CN116618279B - 一种水下模拟敲击装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种水下模拟敲击装置及其使用方法，其中水下模拟敲击装置包括：电气机构和执行机构，电气机构用于控制执行机构进行敲击运动。执行机构包括：电机和摇臂连杆结构。电机用于驱动，电机的磁铁和轴承采用防腐蚀材质，内部采用树脂灌封，焊线接头部分采用树脂封装。摇臂连杆结构包括依次连接的摇臂、连杆和沿直线移动的推杆，推杆远离连杆的一端设有敲击头，电机的输出轴通过摇臂和连杆带动推杆往复直线运动。电气机构包括电子控制模块，电子控制模块与电机信号连接以控制电机的驱动方式，电气机构外部盖设有防水密封盒。本申请用于解决现有的水下模拟敲击装置存在防水性能较差的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及水下探测及救援试验装置技术领域，具体涉及一种水下模拟敲击装置及其使用方法。
背景技术
随着近年来自然灾害、安全事故频发，时有发生人员和交通工具落水的意外事件，在浅水区域可以通过人工救援的方式施救，在深水区域和情况复杂的水域很难通过人工进行救援。随着对落水救援的要求在不断提高，使用机器人进行落水救援是目前的新趋势，在救援机器人的测试和研发过程中，需要在水下模拟人敲击物体的声音，救援机器人再通过敲击声对发声处进行定位，以便实施救援。在试验过程中，需要将水下模拟敲击装置长期放在水中，水容易进入水下模拟敲击装置内部造成腐蚀、短路等问题，导致水下模拟敲击装置损坏。
发明内容
本申请要解决：现有的水下模拟敲击装置存在防水性能较差的技术问题。从而提供一种水下模拟敲击装置及其使用方法。
为解决上述技术问题，本申请的技术方案如下：一种水下模拟敲击装置，包括：电气机构和执行机构，所述电气机构用于控制所述执行机构进行敲击运动；所述执行机构包括：
电机，用于驱动，所述电机的磁铁和轴承采用防腐蚀材质，内部采用树脂灌封，焊线接头部分采用树脂封装；
摇臂连杆结构，包括依次连接的摇臂、连杆和沿直线移动的推杆，所述推杆远离所述连杆的一端设有敲击头，所述电机的输出轴通过所述摇臂和所述连杆带动所述推杆往复直线运动；
所述电气机构包括电子控制模块，所述电子控制模块与所述电机信号连接以控制所述电机的驱动方式，所述电气机构外部盖设有防水密封盒。
优选地，所述电气机构还包括：
电源，用于为所述电子控制模块和所述电机提供电力，所述电源通过防水线缆与所述电机电性连接；
连接器，所述电子控制模块通过所述连接器与所述电机电性连接。
优选地，所述电源设置在所述防水密封盒内部，所述连接器的一端伸出所述防水密封盒与所述电机电性连接，所述连接器伸出一端的四周灌封树脂胶。
优选地，所述电子控制模块为MCU控制系统。
优选地，所述电子控制模块通过PA4端口发送PWM波电调控制信号至所述电机以控制所述电机的转动模式。
优选地，在所述电子控制模块内植入多种控制程序以实现所述电机多种状态的转动模式。
优选地，还包括底板，所述电气机构和所述执行机构设置在所述底板的平面上；
所述防水密封盒通过紧固件固定在所述底板上，所述防水密封盒内部采用树脂灌封，所述防水密封盒与所述底板的连接处设有密封条并涂抹防水胶。
优选地，所述底板采用3mm不锈钢材料，所述防水密封盒采用壁厚12mm的高强度铝合金6061-T6材料。
优选地，所述电子控制模块内部预设有控制程序，所述电子控制模块通过预设的控制程序向所述电机随机发送控制信号，以控制所述电机驱动所述摇臂连杆结构进行多种不同的敲击模式。
此外，还提供了一种上述水下模拟敲击装置的使用方法，包括以下步骤：
将水下模拟敲击装置投放到水中，电源通过电压转换后给电子控制模块供电；
电子控制模块进行上电初始化自检；
在电子控制模块内部预先设定控制程序，使电机转速在20-80rpm之间，使电子控制模块随机生成PWM波电调控制信号并通过PA4端口发送给电机；
电机根据随机接收到的PWM波电调控制信号进行对应的转动模式，驱动摇臂连杆结构随机生成三种敲击模式，其中第一种模式：连续敲三下，间隔3秒后继续敲击；第二种模式：先敲一下，间隔1秒，再敲两下；第三种模式：在5秒之内随机敲三下；
循环往复直至结束工作。
本申请技术方案，具有如下优点：
1、在本申请提供的水下模拟敲击装置中，通过电子控制模块控制电机转动，电机的输出轴通过摇臂和连杆带动推杆往复直线运动，使得推杆一端的敲击头对物体持续敲击，救援机器人再通过敲击声进行定位，从而测得救援机器人对声音的定位性能。电机采用了防腐蚀的磁铁和轴承，内部采用树脂灌封，焊线接头部分采用树脂封装，提高了电机的防水和防腐蚀性能，使得电机可以在水下长时间稳定工作，进而有助于延长救援机器人的测试时间。在电气机构外部盖设密封盒，防止水进入电气机构导致腐蚀、短路等问题，提高了电气机构的防水性和水下工作的稳定性。
2、在本申请提供的水下模拟敲击装置中，电源、连接器和电子控制模块共同配合以实现电机的多种转动模式，使敲击头实现多种敲击模式，救援机器人根据不同的敲击声进行识别定位，可以测试救援机器人对不同敲击声的识别定位性能，有助于对救援机器人进行更深入的研究和改进。
3、在本申请提供的水下模拟敲击装置的使用方法中，电源通过电压转换后给电子控制模块供电，电子控制模块进行上电初始化自检，通过内部预先设定的程序随机生成PWM波电调控制信号并通过PA4端口发送给电机，电机根据接收到的不同的PWM波电调控制信号进行不同的转动模式，驱动摇臂连杆结构以多种运动模拟进行敲击，发出多种不同的声音，可以测试救援机器人对不同敲击声的识别定位性能，有助于对救援机器人进行更深入的研究和改进。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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为本申请实施例中的水下模拟敲击装置的整体结构示意图；
图2为本申请实施例中的执行机构的结构示意图；
图3为本申请实施例中的电气机构的结构示意图；
图4为本申请实施例中的电子控制模块的系统框图。
附图标记说明：1、电机；2、摇臂；3、推杆；4、敲击头；5、底板；6、密封盒；7、电子控制模块；8、电源；9、连接器。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例1
本实施例提供的一种水下模拟敲击装置，如图1-图3所示，包括：电气机构和执行机构，电气机构用于控制执行机构进行敲击运动。
执行机构包括：电机1和摇臂连杆结构，电机1用于驱动，提供电力。电机1的磁铁和轴承采用防腐蚀材质，电机1内部采用树脂灌封，焊线接头部分采用树脂封装。
摇臂连杆结构包括依次连接的摇臂2、连杆和沿直线移动的推杆3，电机1的输出轴与摇臂2的一端连接，摇臂2的另一端与连杆一端转动连接，连杆另一端与推杆3一端转动连接，推杆3远离连杆的一端设有敲击头4，敲击头4采用高强度合金材料制作，电机1的输出轴带动摇臂2转动，摇臂2通过连杆带动推杆3往复直线运动。推杆3一端的敲击头4对物体进行敲击发出声音。
电气机构包括电子控制模块7，电子控制模块7与电机1信号连接以控制电机1的驱动方式，电气机构外部盖设有防水密封盒6。
在本实施例提供的水下模拟敲击装置中，通过电子控制模块7控制电机1转动，电机1的输出轴通过摇臂2和连杆带动推杆3往复直线运动，使得推杆3一端的敲击头4对物体持续敲击，救援机器人再通过敲击声进行定位，从而测得救援机器人对声音的定位性能。电机1采用了防腐蚀的磁铁和轴承，内部采用树脂灌封，焊线接头部分采用树脂封装，提高了电机1的防水和防腐蚀性能，使得电机1可以在水下长时间稳定工作，进而有助于延长救援机器人的测试时间。在电气机构外部盖设密封盒6，防止水进入电气机构导致腐蚀、短路等问题，提高了电气机构的防水性和水下工作的稳定性。
实施例2
本实施例作为实施例1的进一步改进，电气机构还包括：电源8和连接器9，电源8优选为锂电池组，电源8用于为电子控制模块7和电机1提供电力，电源8通过防水线缆与电机1电性连接。电子控制模块7通过连接器9与电机1电性连接。电源8设置在防水密封盒6内部，连接器9的一端伸出防水密封盒6与电机1电性连接，连接器9伸出一端的四周灌封树脂胶。电子控制模块7为MCU控制系统。电子控制模块7通过PA4端口发送PWM波电调控制信号至电机1以控制电机1的转动模式。在电子控制模块7内植入多种控制程序以实现电机1多种状态的转动模式。
在本实施例提供的水下模拟敲击装置的使用方法如下：将水下模拟敲击装置投放到水中，电源8通过电压转换后给电子控制模块7供电；电子控制模块7进行上电初始化自检；在电子控制模块7内部预先设定控制程序，使电机1转速在20-80rpm之间，使电子控制模块7随机生成PWM波电调控制信号并通过PA4端口发送给电机1；电机1根据随机接收到的PWM波电调控制信号进行对应的转动模式，驱动摇臂连杆结构随机生成三种敲击模式，其中第一种模式：连续敲三下，间隔3秒后继续敲击；第二种模式：先敲一下，间隔1秒，再敲两下；第三种模式：在5秒之内随机敲三下；循环往复直至拔出电机1驱动接口或电池电量不足后系统断电，结束工作。
在上述过程中，电源8、连接器9和电子控制模块7共同配合以实现电机1的多种转动模式，使敲击头4实现多种敲击模式，救援机器人根据不同的敲击声进行识别定位，可以测试救援机器人对不同敲击声的识别定位性能，有助于对救援机器人进行更深入的研究和改进。
实施例3
本实施例作为实施例2的进一步改进，本实施例的水下模拟敲击装置还包括底板5，电气机构和执行机构设置在底板5的同一个平面上。防水密封盒6通过紧固件固定在底板5上，防水密封盒6内部采用树脂灌封，防水密封盒6与底板5的连接处设有密封条并涂抹防水胶。底板5采用3mm不锈钢材料，防水密封盒6采用壁厚12mm的高强度铝合金6061-T6材料，以上的结构设计可确保装置至少达到300水深的防水要求，保证强度、刚度可以达到300米水下设计与试验的要求。电机1采用深水用无刷减速电机。
本实施例的水下模拟敲击装置的技术指标包括，外形尺寸：352*316*78mm（长*宽*高）；自重：大约6.5kg；连续工作时间：≥6小时；敲击频率：20-80次/分钟。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。
Claims (3)
1.一种水下模拟敲击装置，其特征在于，包括：电气机构和执行机构，所述电气机构用于控制所述执行机构进行敲击运动；所述执行机构包括：
电机（1），用于驱动，所述电机（1）的磁铁和轴承采用防腐蚀材质，内部采用树脂灌封，焊线接头部分采用树脂封装；
摇臂连杆结构，包括依次连接的摇臂（2）、连杆和沿直线移动的推杆（3），所述推杆（3）远离所述连杆的一端设有敲击头（4），所述电机（1）的输出轴通过所述摇臂（2）和所述连杆带动所述推杆（3）往复直线运动；
所述电气机构包括电子控制模块（7），所述电子控制模块（7）与所述电机（1）信号连接以控制所述电机（1）的驱动方式，所述电气机构的外部盖设有防水密封盒（6）；
所述电子控制模块（7）内部预设有控制程序，所述电子控制模块（7）通过预设的控制程序向所述电机（1）随机发送控制信号，以控制所述电机（1）驱动所述摇臂连杆结构进行多种不同的敲击模式，所述敲击模式包括有三种模式，第一种模式：所述敲击头（4）连续敲三下，间隔3秒后继续敲击；第二种模式：所述敲击头（4）敲一下，间隔1秒，再敲两下；第三种模式：所述敲击头（4）在5秒之内随机敲三下；
所述摇臂连杆结构根据所述电机（1）的转动模式获取相对应敲击模式，以使得救援机器人根据所述敲击模式下的敲击声进行识别定位，以测试所述救援机器人对不同敲击模式下的识别定位性能；
所述电气机构还包括：电源（8），用于为所述电子控制模块（7）和所述电机（1）提供电力，所述电源（8）通过防水线缆与所述电机（1）电性连接；连接器（9），所述电子控制模块（7）通过所述连接器（9）与所述电机（1）电性连接；
所述电源（8）设置在所述防水密封盒（6）内部，所述连接器（9）的一端伸出所述防水密封盒（6）与所述电机（1）电性连接，所述连接器（9）伸出一端的四周灌封树脂胶；
在所述电子控制模块（7）内植入多种控制程序以实现所述电机（1）多种状态的转动模式，所述电子控制模块（7）为MCU控制系统，所述电子控制模块（7）通过PA4端口发送PWM波电调控制信号至所述电机（1）以控制所述电机（1）的转动模式；
还包括底板（5），所述电气机构和所述执行机构设置在所述底板（5）的平面上；所述防水密封盒（6）通过紧固件固定在所述底板（5）上，所述防水密封盒（6）内部采用树脂灌封，所述防水密封盒（6）与所述底板（5）的连接处设有密封条并涂抹防水胶。
2.根据权利要求1所述的水下模拟敲击装置，其特征在于，所述底板（5）采用3mm不锈钢材料，所述防水密封盒（6）采用壁厚12mm的高强度铝合金6061-T6材料。
3.一种上述权利要求1或2所述的水下模拟敲击装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
将水下模拟敲击装置投放到水中，电源（8）通过电压转换后给电子控制模块（7）供电；
电子控制模块（7）进行上电初始化自检；
在电子控制模块（7）内部预先设定控制程序，使电机（1）转速在20-80rpm之间，使电子控制模块（7）随机生成PWM波电调控制信号并通过PA4端口发送给电机（1）；
电机（1）根据随机接收到的PWM波电调控制信号进行对应的转动模式，驱动摇臂连杆结构随机生成三种敲击模式，其中第一种模式：连续敲三下，间隔3秒后继续敲击；第二种模式：先敲一下，间隔1秒，再敲两下；第三种模式：在5秒之内随机敲三下；
循环往复直至结束工作。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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