CN115107973A - 一种混合动力驱动的水下机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种混合动力驱动的水下机器人，包括机器人本体和投放回收装置，投放回收装置上开设有第一传动腔，第一传动腔内设有海水去除机构和电动收线盘，电动收线盘上设有线缆，线缆延伸至第一传动腔外，机器人本体固接于线缆一端；机器人本体上活动连接有尾鳍，机器人本体上还设有加速机构，机器人本体内开设有第二传动腔，第二传动腔内设有用于驱动尾鳍和加速机构的驱动机构，驱动机构可以单独驱动尾鳍或单独驱动加速机构。本发明能够针对不同的情况切换在两个前进模式中选择合适的前进模式，同时能够对线缆进行去除海水操作。

Description

一种混合动力驱动的水下机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种混合动力驱动的水下机器人。
背景技术
水下机器人，或叫遥控无人水下机器人，是一种利用自身搭载的仪器设备在水下进行人为操纵作业的潜水设备。现有的水下机器人前进方式较为单一，不能根据不同的水下状态选择合适的前进方式，且回收水下机器人的线缆通常无法进行去除海水操作，导致线缆和收线盘容易被海水腐蚀，缩短使用寿命。
发明内容
针对上述技术问题，本发明旨在提供一种混合动力驱动的水下机器人，为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案来实现：
一种混合动力驱动的水下机器人，包括机器人本体和投放回收装置，投放回收装置上开设有第一传动腔，第一传动腔内设有海水去除机构和电动收线盘，电动收线盘上设有线缆，线缆延伸至第一传动腔外，机器人本体固接于线缆一端；
机器人本体上活动连接有尾鳍，机器人本体上还设有加速机构，机器人本体内开设有第二传动腔，第二传动腔内设有用于驱动尾鳍和加速机构的驱动机构，驱动机构可以单独驱动尾鳍或单独驱动加速机构。
有益地，所述驱动机构包括电磁铁装置、支撑板、第一弹性件、永磁板、电机、永磁块、第一锥齿轮、导线圈、连接板、转杆、第一传动条、第二传动条以及滑动齿板；
电磁铁装置镶嵌于所述第二传动腔底壁，支撑板通过第一弹性件和第二传动腔底壁连接，永磁板固接于支撑板底壁，电机固接于支撑板顶壁，永磁块和第一锥齿轮均固接于电机上的动力输出轴上，动力输出轴上端开设有传动槽，导线圈和连接板均固接于第二传动腔后壁，导线圈和电磁铁装置电连接，永磁块位于导线圈内，连接板上开设有通孔，转杆穿过通孔，转杆转动连接于通孔内壁，转杆下端固接有传动块，所述传动块为棱柱形状，传动槽的形状和传动块的形状适配，第一传动条垂直固接于转杆上端，第二传动条垂直固接于第一传动条顶壁，滑动齿板滑动连接于第二传动腔顶壁，滑动齿板底壁开设有传动通道，第二传动条滑动连接于传动通道内壁；
所述加速机构包括固定板、第一转轮、第二锥齿轮以及两个螺旋桨机构，固定板固接于第二传动腔底壁，第一转轮转动连接于固定板上，第二锥齿轮固接于第一转轮上；
螺旋桨机构包括传动带、延伸板、第二转轮、转轴、轮毂以及桨叶，延伸板固接于机器人本体外壁，延伸板内开设有第三传动腔，转轴转动连接于第三传动腔侧壁，转轴一端延伸至延伸板外，第二转轮和轮毂均固接于转轴上，第二转轮通过传动带和第一转轮连接，桨叶固接于轮毂上；
所述尾鳍通过U形件转动连接于机器人本体上，U形件穿过第二传动腔，U形件上固接有第一直齿轮，滑动齿板和第一直齿轮啮合。
有益地，所述海水去除机构包括导向辊、第二弹性挤压滚柱、第一弹性挤压滚柱、第二直齿轮、第三直齿轮、风叶、电热网控制器以及电热网，导向辊、第二弹性挤压滚柱、第二直齿轮以及第三直齿轮均转动连接于第一传动腔后壁，第一弹性挤压滚柱固接于第二直齿轮上，风叶固接于第三直齿轮上，第二直齿轮和第三直齿轮啮合，电热网控制器固接于第一传动腔后壁，电热网固接于电热网控制器上，第二弹性挤压滚柱和第一弹性挤压滚柱对所述线缆进行夹持，线缆和导向辊相抵。
有益地，所述传动块为棱柱形状。
有益地，所述线缆为彩色材质。
有益地，所述第一弹性挤压滚柱和所述第二弹性挤压滚柱均为硅胶材质。
有益地，所述第一弹性挤压滚柱和所述第二弹性挤压滚柱均为海绵材质。
有益地，所述第一传动腔底壁固接有引流板，引流板顶壁为斜面状。
有益地，所述引流板为不锈钢材质。
本发明具有以下有益效果为：
能够通过控制电机上动力输出轴的转速，从而进行两个动力之间的切换，平时为尾鳍摆动模式，遇到突发情况需要加速时，动力输出轴加速旋转即可切换为加速模式，即两个桨叶旋转进行驱动，使本机器人本体平稳地前进，仅需一个动力源，即一个电机即可实现双模式切换，设计巧妙，实用性强。
通过第二弹性挤压滚柱和第一弹性挤压滚柱对线缆进行水分的挤干，同时使风叶转动吹出热风进一步对线缆进行海水的去除。防止湿润状态的线缆进入电动收线盘内，防止海水腐蚀线缆和电动收线盘内部。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明一种混合动力驱动的水下机器人的结构示意图；
图2是本发明图1中A处的放大图；
图3是本发明图2中B处的放大图；
图4是本发明图1中加速机构的俯视图；
图5是本发明图1中滑动齿板和第一直齿轮的俯视图。
附图标记：机器人本体1，投放回收装置2，电动收线盘3，尾鳍4，U形件5，第二传动腔6，电磁铁装置7，支撑板8，第一弹性件9，永磁板10，电机11，动力输出轴111，传动槽12，永磁块13，第一锥齿轮14，固定板15，第一转轮16，第二锥齿轮17，导线圈18，连接板19，通孔20，转杆21，传动块22，第一传动条23，第二传动条24，滑动齿板25，传动通道26，第一直齿轮27，传动带28，延伸板29，第三传动腔30，转轴31，第二转轮32，轮毂33，桨叶331，第一传动腔34，导向辊35，第二弹性挤压滚柱36，第一弹性挤压滚柱37，第二直齿轮38，第三直齿轮39，风叶40，电热网控制器41，电热网42，线缆43，引流板44。
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。
本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者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。此外，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-图5所示，一种混合动力驱动的水下机器人，包括机器人本体1和投放回收装置2，投放回收装置2上开设有第一传动腔34，第一传动腔34内设有海水去除机构和电动收线盘3，电动收线盘3上设有线缆43，线缆43延伸至第一传动腔34外，机器人本体1固接于线缆43一端；
机器人本体1上活动连接有尾鳍4，机器人本体1上还设有加速机构，机器人本体1内开设有第二传动腔6，第二传动腔6内设有用于驱动尾鳍4和加速机构的驱动机构，驱动机构可以单独驱动尾鳍4或单独驱动加速机构。
根据本发明的一种可选的实施方式中，所述驱动机构包括电磁铁装置7、支撑板8、第一弹性件9、永磁板10、电机11、永磁块13、第一锥齿轮14、导线圈18、连接板19、转杆21、第一传动条23、第二传动条24以及滑动齿板25；
电磁铁装置7镶嵌于所述第二传动腔6底壁，支撑板8通过第一弹性件9和第二传动腔6底壁连接，永磁板10固接于支撑板8底壁，电机11固接于支撑板8顶壁，永磁块13和第一锥齿轮14均固接于电机11上的动力输出轴111上，动力输出轴111上端开设有传动槽12，导线圈18和连接板19均固接于第二传动腔6后壁，导线圈18和电磁铁装置7电连接，永磁块13位于导线圈18内，连接板19上开设有通孔20，转杆21穿过通孔20，转杆21转动连接于通孔20内壁，转杆21下端固接有传动块22，传动槽12的形状和传动块22的形状适配，第一传动条23垂直固接于转杆21上端，第二传动条24垂直固接于第一传动条23顶壁，滑动齿板25滑动连接于第二传动腔6顶壁，滑动齿板25底壁开设有传动通道26，第二传动条24滑动连接于传动通道26内壁；
所述加速机构包括固定板15、第一转轮16、第二锥齿轮17以及两个螺旋桨机构，固定板15固接于第二传动腔6底壁，第一转轮16转动连接于固定板15上，第二锥齿轮17固接于第一转轮16上；
螺旋桨机构包括传动带28、延伸板29、第二转轮32、转轴31、轮毂33以及桨叶331，延伸板29固接于机器人本体1外壁，延伸板29内开设有第三传动腔30，转轴31转动连接于第三传动腔30侧壁，转轴31一端延伸至延伸板29外，第二转轮32和轮毂33均固接于转轴31上，第二转轮32通过传动带28和第一转轮16连接，桨叶331固接于轮毂33上；
所述尾鳍4通过U形件5转动连接于机器人本体1上，U形件5穿过第二传动腔6，U形件5上固接有第一直齿轮27，滑动齿板25和第一直齿轮27啮合。
实施过程：初始时，传动块22插入传动槽12内，机器人本体1需要在较为平静的水中缓慢前进时，启动电机11，动力输出轴111较为缓慢地转动，带动永磁块13和第一锥齿轮14缓慢转动，由于永磁块13转动较为缓慢，导线圈18产生电流为电磁铁装置7供电产生较小的磁力，该较小的磁力不足以使永磁板10和支撑板8克服第一弹性件9下移，传动块22仍然位于传动槽12内，动力输出轴111带动转杆21、第一传动条23以及第二传动条24转动，第二传动条24通过传动通道26带动滑动齿板25前后往复移动，从而带动第一直齿轮27、U形件5以及尾鳍4往复摆动，尾鳍4的摆动带动机器人本体1在水里缓慢前进，能够模仿鱼类的前进方式，适合机器人本体1缓慢平稳地前进，且尾鳍4前进不容易被海草等杂物阻碍。
当遇到突发情况，机器人本体1需要加速前进时，控制电机11上的动力输出轴111较为快速地转动，由于转速变快，导线圈18产生电流为电磁铁装置7供电产生较大的磁力，该较大的磁力使永磁板10和支撑板8克服第一弹性件9下移，传动块22脱离传动槽12，第一锥齿轮14和第二锥齿轮17啮合，第一锥齿轮14带动第二锥齿轮17转动，从而带动第一转轮16以及两个螺旋桨机构的传动带28、第二转轮32、转轴31、轮毂33以及桨叶331转动，从而使桨叶331推进机器人本体1加速前进，两个桨叶331使机器人本体1平稳地加速前进。
本机器人本体1外表设计为鱼的形状，呈现为流线形形状,不仅从鱼头到鱼尾的水流运动平稳，并且水动力学阻力很小，具有良好的水动学性能。
本实施例能够通过控制电机11上动力输出轴111的转速，从而进行两个动力之间的切换，平时为尾鳍4摆动模式，遇到突发情况需要加速时，动力输出轴111加速旋转即可切换为加速模式，即两个桨叶331旋转进行驱动，使本机器人本体1平稳地前进，仅需一个动力源，即一个电机11即可实现双模式切换，设计巧妙，实用性强。
根据本发明的一种可选的实施方式中，所述海水去除机构包括导向辊35、第二弹性挤压滚柱36、第一弹性挤压滚柱37、第二直齿轮38、第三直齿轮39、风叶40、电热网控制器41以及电热网42，导向辊35、第二弹性挤压滚柱36、第二直齿轮38以及第三直齿轮39均转动连接于第一传动腔34后壁，第一弹性挤压滚柱37固接于第二直齿轮38上，风叶40固接于第三直齿轮39上，第二直齿轮38和第三直齿轮39啮合，电热网控制器41固接于第一传动腔34后壁，电热网42固接于电热网控制器41上，第二弹性挤压滚柱36和第一弹性挤压滚柱37对所述线缆43进行夹持，线缆43和导向辊35相抵。
实施过程：当需要回收机器人本体1时，电动收线盘3对线缆43进行回收，线缆43，带动第二弹性挤压滚柱36和第一弹性挤压滚柱37转动，第二弹性挤压滚柱36和第一弹性挤压滚柱37对线缆43进行挤压使线缆43水分挤出，同时第一弹性挤压滚柱37带动第二直齿轮38、第三直齿轮39和风叶40转动，电热网控制器41控制电热网42发热，风叶40转动产生风，风吹向电热网42变为热风，热风烘干线缆43，防止湿润状态的线缆43进入电动收线盘3内，防止海水腐蚀线缆43和电动收线盘3内部。
本实施例通过第二弹性挤压滚柱36和第一弹性挤压滚柱37对线缆43进行水分的挤干，同时使风叶40转动吹出热风进一步对线缆43进行海水的去除。
根据本发明的一种可选的实施方式中，所述线缆43为彩色材质。方便用户观察机器人本体1的大致位置方向。
根据本发明的一种可选的实施方式中，所述第一弹性挤压滚柱37和所述第二弹性挤压滚柱36均为硅胶材质。
根据本发明的一种可选的实施方式中，所述第一弹性挤压滚柱37和所述第二弹性挤压滚柱36均为海绵材质。
根据本发明的一种可选的实施方式中，所述第一传动腔34底壁固接有引流板44，引流板44顶壁为斜面状。方便海水挤出后沿着斜面状的引流板44顶壁流至投放回收装置2外。
根据本发明的一种可选的实施方式中，所述引流板44为不锈钢材质。
本发明没有详细描述结构的部件、模块、机构以及装置等均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种混合动力驱动的水下机器人，其特征是，包括机器人本体(1)和投放回收装置(2)，投放回收装置(2)上开设有第一传动腔(34)，第一传动腔(34)内设有海水去除机构和电动收线盘(3)，电动收线盘(3)上设有线缆(43)，线缆(43)延伸至第一传动腔(34)外，机器人本体(1)固接于线缆(43)一端；
机器人本体(1)上活动连接有尾鳍(4)，机器人本体(1)上还设有加速机构，机器人本体(1)内开设有第二传动腔(6)，第二传动腔(6)内设有用于驱动尾鳍(4)和加速机构的驱动机构，驱动机构可以单独驱动尾鳍(4)或单独驱动加速机构。
2.根据权利要求1所述的一种混合动力驱动的水下机器人，其特征是，所述驱动机构包括电磁铁装置(7)、支撑板(8)、第一弹性件(9)、永磁板(10)、电机(11)、永磁块(13)、第一锥齿轮(14)、导线圈(18)、连接板(19)、转杆(21)、第一传动条(23)、第二传动条(24)以及滑动齿板(25)；
电磁铁装置(7)镶嵌于所述第二传动腔(6)底壁，支撑板(8)通过第一弹性件(9)和第二传动腔(6)底壁连接，永磁板(10)固接于支撑板(8)底壁，电机(11)固接于支撑板(8)顶壁，永磁块(13)和第一锥齿轮(14)均固接于电机(11)上的动力输出轴(111)上，动力输出轴(111)上端开设有传动槽(12)，导线圈(18)和连接板(19)均固接于第二传动腔(6)后壁，导线圈(18)和电磁铁装置(7)电连接，永磁块(13)位于导线圈(18)内，连接板(19)上开设有通孔(20)，转杆(21)穿过通孔(20)，转杆(21)转动连接于通孔(20)内壁，转杆(21)下端固接有传动块(22)，所述传动块(22)为棱柱形状，传动槽(12)的形状和传动块(22)的形状适配，第一传动条(23)垂直固接于转杆(21)上端，第二传动条(24)垂直固接于第一传动条(23)顶壁，滑动齿板(25)滑动连接于第二传动腔(6)顶壁，滑动齿板(25)底壁开设有传动通道(26)，第二传动条(24)滑动连接于传动通道(26)内壁；
所述加速机构包括固定板(15)、第一转轮(16)、第二锥齿轮(17)以及两个螺旋桨机构，固定板(15)固接于第二传动腔(6)底壁，第一转轮(16)转动连接于固定板(15)上，第二锥齿轮(17)固接于第一转轮(16)上；
螺旋桨机构包括传动带(28)、延伸板(29)、第二转轮(32)、转轴(31)、轮毂(33)以及桨叶(331)，延伸板(29)固接于机器人本体(1)外壁，延伸板(29)内开设有第三传动腔(30)，转轴(31)转动连接于第三传动腔(30)侧壁，转轴(31)一端延伸至延伸板(29)外，第二转轮(32)和轮毂(33)均固接于转轴(31)上，第二转轮(32)通过传动带(28)和第一转轮(16)连接，桨叶(331)固接于轮毂(33)上；
所述尾鳍(4)通过U形件(5)转动连接于机器人本体(1)上，U形件(5)穿过第二传动腔(6)，U形件(5)上固接有第一直齿轮(27)，滑动齿板(25)和第一直齿轮(27)啮合。
3.根据权利要求1所述的一种混合动力驱动的水下机器人，其特征是，所述海水去除机构包括导向辊(35)、第二弹性挤压滚柱(36)、第一弹性挤压滚柱(37)、第二直齿轮(38)、第三直齿轮(39)、风叶(40)、电热网控制器(41)以及电热网(42)，导向辊(35)、第二弹性挤压滚柱(36)、第二直齿轮(38)以及第三直齿轮(39)均转动连接于第一传动腔(34)后壁，第一弹性挤压滚柱(37)固接于第二直齿轮(38)上，风叶(40)固接于第三直齿轮(39)上，第二直齿轮(38)和第三直齿轮(39)啮合，电热网控制器(41)固接于第一传动腔(34)后壁，电热网(42)固接于电热网控制器(41)上，第二弹性挤压滚柱(36)和第一弹性挤压滚柱(37)对所述线缆(43)进行夹持，线缆(43)和导向辊(35)相抵。
4.根据权利要求3所述的一种混合动力驱动的水下机器人，其特征是，所述线缆(43)为彩色材质。
5.根据权利要求3所述的一种混合动力驱动的水下机器人，其特征是，所述第一弹性挤压滚柱(37)和所述第二弹性挤压滚柱(36)均为硅胶材质。
6.根据权利要求3所述的一种混合动力驱动的水下机器人，其特征是，所述第一弹性挤压滚柱(37)和所述第二弹性挤压滚柱(36)均为海绵材质。
7.根据权利要求3所述的一种混合动力驱动的水下机器人，其特征是，所述第一传动腔(34)底壁固接有引流板(44)，引流板(44)顶壁为斜面状。
8.根据权利要求7所述的一种混合动力驱动的水下机器人，其特征是，所述引流板(44)为不锈钢材质。
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