，但其制造成本和维护费用低、可重复使用、并可大量投放等特点，满足了长时间、远距离和大范围海洋探索的需要。但是由于水下滑翔机本身不具有动力和自身结构所限，灵活性较差。

水下蛇形机器人是一种高冗余度移动机器人，具有多于确定机器人空间位置和姿态所需的自由度在水下实现蛇形行动；另外蛇形机器人在水下的工作效率更高。这些特点使得蛇形机器人可在水下人类难以到达的地方进行隐蔽工作，增加了安全系数，同时可减少人类因体力不足等因素引起的一系列误差将人类从繁重、危险的工作环境中解脱出来，由水下蛇形机器人代替人进行复杂工作，在军事侦察、海底资源勘测、输油管道检查清洗、钻井平台水下结构检测与维修、水底电缆检测、海上养殖以及大坝水下坝体检测等领域作用巨大。但是蛇形机器人由于其运行速度低、航行距离短、功耗高、自持力弱、效费比低，目前仅在适合近距离投放和小范围搜索中使用，不适合长距离投放、长距离和长航时航行。

因此，设计一款具有远距离投放，大范围、长航时的水下隐蔽运行，并且到达预定目标后编队灵活执行探测、高效侦测工作，并且便于回收的一种提升航行稳定性的水下机器人推进系统，具有重要价值。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种提升航行稳定性的水下机器人推进系统和控制方法，具体采用如下的技术方案：

一种提升航行稳定性的水下机器人推进系统，包括：

滑翔件，其包括滑翔容置管、封闭控制管、配重调整件和电源件，所述封闭控制管设置在所述滑翔容置管上，所述配重调整件和所述电源件在所述封闭控制管内以调整所述滑翔容置管首部和尾部浮力；

释放回收件，其设置在所述滑翔件上，其包括主机释放回收件和僚机释放回收件，所述主机释放回收件和所述僚机释放回收件均设置在所述滑翔容置管上；

蛇形机动件，其设置在所述释放回收件上，其包括第一蛇形机器人和第二蛇形机器人，所述第一蛇形机器人容置在所述主机释放回收件上，所述第二蛇形机器人容置在所述僚机释放回收件上；

其中：所述第一蛇形机器人和所述第二蛇形机器人被容置在所述滑翔容置管内远距离投放入海水中，以水中滑翔推进系统模式游至目的地后，将所述第一蛇形机器人和所述第二蛇形机器人释放并且编队，以水下蛇形机动推进系统模式执行任务。

优选地，所述滑翔容置管包括前部端盖、中部容置管和后部端盖，所述前部端盖贯通连接在所述中部容置管一端口上，所述前部端盖内设置有调整固定架；所述中部容置管侧壁上开设有收放通孔，所述收放通孔上设置有收放启闭件，所述收放启闭件包括第一启闭门、第二启闭门和启闭动力件，所述第一启闭门通过第一铰接轴铰接在所述收放通孔上，所述第二启闭门通过所述第二铰接轴铰接在所述收放通孔上；所述启闭动力件包括启闭电机、启闭蜗杆和启闭蜗轮，所述启闭电机设置在所述后部端盖内，所述启闭蜗轮套装在所述第一铰接轴和所述第二铰接轴上，所述启闭蜗杆设置在所述启闭电机的转轴上，并且所述启闭蜗杆与所述启闭蜗轮啮合。

优选地，所述封闭控制管呈圆弧板状，所述封闭控制管固定设置在所述中部容置管侧壁上，并且所述封闭控制管一端与所述中部容纳腔一端做密封圆弧处理，同时所述封闭控制管另一端与所述中部容纳腔另一端做密封圆弧处理；所述封闭控制管外侧壁上对称设置有两个滑翔翼。

优选地，所述配重调整件包括调节油箱、调节输油管和调节油囊，所述调节油箱设置在所述封闭控制管内，所述调节油箱上设置有输油泵，所述输油泵能够通过所述调节输油管向所述调节油囊输送或者抽取油，所述调节油囊设置在所述调整固定架上。

优选地，所述电源件包括滑轨、移动电源和移动微型电机，多个所述滑轨相互平行设置在所述封闭控制管内的所述中部容置管上，所述移动电源通过其上设置的滑动槽设置在所述滑轨上，所述移动微型电机设置在所述移动电源上，所述移动微型电机的转轴上的主动轮与所述滑轨上的第一齿牙啮合。

优选地，所述主机释放回收件包括第一铁芯和第一磁力线圈，所述第一铁芯一端竖直设置在所述中部容置管内，所述第一铁芯另一端面上设置有第二齿牙，所述第一磁力线圈固定套装在所述第一铁芯上。

优选地，所述僚机释放回收件包括左侧僚机释放回收件和右侧僚机释放回收件，所述左侧僚机释放回收件和所述右侧僚机释放回收件均设置在所述中部容置管上，并且所述左侧僚机释放回收件与所述第一启闭门位置对应，所述右侧僚机释放回收件与所述第二启闭门位置对应；所述左侧僚机释放回收件包括收放传动杆、收放动力件和抓取调整件，所述收放传动杆沿着所述中部容置管内侧面嵌装在滑动轨内，所述滑动轨呈矩形槽状，多个所述滑动轨沿着所述中部容置管内壁周向分布；所述收放动力件包括收放电机和收放齿轮，所述收放电机设置在所述封闭控制管内的所述中部容置管上，并且所述收放电机的转轴贯穿入所述中部容置管，所述收放齿轮设置在所述收放电机的转轴上，并且所述收放齿轮与所述收放传动杆侧边上的第三齿牙啮合。

优选地，所述抓取调整件包括抓取调整管、第二铁芯和第二磁力线圈，所述抓取调整管外壁周向设置有第四齿牙，所述抓取调整管设置在所述收放传动杆一端上，所述第二铁芯一端设置在所述抓取调整管内壁上，多个所述第二铁芯在所述抓取调整管内壁周向分布；所述第二磁力线圈套装在所述第二铁芯上，多个所述第二磁力线圈与多个所述第二铁芯逐一对应，并且多个所述第二磁力线圈相互之间并联；所述右侧僚机释放回收件与所述左侧僚机释放回收件结构相同。

优选地，所述第一蛇形机器人包括探测舱、动力舱、中控舱、尾舱和转向机构，四个所述转向机构以次将所述探测舱、所述动力舱、所述中控舱和所述尾舱依次逐个连接；所述探测舱、所述动力舱、所述中控舱和所述尾舱的外壳上均固定套装有齿轮环；所述探测舱上设置有舱侧螺旋桨推进器，所述动力舱上设置有螺旋桨横向推进器和螺旋桨竖向推进器；所述第二蛇形机器人与所述第一蛇形机器人结构相同，所述第二蛇形机器人设置有两个，两个所述第二蛇形机器人与所述左侧僚机释放回收件和所述右侧僚机释放回收件逐一对应。

优选地，所述的提升航行稳定性的水下机器人推进系统的控制方法，包括以下步骤：

1)将所述提升航行稳定性的水下机器人推进系统距离目的地远距离投放入海水中；

2)通过所述配重调整件和所述电源件在海水中上浮和下沉，直至滑翔至目的地附近；

3)开启所述第一启闭门和第二启闭门，向第二磁力线圈通入直流电，并且通过所述收放动力件向所述收放传动杆一端移动，所述收放传动杆通过所述抓取调整管带动一个所述第二蛇形机器人向下移动，以使一个第二蛇形机器人从第一蛇形机器人和另一个第二蛇形机器人中分离；

4)从所述抓取调整管内由上至下依次向所述第二磁力线圈通入和停止通入直流电，使一个所述第二蛇形机器人通过所述齿轮环和所述第四齿牙围绕所述抓取调整管轴线周向滚动，最终使一个所述第二蛇形机器人从第一蛇形机器人和另一个所述第一蛇形机器人中完全分离；停止向所述第二磁力线圈中通入直流电，一个所述第二蛇形机器人与所述抓取调整管脱离；

5)通过所述右侧僚机释放回收件将另一个所述第一蛇形机器人从所述中部容置管内释放出；

6)当两个所述第二蛇形机器人先后释放后，所述第一蛇形机器人自动从所述主机释放回收件上脱离；

7)先后释放的所述第一蛇形机器人和第二蛇形机器人按照指令，组成编队执行任务；

8)所述第一蛇形机器人和第二蛇形机器人将侦测的信息传输至所述滑翔件上；

9)所述滑翔件作为中继平台将信息实时存储起来，并且根据预定程序上浮至水面将信息及时发送至地面上的指挥中心，同时接收由地面上的指挥中心发出的进一步行动的信息；

10)所述滑翔件根据指令下潜至合适位置与所述第一蛇形机器人和所述第二蛇形机器人取得通讯，并且根据程序进一步控制所述第一蛇形机器人和所述第二蛇形机器人继续执行新的任务；

11)待蛇形机器人执行完任务后，所述第一蛇形机器人游至所述中部容置管下部，然后通过所述螺旋桨竖向推进器竖直推入所述中部容置管内，并且被所述第一磁力线圈吸附在所述第一铁芯上，并且所述第二齿牙与所述第一蛇形机器人的齿轮环啮合；

12)所述收放传动杆带着所述抓取调整管沿逆时针转动预定距离，并且向最下侧的所述第二磁力线圈通入直流电，一个所述第二蛇形机器人游至所述中部容置管下部，然后通过所述螺旋桨竖向推进器竖直向上移动，直至所述第二蛇形机器人的齿轮环与所述第四齿牙啮合；

13)对多个所述第二磁力线圈沿逆时针方向从最下方到最上方的第二磁力线圈先后通入和停止通入直流电，使得所述抓取调整管内的磁力围绕所述抓取调整管逆时针方向从最下方向最上方逐段转移；进而带动所述齿轮环围绕所述抓取调整管轴线沿逆时针方向转动至预定位置；

14)通过所述收放动力件带动所述收放传动杆沿顺时针转动，此时所述收放传动杆通过所述抓取调整管带动一个所述第二蛇形机器人装入所述中部容置管内，并且使一个所述第二蛇形机器人与所述第一蛇形机器人装填牢固；

15)按照步骤12)-14)将另一个蛇形机器人装入所述中部容置管内，并且使另一个所述第二蛇形机器人与所述第一蛇形机器人装填牢固；

16)关闭所述第一启闭门和第二启闭门，所述第一蛇形机器人和两个所述第二蛇形机器人通过周向的相互挤压力稳固在所述中部容置管内；停止向第一磁力线圈和第二磁力线圈通入电流，以节省能量消耗；

17)控制所述滑翔件以滑翔模式返航。

本发明至少包括以下有益效果：

1)本发明提升航行稳定性的水下机器人推进系统隐蔽性强、机动灵活，可编队协同执行任务，任务执行效率高；航行稳定、航行能耗低、维护费用低、可重复使用、可大量投放、满足了长时间、远距离隐蔽性航行的需要；

2)本发明提升航行稳定性的水下机器人推进系统设置了滑翔件、释放回收件和蛇形机动件，所述蛇形机动件通过所述释放回收件容置在所述滑翔件内，远距离投放入海中，通过滑翔件远距离隐蔽性滑翔至目的地处，然后通过所述释放回收件将蛇形机动件释放出滑翔件外，蛇形机动件按照指令编队后协同执行任务；待蛇形机动件执行完毕任务后，再次通过所述释放回收件容置在所述滑翔件内返航；有效满足了长时间、远距离的隐蔽性航行需要，有效提高了任务执行效率。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明提升航行稳定性的水下机器人推进系统开启第一启闭门和第二启闭门后的主视图；

图2为本发明提升航行稳定性的水下机器人推进系统开启第一启闭门和第二启闭门后的前部主视图；

图3为本发明提升航行稳定性的水下机器人推进系统开启第一启闭门和第二启闭门后的前部立体结构示意图；

图4为本发明提升航行稳定性的水下机器人推进系统开启第一启闭门和第二启闭门后的前部仰视立体结构示意图；

图5为本发明提升航行稳定性的水下机器人推进系统开启第一启闭门和第二启闭门后的左侧仰视立体结构示意图；

图6为本发明提升航行稳定性的水下机器人推进系统图1中A-A方向剖面主视图；

图7为本发明提升航行稳定性的水下机器人推进系统图1中A-A方向剖面立体结构示意图；

图8为本发明提升航行稳定性的水下机器人推进系统图2中B-B方向剖面立体结构示意图；

图9为本发明提升航行稳定性的水下机器人推进系统中左侧僚机释放回收件与第二蛇形机器人连接关系示意主视图；

图10为本发明提升航行稳定性的水下机器人推进系统中左侧僚机释放回收件与第二蛇形机器人连接关系立体结构示意图；

图11为本发明提升航行稳定性的水下机器人推进系统中左侧僚机释放回收件与第二蛇形机器人连接关系俯视主视图；

图12为本发明提升航行稳定性的水下机器人推进系统图11中C-C方向剖面主视图；

图13为本发明提升航行稳定性的水下机器人推进系统图11中C-C方向剖面立体结构示意图。

其中：1-封闭控制管，2-前部端盖，3-中部容置管，4-后部端盖，5-第一启闭门，6-第二启闭门，7-滑翔翼，8-调节油箱，9-调节油囊，10-滑轨，11-移动电源，13-右侧僚机释放回收件，14-收放传动杆，15-收放电机，17-抓取调整管，18-第二铁芯，19-第二磁力线圈，20-第四齿牙，21-探测舱，22-动力舱，23-中控舱，25-转向机构，26-齿轮环，27-舱侧螺旋桨推进器，28-螺旋桨横向推进器，29-螺旋桨竖向推进器，30-电气元件,31-第一蛇形机器人,32-第二蛇形机器人。

具体实施方式

以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本发明的技术方案。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

根据图1-图13所示，一种提升航行稳定性的水下机器人推进系统和控制方法，包括滑翔件、释放回收件和蛇形机动件，所述释放回收件设置在所述滑翔件上，所述蛇形机动件设置在所述释放回收件上。所述滑翔件包括滑翔容置管、封闭控制管1、配重调整件和电源件，所述封闭控制管1设置在所述滑翔容置管上，所述配重调整件和所述电源件均设置在所述封闭控制管1上。所述滑翔容置管包括前部端盖2、中部容置管3和后部端盖4，所述中部容置管3设置在所述前部端盖2上，所述后部端盖4设置在所述中部容置管3上。所述前部端盖2呈半圆弧球壳状，所述前部端盖2贯通连接在所述中部容置管3一端口上，所述前部端盖2内设置有调整固定架，所述调整固定架用于安装所述配重调整件的一部分。所述中部容置管3呈管状，所述中部容置管3侧壁上开设有收放通孔，所述收放通孔上设置有收放启闭件，所述收放启闭件包括第一启闭门5、第二启闭门6和启闭动力件，所述第一启闭门5一侧边通过第一铰接轴铰接在所述收放通孔一侧边上，所述第二启闭门6通过所述第二铰接轴铰接在所述收放通孔另一侧边上。所述第一启闭门5和所述第二启闭门6同时关闭时能够将所述收放通孔封闭。所述启闭动力件包括启闭电机、启闭蜗杆和启闭蜗轮，所述启闭电机为防水电机，所述启闭电机设置在所述后部端盖4内，两个所述启闭蜗轮逐一对应套装在所述第一铰接轴和所述第二铰接轴上，所述启闭蜗杆设置在所述启闭电机的转轴上，并且所述启闭蜗杆与所述启闭蜗轮啮合。以控制所述第一启闭门5和所述第二启闭门6同时打开和关闭。所述后部端盖4呈圆弧壳状，所述后部端盖4连接在所述中部容置管3另一端口上。作为一种选择，所述后部端盖4呈密封壳状，所述后部端盖4内用于安装电气元件30，以便于通讯。

所述封闭控制管1呈圆弧板状，所述封闭控制管1半径小于所述中部容置管3半径，所述封闭控制管1固定设置在所述中部容置管3侧壁上，并且所述封闭控制管1一端与所述中部容纳腔一端做密封圆弧处理，同时所述封闭控制管1另一端与所述中部容纳腔另一端做密封圆弧处理，以降低水中滑翔过程中水流阻力。所述封闭控制管1外侧壁上对称设置有两个滑翔翼7。

所述配重调整件包括调节油箱8、调节输油管和调节油囊9，所述调节油箱8固定设置在所述封闭控制管1内，所述调节油箱8上设置有输油泵，所述输油泵能够通过所述调节输油管向所述调节油囊9输送或者抽取油，以调节所述提升航行稳定性的水下机器人推进系统的首部和尾部浮力，以上浮滑翔或者俯冲滑翔。所述调节油囊9固定嵌装在所述调整固定架上，所述调节油囊9通过泵油和抽油以改变上浮力。

所述电源件包括滑轨10、移动电源11和移动微型电机，所述滑轨10设置在所述中部容置管3上，所述移动电源11设置在所述滑轨10上，所述移动微型电机设置在所述移动电源11上。两个所述滑轨10相互平行设置在所述封闭控制管1内的所述中部容置管3上，并且所述滑轨10轴线与所述中部容置管3轴线平行。所述移动电源11上设置有滑动槽，所述移动电源11通过所述滑动槽设置在所述滑轨10上，使得所述移动电源11能够通过所述滑动槽在所述滑轨10上轴向往复滑动。所述移动微型电机设置在所述移动电源11上，所述移动微型电机的转轴上固定套装有主动轮，所述主动轮与所述滑轨10上的第一齿牙啮合，以推动所述移动电源11在所述滑轨10上沿轴向移动。以调整所述提升航行稳定性的水下机器人推进系统首端和尾端配重。所述中部容置管3内其他空间用于安装控制电气元件30、通讯电气元件30和储电电源元件。

所述释放回收件包括主机释放回收件和僚机释放回收件，所述主机释放回收件和所述僚机释放回收件均设置在所述中部容置管3上。所述主机释放回收件包括第一铁芯和第一磁力线圈，所述第一铁芯一端竖直固定设置在所述中部容置管3内壁上，所述第一铁芯另一端面上设置有第二齿牙，所述第一磁力线圈固定套装在所述第一铁芯上。当所述第一磁力线圈通入直流电产生磁场时将对所述蛇形机动件产生吸引力，以将所述蛇形机动件回收吸附附着在所述中部容置管3预定位置处。当所述第一磁力线圈停止通入直流电时将释放所述蛇形机动件。

所述僚机释放回收件包括左侧僚机释放回收件和右侧僚机释放回收件13，所述左侧僚机释放回收件和所述右侧僚机释放回收件13均设置在所述中部容置管3上，并且所述左侧僚机释放回收件与所述第一启闭门5位置对应，所述右侧僚机释放回收件13与所述第二启闭门6位置对应。所述左侧僚机释放回收件包括收放传动杆14、收放动力件和抓取调整件，所述收放传动杆14和所述收放动力件均设置在所述中部容置管3上，所述抓取调整件设置在所述收放传动杆14上。所述收放传动杆14呈圆弧状，所述收放传动杆14外侧面圆弧半径与所述中部容置管3内侧面半径相同，所述收放传动杆14沿着所述中部容置管3内侧面嵌装在滑动轨内。所述滑动轨呈矩形槽状，所述滑动轨槽深不小于所述收放传动杆14厚度，所述滑动轨槽宽不小于所述收放传动杆14宽度。多个所述滑动轨沿着所述中部容置管3内壁周向均匀分布。以为所述收放传动杆14沿着所述中部容置管3内壁周向运动提供支撑。所述收放动力件包括收放电机15和收放齿轮，所述收放电机15固定设置在所述封闭控制管1内的所述中部容置管3上，并且所述收放电机15的转轴贯穿入所述中部容置管3，所述收放齿轮固定设置在所述收放电机15的转轴上，并且所述收放齿轮与所述收放传动杆14侧边上的第三齿牙啮合。进而使得所述收放电机15通过所述收放齿轮带动所述收放传动杆14沿着所述中部容置管3内壁周向移动。

所述抓取调整件包括抓取调整管17、第二铁芯18和第二磁力线圈19，所述抓取调整管17两端面封闭，所述抓取调整管17外壁周向均匀分布设置有第四齿牙20，所述抓取调整管17固定设置在所述收放传动杆14一端上，并且所述抓取调整管17轴线与所述中部容置管3轴线平行。所述第二铁芯18呈矩形块状，所述第二铁芯18厚度小于所述抓取调整管17半径，所述第二铁芯18一端固定设置在所述抓取调整管17内壁上，五个所述第二铁芯18在所述抓取调整管17内壁周向均匀分布。所述第二磁力线圈19固定套装在所述第二铁芯18上，五个所述第二磁力线圈19与五个所述第二铁芯18逐一对应。并且五个所述第二磁力线圈19相互并联，进而能够分别向所述第二磁力线圈19通入直流电。通过向所述第二磁力线圈19通入直流电产生磁场以吸引抓取所述蛇形机动件，并且通过改变通入五个所述第二磁力线圈19直流电顺序，以控制所述蛇形机动件周向滚动调整位置后收置在所述中部容置管3内。所述右侧僚机释放回收件13与所述左侧僚机释放回收件结构相同。

所述蛇形机动件包括第一蛇形机器人31和第二蛇形机器人32，所述第一蛇形机器人31和所述第二蛇形机器人32均设置在所述释放回收件上。所述第一蛇形机器人31包括探测舱21、动力舱22、中控舱23、尾舱和转向机构25，四个所述转向机构25以次将所述探测舱21、所述动力舱22、所述中控舱23和所述尾舱(图中未示出)依次逐个连接。所述探测舱21、所述动力舱22、所述中控舱23和所述尾舱的外壳上均固定套装有齿轮环26，所述齿轮环26为金属材质，所述齿轮环26能够分别与所述第二齿牙和所述第四齿牙20啮合。由于所述探测舱21、所述动力舱22、所述中控舱23、所述尾舱和所述转向机构25均采用现有技术，在此不再赘述。所述探测舱21上设置有舱侧螺旋桨推进器27，所述舱侧螺旋桨推进器27轴线与所述探测舱21轴线平行。所述动力舱22上设置有螺旋桨横向推进器28和螺旋桨竖向推进器29，所述螺旋桨横向推进器28能够对所述动力舱22施加横向推动力，以使所述第一蛇形机器人31横向位移，所述螺旋桨竖向推进器29能够对所述动力舱22施加竖向推动力，以使所述第一蛇形机器人31竖向位移。所述第二蛇形机器人32与所述第一蛇形机器人31结构相同，所述第二蛇形机器人32设置有两个，两个所述第二蛇形机器人32与所述左侧僚机释放回收件和所述右侧僚机释放回收件13逐一对应。

所述提升航行稳定性的水下机器人推进系统的控制方法：

1)将第一蛇形机器人31吸附在所述主机释放回收件上，将两个所述第二蛇形机器人32逐一对应吸附在所述左侧僚机释放回收件和所述右侧僚机释放回收件13上，关闭所述第一启闭门5和第二启闭门6；将所述提升航行稳定性的水下机器人推进系统距离目的地远距离投放入海水中；

2)所述提升航行稳定性的水下机器人推进系统通过所述配重调整件和所述电源件实现在海水中上浮和下沉，直至滑翔至目的地附近；

3)开启所述第一启闭门5和第二启闭门6，向第二磁力线圈19通入直流电，并且通过所述收放动力件向所述收放传动杆14一端移动，所述收放传动杆14通过所述抓取调整管17带动一个所述第二蛇形机器人32向下移动，以使一个所述第二蛇形机器人32从所述第一蛇形机器人31和另一个所述第二蛇形机器人32中分离；

4)从所述抓取调整管17内由上至下依次向所述第二磁力线圈19通入和停止通入直流电，使一个所述第二蛇形机器人32通过所述齿轮环26和所述第四齿牙20围绕所述抓取调整管17轴线周向滚动，最终使一个所述第二蛇形机器人32从第一蛇形机器人31和另一个所述第一蛇形机器人31中完全分离；停止向所述第二磁力线圈19中通入直流电，一个所述第二蛇形机器人32与所述抓取调整管17脱离；

5)通过所述右侧僚机释放回收件13将另一个所述第一蛇形机器人31从所述中部容置管3内释放出；

6)当两个所述第二蛇形机器人32先后释放后，所述第一蛇形机器人31自动从所述主机释放回收件上脱离；

7)先后释放的所述第一蛇形机器人31和第二蛇形机器人32按照指令，组成编队执行任务；

8)所述第一蛇形机器人31和第二蛇形机器人32将侦测的信息传输至所述滑翔件上；

9)所述滑翔件作为中继平台将信息实时存储起来，并且根据预定程序上浮至水面将信息及时发送至地面上的指挥中心，同时接收由地面上的指挥中心发出的进一步行动的信息；

10)所述滑翔件根据指令下潜至合适位置与所述第一蛇形机器人31和所述第二蛇形机器人32取得通讯，并且根据程序进一步控制所述第一蛇形机器人31和所述第二蛇形机器人32继续执行新的任务；

11)待蛇形机器人执行完任务后，所述第一蛇形机器人31游至所述中部容置管3下部，然后通过所述螺旋桨竖向推进器29竖直推入所述中部容置管3内，并且被所述第一磁力线圈吸附在所述第一铁芯上，并且所述第二齿牙与所述第一蛇形机器人31的齿轮环26啮合；

12)所述收放传动杆14带着所述抓取调整管17沿逆时针转动预定距离，并且向最下侧的所述第二磁力线圈19通入直流电，一个所述第二蛇形机器人32游至所述中部容置管3下部，然后通过所述螺旋桨竖向推进器29竖直向上移动，直至所述第二蛇形机器人32的齿轮环26与所述第四齿牙20啮合；

13)对多个所述第二磁力线圈19沿逆时针方向从最下方到最上方的第二磁力线圈19先后通入和停止通入直流电，使得所述抓取调整管17内的磁力围绕所述抓取调整管17逆时针方向从最下方向最上方逐段转移；进而带动所述齿轮环26围绕所述抓取调整管17轴线沿逆时针方向转动至预定位置；

14)通过所述收放动力件带动所述收放传动杆14沿顺时针转动，此时所述收放传动杆14通过所述抓取调整管17带动一个所述第二蛇形机器人32装入所述中部容置管3内，并且使一个所述第二蛇形机器人32与所述第一蛇形机器人31装填牢固(第一蛇形机器人31的一个舱侧螺旋桨推进器27轴线与一个所述第二蛇形机器人32的一个舱侧螺旋桨推进器27轴线重合)；

15)按照步骤12)-14)将另一个蛇形机器人装入所述中部容置管3内，并且使另一个所述第二蛇形机器人32与所述第一蛇形机器人31装填牢固(第一蛇形机器人31的另一个舱侧螺旋桨推进器27轴线与另一个所述第二蛇形机器人32的一个舱侧螺旋桨推进器27轴线重合；另一个所述第二蛇形机器人32的另一个舱侧螺旋桨推进器27轴线与一个所述第二蛇形机器人32的另一个舱侧螺旋桨推进器27轴线重合)；

16)关闭所述第一启闭门5和第二启闭门6，所述第一蛇形机器人31和两个所述第二蛇形机器人32通过周向的相互挤压力稳固在所述中部容置管3内；停止向第一磁力线圈和第二磁力线圈19通入电流，以节省能量消耗；

17)控制所述滑翔件以滑翔模式返航。

由上所述，本发明提升航行稳定性的水下机器人推进系统设置了滑翔件、释放回收件和蛇形机动件，所述蛇形机动件通过所述释放回收件容置在所述滑翔件内，远距离投放入海中，通过滑翔件远距离隐蔽性滑翔至目的地处，然后通过所述释放回收件将蛇形机动件释放出滑翔件外，蛇形机动件按照指令编队后协同执行任务；待蛇形机动件执行完毕任务后，再次通过所述释放回收件容置在所述滑翔件内返航；有效满足了长时间、远距离的隐蔽性航行需要，有效提高了任务执行效率。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种提升航行稳定性的水下机器人推进系统，其特征在于，包括：

滑翔件，其包括滑翔容置管、封闭控制管、配重调整件和电源件，所述封闭控制管设置在所述滑翔容置管上，所述配重调整件和所述电源件在所述封闭控制管内以调整所述滑翔容置管首部和尾部浮力；

释放回收件，其设置在所述滑翔件上，其包括主机释放回收件和僚机释放回收件，所述主机释放回收件和所述僚机释放回收件均设置在所述滑翔容置管上；

蛇形机动件，其设置在所述释放回收件上，其包括第一蛇形机器人和第二蛇形机器人，所述第一蛇形机器人容置在所述主机释放回收件上，所述第二蛇形机器人容置在所述僚机释放回收件上；

其中：所述第一蛇形机器人和所述第二蛇形机器人被容置在所述滑翔容置管内远距离投放入海水中，以水中滑翔推进系统模式游至目的地后，将所述第一蛇形机器人和所述第二蛇形机器人释放并且编队，以水下蛇形机动推进系统模式执行任务；

其中，所述滑翔容置管包括前部端盖、中部容置管和后部端盖，所述前部端盖贯通连接在所述中部容置管一端口上，所述前部端盖内设置有调整固定架；所述中部容置管侧壁上开设有收放通孔，所述收放通孔上设置有收放启闭件，所述收放启闭件包括第一启闭门、第二启闭门和启闭动力件，所述第一启闭门通过第一铰接轴铰接在所述收放通孔上，所述第二启闭门通过第二铰接轴铰接在所述收放通孔上；所述启闭动力件包括启闭电机、启闭蜗杆和启闭蜗轮，所述启闭电机设置在所述后部端盖内，所述启闭蜗轮套装在所述第一铰接轴和所述第二铰接轴上，所述启闭蜗杆设置在所述启闭电机的转轴上，并且所述启闭蜗杆与所述启闭蜗轮啮合。

2.根据权利要求1所述的提升航行稳定性的水下机器人推进系统，其特征在于，所述封闭控制管呈圆弧板状，所述封闭控制管固定设置在所述中部容置管侧壁上，并且所述封闭控制管一端与所述中部容纳腔一端做密封圆弧处理，同时所述封闭控制管另一端与所述中部容纳腔另一端做密封圆弧处理；所述封闭控制管外侧壁上对称设置有两个滑翔翼。

3.根据权利要求2所述的提升航行稳定性的水下机器人推进系统，其特征在于，所述配重调整件包括调节油箱、调节输油管和调节油囊，所述调节油箱设置在所述封闭控制管内，所述调节油箱上设置有输油泵，所述输油泵能够通过所述调节输油管向所述调节油囊输送或者抽取油，所述调节油囊设置在所述调整固定架上。

4.根据权利要求3所述的提升航行稳定性的水下机器人推进系统，其特征在于，所述电源件包括滑轨、移动电源和移动微型电机，多个所述滑轨相互平行设置在所述封闭控制管内的所述中部容置管上，所述移动电源通过其上设置的滑动槽设置在所述滑轨上，所述移动微型电机设置在所述移动电源上，所述移动微型电机的转轴上的主动轮与所述滑轨上的第一齿牙啮合。

5.根据权利要求4所述的提升航行稳定性的水下机器人推进系统，其特征在于，所述主机释放回收件包括第一铁芯和第一磁力线圈，所述第一铁芯一端竖直设置在所述中部容置管内，所述第一铁芯另一端面上设置有第二齿牙，所述第一磁力线圈固定套装在所述第一铁芯上。

6.根据权利要求5所述的提升航行稳定性的水下机器人推进系统，其特征在于，所述僚机释放回收件包括左侧僚机释放回收件和右侧僚机释放回收件，所述左侧僚机释放回收件和所述右侧僚机释放回收件均设置在所述中部容置管上，并且所述左侧僚机释放回收件与所述第一启闭门位置对应，所述右侧僚机释放回收件与所述第二启闭门位置对应；所述左侧僚机释放回收件包括收放传动杆、收放动力件和抓取调整件，所述收放传动杆沿着所述中部容置管内侧面嵌装在滑动轨内，所述滑动轨呈矩形槽状，多个所述滑动轨沿着所述中部容置管内壁周向分布；所述收放动力件包括收放电机和收放齿轮，所述收放电机设置在所述封闭控制管内的所述中部容置管上，并且所述收放电机的转轴贯穿入所述中部容置管，所述收放齿轮设置在所述收放电机的转轴上，并且所述收放齿轮与所述收放传动杆侧边上的第三齿牙啮合。

7.根据权利要求6所述的提升航行稳定性的水下机器人推进系统，其特征在于，所述抓取调整件包括抓取调整管、第二铁芯和第二磁力线圈，所述抓取调整管外壁周向设置有第四齿牙，所述抓取调整管设置在所述收放传动杆一端上，所述第二铁芯一端设置在所述抓取调整管内壁上，多个所述第二铁芯在所述抓取调整管内壁周向分布；所述第二磁力线圈套装在所述第二铁芯上，多个所述第二磁力线圈与多个所述第二铁芯逐一对应，并且多个所述第二磁力线圈相互之间并联；所述右侧僚机释放回收件与所述左侧僚机释放回收件结构相同。

8.根据权利要求7所述的提升航行稳定性的水下机器人推进系统，其特征在于，所述第一蛇形机器人包括探测舱、动力舱、中控舱、尾舱和转向机构，四个所述转向机构以次将所述探测舱、所述动力舱、所述中控舱和所述尾舱依次逐个连接；所述探测舱、所述动力舱、所述中控舱和所述尾舱的外壳上均固定套装有齿轮环；所述探测舱上设置有舱侧螺旋桨推进器，所述动力舱上设置有螺旋桨横向推进器和螺旋桨竖向推进器；所述第二蛇形机器人与所述第一蛇形机器人结构相同，所述第二蛇形机器人设置有两个，两个所述第二蛇形机器人与所述左侧僚机释放回收件和所述右侧僚机释放回收件逐一对应。

9.根据权利要求1-8任一项所述的提升航行稳定性的水下机器人推进系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将提升航行稳定性的水下机器人推进系统距离目的地远距离投放入海水中；

2)通过配重调整件和电源件在海水中上浮和下沉，直至滑翔至目的地附近；

3)开启第一启闭门和第二启闭门，向第二磁力线圈通入直流电，并且通过收放动力件向收放传动杆一端移动，收放传动杆通过抓取调整管带动一个第二蛇形机器人向下移动，以使一个第二蛇形机器人从第一蛇形机器人和另一个第二蛇形机器人中分离；

4)从抓取调整管内由上至下依次向第二磁力线圈通入和停止通入直流电，使一个第二蛇形机器人通过齿轮环和第四齿牙围绕抓取调整管轴线周向滚动，最终使一个第二蛇形机器人从第一蛇形机器人和另一个第一蛇形机器人中完全分离；停止向第二磁力线圈中通入直流电，一个第二蛇形机器人与抓取调整管脱离；

5)通过右侧僚机释放回收件将另一个第一蛇形机器人从中部容置管内释放出；

6)当两个第二蛇形机器人先后释放后，第一蛇形机器人自动从主机释放回收件上脱离；

7)先后释放的第一蛇形机器人和第二蛇形机器人按照指令，组成编队执行任务；

8)第一蛇形机器人和第二蛇形机器人将侦测的信息传输至滑翔件上；

9)滑翔件作为中继平台将信息实时存储起来，并且根据预定程序上浮至水面将信息及时发送至地面上的指挥中心，同时接收由地面上的指挥中心发出的进一步行动的信息；

10)滑翔件根据指令下潜至合适位置与第一蛇形机器人和第二蛇形机器人取得通讯，并且根据程序进一步控制第一蛇形机器人和第二蛇形机器人继续执行新的任务；

11)待蛇形机器人执行完任务后，第一蛇形机器人游至中部容置管下部，然后通过螺旋桨竖向推进器竖直推入中部容置管内，并且被第一磁力线圈吸附在第一铁芯上，并且第二齿牙与第一蛇形机器人的齿轮环啮合；

12)收放传动杆带着抓取调整管沿逆时针转动预定距离，并且向最下侧的第二磁力线圈通入直流电，一个第二蛇形机器人游至中部容置管下部，然后通过螺旋桨竖向推进器竖直向上移动，直至第二蛇形机器人的齿轮环与第四齿牙啮合；

13)对多个第二磁力线圈沿逆时针方向从最下方到最上方的第二磁力线圈先后通入和停止通入直流电，使得抓取调整管内的磁力围绕抓取调整管逆时针方向从最下方向最上方逐段转移；进而带动齿轮环围绕抓取调整管轴线沿逆时针方向转动至预定位置；

14)通过收放动力件带动收放传动杆沿顺时针转动，此时收放传动杆通过抓取调整管带动一个第二蛇形机器人装入中部容置管内，并且使一个第二蛇形机器人与第一蛇形机器人装填牢固；

15)按照步骤12)-14)将另一个蛇形机器人装入中部容置管内，并且使另一个第二蛇形机器人与第一蛇形机器人装填牢固；

16)关闭第一启闭门和第二启闭门，第一蛇形机器人和两个第二蛇形机器人通过周向的相互挤压力稳固在中部容置管内；停止向第一磁力线圈和第二磁力线圈通入电流，以节省能量消耗；

17)控制滑翔件以滑翔模式返航。