CN116946331A - 深水隧洞用大型声呐伸缩机构 - Google Patents

深水隧洞用大型声呐伸缩机构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及隧洞探测机器人技术领域，具体而言涉及深水隧洞用大型声呐伸缩机构，包括声呐、滑动框架、固定框架和驱动机构，其中，所述驱动机构的输出端与所述固定框架传动连接，能够驱动所述滑动框架沿所述固定框架直线往复滑动，使得所述滑动框架具有收缩至所述固定框架内的状态和伸出至所述固定框架外的状态；在声呐外侧套设滑动框架，在滑动框架外侧设置固定框架，在驱动机构的驱动下，使滑动框架在固定框架内滑动，并具有收缩至固定框架内的状态和伸出至固定框架外的状态，声呐不使用时，声呐可完全滑动至固定框架内，通过固定框架对声呐进行全面防护，使用声呐进行探测时，声呐伸出固定框架，可正常进行探测。

Description

深水隧洞用大型声呐伸缩机构
技术领域
本发明涉及隧洞探测机器人技术领域，具体而言涉及深水隧洞用大型声呐伸缩机构。
背景技术
水下机器人以及水下机器人配套设施是多种现代高技术及其系统集成的产物，例如，深水隧洞检测的水下机器人上会配有三维检测声呐，三维检测声呐可对深水隧洞进行三维模型扫描等工作，其换能器的位置处于中心部位，且其在工作中，中部不可被遮蔽，避免声波被遮挡影响探测精度。
而目前，为了三维检测声呐不被遮挡，三维检测声呐均采用固定安装的方式安装在水下机器人机体的外部，由于三维检测声呐不可被遮挡，因此，三维检测声呐无法设置防护机构，但在不使用三维检测声呐时，机器人在隧洞内行走的过程中，暴露在外部的声呐容易与隧洞内壁发生碰撞损坏，因此，亟需一种深水隧洞用大型声呐伸缩机构解决上述问题
发明内容
本发明提出一种深水隧洞用大型声呐伸缩机构，包括：
声呐；
滑动框架，被设置为圆筒状，套设固定在所述声呐外侧；
固定框架，被设置为圆筒状，用于与外部设备连接，并套设在所述滑动框架外侧，所述滑动框架滑动安装在所述固定框架内；
驱动机构，安装在所述滑动框架上；
其中，所述驱动机构的输出端与所述固定框架传动连接，能够驱动所述滑动框架沿所述固定框架直线往复滑动，使得所述滑动框架具有收缩至所述固定框架内的状态和伸出至所述固定框架外的状态。
优选的，所述滑动框架包括两个固定环和两个移动环，两个所述固定环套设固定在所述声呐伸出方向的一端，两个所述移动环套设固定在所述声呐收缩方向的一端，两个所述移动环滑动连接在所述固定框架上，所述滑动框架还包括有至少一个加固杆，两个所述固定环和两个所述移动环分别固定在所述加固杆的两端。
优选的，所述固定框架包括两个同轴布置的固定法兰，两个所述固定法兰之间至少固定有两个导向杆，两个所述移动环同时滑动连接在两个所述导向杆上。
优选的，两个所述移动环上均设有与所述导向杆数量相对应的直线轴承，两个所述移动环均通过所述直线轴承滑动连接在所述导向杆上。
优选的，两个所述固定法兰之间固定有两个对称布置的外接板，两个所述外接板上均固定有用于与外部设备连接的固定件。
优选的，两个所述固定法兰之间固定有十字板，所述十字板上安装有用于保护线缆的移动拖链。
优选的，所述驱动机构包括旋转执行器和齿轮，所述齿轮固定在所述旋转执行器的输出端，所述十字板的内侧面开设有安装槽，所述安装槽内固定有与所述齿轮啮合的齿条，通过所述齿轮、所述齿条将所述旋转执行器的旋转运动转换为直线运动。
优选的，所述旋转执行器的内部设有绝对值位置传感器，用于所述声呐全程运动位置的实时精确反馈。
优选的，所述旋转执行器的顶端固定有拖链固定板，所述移动拖链的活动端与所述拖链固定板固定连接。
优选的，位于所述声呐收缩方向一端端面的所述移动环上固定有旋转执行器安装架，所述旋转执行器安装在所述旋转执行器安装架上。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
通过在声呐外侧套设滑动框架，在声呐使用时，滑动框架对声呐进行一定的防护，同时，在滑动框架外侧设置固定框架，并在驱动机构的驱动下，使得滑动框架在固定框架内滑动，并具有收缩至固定框架内的状态和伸出至固定框架外的状态，在声呐不使用时，声呐可完全滑动至固定框架内，通过固定框架对声呐进行全面防护，在使用声呐进行探测时，声呐伸出固定框架，可正常进行探测。
附图说明
附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
图1是本发明所示的深水隧洞用大型声呐伸缩机构的结构示意图；
图2是本发明所示的深水隧洞用大型声呐伸缩机构中的滑动框架结构示意图；
图3是本发明所示的深水隧洞用大型声呐伸缩机构中的固定框架结构示意图；
图4是本发明所示的深水隧洞用大型声呐伸缩机构沿伸缩轴线方向的剖视图。
图中，10、声呐；20、滑动框架；21、固定环；22、移动环；221、直线轴承；23、加固杆；30、固定框架；301、安装槽；31、固定法兰；32、导向杆；33、外接板；34、十字板；35、固定件；40、驱动机构；41、旋转执行器；411、旋转执行器安装架；42、齿轮；43、齿条；44、拖链固定板；45、拖链。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
深水隧洞检测的水下机器人上配有的声呐10，可对深水隧洞进行三维模型扫描等工作，而由于声呐10不可被遮挡，声呐10均安装在水下机器人机体的外部，且无法安装防护机构，但在不使用声呐10时，随着水下机器人的移动，暴露在外部的声呐容易与隧洞内壁发生碰撞损坏。
结合图1-4所示，本发明提供一种深水隧洞用大型声呐伸缩机构，主要包括声呐10、滑动框架20、固定框架30和驱动机构40，固定框架30与机器人连接。
其中，滑动框架20被设置为圆筒状套设固定在声呐10外侧，固定框架30也被设置为圆筒状，用于与外部设备连接，并套设在滑动框架20外侧，滑动框架20滑动安装在固定框架30内，驱动机构40安装在滑动框架20上，能够驱动滑动框架20沿固定框架30直线往复滑动，使得滑动框架20具有收缩至固定框架30内的状态和伸出至固定框架30外的状态。
如此，在需要使用声呐10探测时，驱动机构40驱动滑动框架20沿固定框架30滑动，直至滑动框架20上安装的声呐10滑动至固定框架30外侧，声呐10可正常进行探测，在不使用声呐10时，驱动机构40驱动滑动框架20向固定框架30内滑动，直至声呐10完全收缩至固定框架30内侧，通过固定框架30对声呐10进行防护，避免水下机器人移动的过程中声呐10碰撞损坏。
结合图2所示，滑动框架20包括两个固定环21和两个移动环22，两个固定环21套设固定在声呐10伸出方向的一端，两个移动环22套设固定在声呐10收缩方向的一端，两个移动环22滑动连接在固定框架30上，通过套设在声呐10外侧的两个固定环21和两个移动环22，可对声呐10起到防护的作用，避免声呐10与隧洞内壁发生碰撞。
进一步的，滑动框架20还包括有至少一个加固杆23，两个固定环21和两个移动环22分别固定在加固杆23的两端，通过加固杆23将两个固定环21和两个移动环22相互连接，提高滑动框架20整体的牢固性，避免滑动框架20与隧洞内壁碰撞时发生变形。
结合图3所示，固定框架30包括两个同轴布置的固定法兰31，两个固定法兰31之间至少固定有两个导向杆32，两个移动环22同时滑动连接在两个导向杆32上，滑动框架20在固定框架30内滑动时，沿导向杆32进行滑动，通过导向杆32对滑动框架20的滑动进行导向，提高滑动框架20的滑动精度，进而提高滑动框架20内声呐10的移动精度。
进一步的，两个移动环22上均设有与导向杆32数量相对应的直线轴承221，两个移动环22均通过直线轴承221滑动连接在导向杆32上，有效降低滑动摩擦，通过直线轴承221和移动环22的滑动配合，提高声呐10的移动精度，使得声呐10可精确移动到指定位置，避免因声呐10位置不准确造成的检测精度降低。
结合图3和图4所示，两个固定法兰31之间固定有两个对称布置的外接板33，通过在两个固定法兰31之间设置的导向杆32和外接板33，使得固定框架30形成一个桶形，在声呐10不使用时，沿导向杆32完全滑动至固定框架30内侧，通过固定法兰31、导向杆32和外接板33可对声呐10进行防护，避免声呐10与隧洞内壁碰撞时发生损坏，两个外接板33上均固定有用于与外部设备连接的固定件35，固定框架30整体通过固定件35与机器人连接。
进一步的，两个固定法兰31之间固定有十字板34，十字板34上安装有用于保护线缆的移动拖链45，声呐10移动时被拖动线缆经由移动拖链45内部穿过，保证了运动中线缆的稳定性并对线缆起到物理防护的作用，提高线缆的使用寿命。
结合图2和图4所示，驱动机构40包括旋转执行器41和齿轮42，齿轮42固定在旋转执行器41的输出端，十字板34的内侧面开设有安装槽301，安装槽301内固定有与齿轮42啮合的齿条43，通过齿轮42、齿条43将旋转执行器41的旋转运动转换为直线运动，且安装槽301位于十字板34的内侧面，使得齿轮42、齿条43不易被隧洞中的杂质侵入，保证了运动的可靠性。
如此，由于齿轮42与安装槽301内的齿条43啮合，且旋转执行器41固定在滑动框架20上，旋转执行器41带动齿轮42旋转时，旋转执行器41驱动滑动框架20整体和声呐10进行直线移动，同时，滑动框架20上安装声呐10的位置可换装多种检测设备，并通过旋转执行器41控制滑动框架20的伸出距离，确保不同尺寸的检测设备滑出固定框架30进行检测。
进一步的，旋转执行器41的内部设有绝对值位置传感器，用于声呐10全程运动位置的实时精确反馈，提高声呐10的移动精度，进而提高声呐10的测量精度。
可选的，旋转执行器41的顶端固定有拖链固定板44，移动拖链45的活动端与拖链固定板44固定连接，旋转执行器41在驱动声呐10移动时，旋转执行器41与声呐10同步移动，旋转执行器41通过拖链固定板44带动线缆和移动拖链45移动。
再次可选的，位于声呐10收缩方向一端端面的移动环22上固定有旋转执行器安装架411，旋转执行器41安装在旋转执行器安装架411上，旋转执行器41通过旋转执行器安装架411与移动环22连接。
结合以上实施例，通过在声呐10外侧套设滑动框架20，在声呐10使用时，滑动框架20对声呐10进行一定的防护，同时，在滑动框架20外侧设置固定框架30，并在驱动机构40的驱动下，使得滑动框架20在固定框架30内滑动，并具有收缩至固定框架30内的状态和伸出至固定框架30外的状态，在声呐10不使用时，声呐10可完全滑动至固定框架30内，通过固定框架30对声呐10进行全面防护，在使用声呐10进行探测时，声呐10伸出固定框架30，可正常进行探测。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种深水隧洞用大型声呐伸缩机构，其特征在于，包括：
声呐(10)；
滑动框架(20)，被设置为圆筒状，套设固定在所述声呐(10)外侧；
固定框架(30)，被设置为圆筒状，用于与外部设备连接，并套设在所述滑动框架(20)外侧，所述滑动框架(20)滑动安装在所述固定框架(30)内；
驱动机构(40)，安装在所述滑动框架(20)上；
其中，所述驱动机构(40)的输出端与所述固定框架(30)传动连接，能够驱动所述滑动框架(20)沿所述固定框架(30)直线往复滑动，使得所述滑动框架(20)具有收缩至所述固定框架(30)内的状态和伸出至所述固定框架(30)外的状态。
2.根据权利要求1所述的深水隧洞用大型声呐伸缩机构，其特征在于，所述滑动框架(20)包括两个固定环(21)和两个移动环(22)，两个所述固定环(21)套设固定在所述声呐(10)伸出方向的一端，两个所述移动环(22)套设固定在所述声呐(10)收缩方向的一端，两个所述移动环(22)滑动连接在所述固定框架(30)上，所述滑动框架(20)还包括有至少一个加固杆(23)，两个所述固定环(21)和两个所述移动环(22)分别固定在所述加固杆(23)的两端。
3.根据权利要求2所述的深水隧洞用大型声呐伸缩机构，其特征在于，所述固定框架(30)包括两个同轴布置的固定法兰(31)，两个所述固定法兰(31)之间至少固定有两个导向杆(32)，两个所述移动环(22)同时滑动连接在两个所述导向杆(32)上。
4.根据权利要求3所述的深水隧洞用大型声呐伸缩机构，其特征在于，两个所述移动环(22)上均设有与所述导向杆(32)数量相对应的直线轴承(221)，两个所述移动环(22)均通过所述直线轴承(221)滑动连接在所述导向杆(32)上。
5.根据权利要求3所述的深水隧洞用大型声呐伸缩机构，其特征在于，两个所述固定法兰(31)之间固定有两个对称布置的外接板(33)，两个所述外接板(33)上均固定有用于与外部设备连接的固定件(35)。
6.根据权利要求5所述的深水隧洞用大型声呐伸缩机构，其特征在于，两个所述固定法兰(31)之间固定有十字板(34)，所述十字板(34)上安装有用于保护线缆的移动拖链(45)。
7.根据权利要求6所述的深水隧洞用大型声呐伸缩机构，其特征在于，所述驱动机构(40)包括旋转执行器(41)和齿轮(42)，所述齿轮(42)固定在所述旋转执行器(41)的输出端，所述十字板(34)的内侧面开设有安装槽(301)，所述安装槽(301)内固定有与所述齿轮(42)啮合的齿条(43)，通过所述齿轮(42)、所述齿条(43)将所述旋转执行器(41)的旋转运动转换为直线运动。
8.根据权利要求7所述的深水隧洞用大型声呐伸缩机构，其特征在于，所述旋转执行器(41)的内部设有绝对值位置传感器，用于所述声呐(10)全程运动位置的实时精确反馈。
9.根据权利要求7所述的深水隧洞用大型声呐伸缩机构，其特征在于，所述旋转执行器(41)的顶端固定有拖链固定板(44)，所述移动拖链(45)的活动端与所述拖链固定板(44)固定连接。
10.根据权利要求7所述的深水隧洞用大型声呐伸缩机构，其特征在于，位于所述声呐(10)收缩方向一端端面的所述移动环(22)上固定有旋转执行器安装架(411)，所述旋转执行器(41)安装在所述旋转执行器安装架(411)上。
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