CN206087245U - 一种小型五维度运动水下机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种小型五维度运动水下机器人，包括带有密封舱室的外形呈流线型的机身，机身的尾部并排设置有二个第一螺旋桨推进器，第一螺旋桨推进器沿机身的前后方向设置，机身的左右两侧分别设置有一个第二螺旋桨推进器，第二螺旋桨推进器的主机与机身平行设置，第二螺旋桨推进器的螺旋桨水平设置，所述螺旋桨与主机输出轴之间通过传动机构连接，螺旋桨的桨心位于水下机器人整体重心的前方。本实用新型具有结构简单紧凑，体型小巧，成本低，具有较强的巡航能力和上下升降能力，以及可以进行五维度运动和较弱的横向移动的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及水下设备技术领域，具体说是一种小型五维度运动水下机器人。
背景技术
我国大陆架300米深度以内，内湖江河50米深度以内，及台湾海峡平均80米深度以内，这些区域恰恰正是社会经济、生产、娱乐休闲等活动发生最频繁、最密集的地方，这些近岸浅海的海洋经济占海洋经济产值的80％以上，被称为海洋的“肺”，正是这些地方最需要新型的海洋水下装备支撑。
人类正常下水深度在40米以内，少数技术潜水可以到达70米以上。全国拥有技术潜水资格的人员极为稀少，而目前，我国的水下作业、海洋水下拍摄主要是依靠潜水员人工完成，下水深度和水下环境对人员水下作业质量都具有巨大的限制，不能满足需求。
与此同时，国内外研究海洋水下机器人(ROV/AUV)的主要方向都集中在大型深海作业的设备上(1000米以上大型水下机器人)，如“蛟龙号”和“潜龙号”等。这些大型设备昂贵，动辄需要上千万甚至上亿资金。其次这些海洋水下机器人体积庞大，需要与吊车及大型船舶配合进行运送，带来的使用和维护成本高等缺点，使其只停留在部分科研院所和少数经费充沛的部门，而广大普通生产作业部门、各级政府部门、中小企业都很难使用水下机器人来服务海洋经济生产作业。本新型在于研发设计小型化的水下机器人。
小型化的水下机器人，只要搭载上声呐、激光测距、检测仪器等设备后就可以对于水下工程、桥梁大坝、环保、石油、化工、核电、海洋科考及军事方面提供勘测数据服务，在社会生活领域，在水下拍摄、珊瑚岛礁潜水、沉船考古以及电视台的水下拍摄等方面提供影像服务。
目前，小型化、方便携带、可以五维度运动进行水下广播电视直播拍摄、影视拍摄和海洋观测作业为目的，且具有较强的远距离航行能力的小型化水下机器人，在本新型发明之前尚未有记载。
实用新型内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种小型化、方便携带、可以五维度运动的小型五维度运动水下机器人。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种小型五维度运动水下机器人，包括带有密封舱室的外形呈流线型的机身，所述机身的尾部并排设置有二个第一螺旋桨推进器，二个第一螺旋桨推进器以机身的中轴线为对称轴左右对称，第一螺旋桨推进器沿机身的前后方向设置，所述机身的左右两侧分别设置有一个第二螺旋桨推进器，二个第二螺旋桨推进器以机身的中轴线为对称轴左右对称，所述第二螺旋桨推进器的主机与机身平行设置，所述第二螺旋桨推进器的螺旋桨水平设置，所述螺旋桨与主机输出轴之间通过传动机构连接，所述传动机构用于将主机输出轴的垂直方向上的转动转化为螺旋桨的水平方向上的转动，所述螺旋桨的桨心位于水下机器人整体重心的前方。
其中，所述传动机构包括相互啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮，第一锥齿轮安装在主机输出轴上，螺旋桨安装在第二锥齿轮的齿轮轴上。
其中，所述机身的尾部设置有尾板，所述第一螺旋桨推进器铰接设置在尾板上且可绕铰接轴上下摆动。
其中，所述第一螺旋桨推进器的主机壳体上安装有连接板，铰接轴横向穿过连接板和尾板将第一螺旋桨推进器铰接在尾板上，所述连接板上还开设有多个第一通孔，多个第一通孔以铰接轴为圆心呈圆弧形分布，所述尾板上对应于其中一个第一通孔开设有第二通孔，螺栓穿过第一通孔和第二通孔与螺母连接以固定住第一螺旋桨推进器。
其中，所述第一螺旋桨推进器的主机壳体上安装有连接板，铰接轴横向穿过连接板和尾板将第一螺旋桨推进器铰接在尾板上，所述连接板上还开设有以铰接轴为圆心的弧形孔，所述尾板上对应于弧形孔开设有通孔，螺栓穿过弧形孔和通孔与螺母连接以固定住第一螺旋桨推进器。
其中，还包括外形呈流线型的电池仓，所述电池仓安装在机身的下方且与机身平行设置。
本实用新型的有益效果在于：
1、结构简单紧凑，体型小巧，成本低。
2、具有较强的巡航能力和上下升降能力：流线型的机身内设有密封舱室，既可以在紧凑的空间内解决动力、能源、主机等安装问题，又可以大大降低机身的水下阻力，而且机身两侧的二个第二螺旋桨推进器的主机也与机身平行设置，因此水下机器人的水下阻力低，具有较强的巡航能力和上下升降能力。
3、可以实现前进后退、转弯、上下升降、俯仰和侧倾这五个维度的运动：机身尾部的二个第一螺旋桨推进器可以实现水下机器人的前进后退和转弯运动，只要控制二个第一螺旋桨推进器的推进方向和矢量差速即可；机身两侧的二个第二螺旋桨推进器可以实现水下机器人的上下升降、俯仰和侧倾运动，只要控制二个第二螺旋桨推进器的推进方向、功率和矢量差速即可，由于第二螺旋桨推进器的螺旋桨的桨心位于水下机器人整体重心的前方，因此通过控制第二螺旋桨推进器的功率大小，可以实现水下机器人的俯仰运动。
4、通过四个螺旋桨推进器的矢量差速还能实现较弱的横向移动。
附图说明
图1所示为本实用新型实施例的小型五维度运动水下机器人的结构示意图。
图2所示为图1的侧视图。
图3所示为图1的俯视图。
标号说明：
1-机身；2-第一螺旋桨推进器；3-第二螺旋桨推进器；4-铰接轴；5-电池仓；10-尾板；20-连接板；30-主机；31-螺旋桨；200-第一通孔。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1至图3所示，本实用新型的小型五维度运动水下机器人，包括带有密封舱室的外形呈流线型的机身1，所述机身1的尾部并排设置有二个第一螺旋桨推进器2，二个第一螺旋桨推进器2以机身1的中轴线为对称轴左右对称，第一螺旋桨推进器2沿机身1的前后方向设置，所述机身1的左右两侧分别设置有一个第二螺旋桨推进器3，二个第二螺旋桨推进器3以机身1的中轴线为对称轴左右对称，所述第二螺旋桨推进器3的主机30与机身1平行设置，所述第二螺旋桨推进器3的螺旋桨31水平设置，所述螺旋桨31与主机30输出轴之间通过传动机构连接，所述传动机构用于将主机30输出轴的垂直方向上的转动转化为螺旋桨31的水平方向上的转动，所述螺旋桨31的桨心位于水下机器人整体重心的前方。
在上述实施例中，通过控制二个第一螺旋桨推进器2的推进方向，即，控制二个第一螺旋桨推进器2的螺旋桨同步正转或反转，可以实现水下机器人的前进或后退运动。通过控制二个第一螺旋桨推进器2的矢量差速，即，控制二个第一螺旋桨推进器2的螺旋桨的转速使二者产生速差，可以实现水下机器人的转弯运动。通过控制二个第二螺旋桨推进器3的推进方向，即，控制二个第二螺旋桨推进器3的螺旋桨31同步正转或反转，可以实现水下机器人的上升或下降运动。通过控制二个第二螺旋桨推进器3的功率大小，使得水下机器人在小功率运动时可以接近水平的上下运动，而大功率运动时可以实现俯仰姿态运动，从而实现水下机器人的俯仰运动。通过控制二个第二螺旋桨推进器3的矢量差速，即，控制二个第二螺旋桨推进器3的螺旋桨31的转速使二者产生速差，可以实现水下机器人的侧倾运动。
此外，通过控制四个螺旋桨推进器的矢量差速，使四个螺旋桨推进器产生的推动力在水平面上形成合力，则可以实现水下机器人的横向移动。
本实用新型区别于现有技术，还有一大特点在于：将机身两侧的二个第二螺旋桨推进器的主机与机身平行设置，并且利用传动机构将主机输出轴的垂直方向上的转动转化为螺旋桨的水平方向上的转动，使得第二螺旋桨推进器整体形成L型，区别于现有的直线型的螺旋桨推进器，既可以解决上下推动力的问题，又可以降低第二螺旋桨推进器的水下阻力，从而使水下机器人的水下阻力大大降低，具备更强的巡航能力和上下升降能力。
从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：
1、结构简单紧凑，体型小巧，成本低。
2、具有较强的巡航能力和上下升降能力：流线型的机身内设有密封舱室，既可以在紧凑的空间内解决动力、能源、主机等安装问题，又可以大大降低机身的水下阻力，而且机身两侧的二个第二螺旋桨推进器的主机也与机身平行设置，因此水下机器人的水下阻力低，具有较强的巡航能力和上下升降能力。
3、可以实现前进后退、转弯、上下升降、俯仰和侧倾这五个维度的运动：机身尾部的二个第一螺旋桨推进器可以实现水下机器人的前进后退和转弯运动，只要控制二个第一螺旋桨推进器的推进方向和矢量差速即可；机身两侧的二个第二螺旋桨推进器可以实现水下机器人的上下升降、俯仰和侧倾运动，只要控制二个第二螺旋桨推进器的推进方向、功率和矢量差速即可，由于第二螺旋桨推进器的螺旋桨的桨心位于水下机器人整体重心的前方，因此通过控制第二螺旋桨推进器的功率大小，可以实现水下机器人的俯仰运动。
4、通过四个螺旋桨推进器的矢量差速还能实现较弱的横向移动。
在上述实施例中，传动机构可以采用现有已知的任意一种可以实现动力垂直变向的传动机构。比如，所述传动机构包括相互啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮，第一锥齿轮安装在主机输出轴上，螺旋桨安装在第二锥齿轮的齿轮轴上。
进一步的，所述机身1的尾部设置有尾板10，所述第一螺旋桨推进器2铰接设置在尾板10上且可绕铰接轴4上下摆动。
从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：采用上述结构，第一螺旋桨推进器的俯仰角度可调，如此可根据负载的变化调整水下机器人的姿态平稳。
进一步的，所述第一螺旋桨推进器2的主机壳体上安装有连接板20，铰接轴4横向穿过连接板20和尾板10将第一螺旋桨推进器2铰接在尾板10上，所述连接板20上还开设有多个第一通孔200，多个第一通孔200以铰接轴4为圆心呈圆弧形分布，所述尾板10上对应于其中一个第一通孔200开设有第二通孔，螺栓穿过第一通孔200和第二通孔与螺母连接以固定住第一螺旋桨推进器2。
进一步的，所述第一螺旋桨推进器的主机壳体上安装有连接板，铰接轴横向穿过连接板和尾板将第一螺旋桨推进器铰接在尾板上，所述连接板上还开设有以铰接轴为圆心的弧形孔，所述尾板上对应于弧形孔开设有通孔，螺栓穿过弧形孔和通孔与螺母连接以固定住第一螺旋桨推进器。
进一步的，还包括外形呈流线型的电池仓5，所述电池仓5安装在机身1的下方且与机身1平行设置。
从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：通过设置电池仓，可以将电池安装到电池仓内以提供动力，实现水下机器人的自供电功能。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种小型五维度运动水下机器人，其特征在于：包括带有密封舱室的外形呈流线型的机身，所述机身的尾部并排设置有二个第一螺旋桨推进器，二个第一螺旋桨推进器以机身的中轴线为对称轴左右对称，第一螺旋桨推进器沿机身的前后方向设置，所述机身的左右两侧分别设置有一个第二螺旋桨推进器，二个第二螺旋桨推进器以机身的中轴线为对称轴左右对称，所述第二螺旋桨推进器的主机与机身平行设置，所述第二螺旋桨推进器的螺旋桨水平设置，所述螺旋桨与主机输出轴之间通过传动机构连接，所述传动机构用于将主机输出轴的垂直方向上的转动转化为螺旋桨的水平方向上的转动，所述螺旋桨的桨心位于水下机器人整体重心的前方。
2.根据权利要求1所述的小型五维度运动水下机器人，其特征在于：所述传动机构包括相互啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮，第一锥齿轮安装在主机输出轴上，螺旋桨安装在第二锥齿轮的齿轮轴上。
3.根据权利要求1所述的小型五维度运动水下机器人，其特征在于：所述机身的尾部设置有尾板，所述第一螺旋桨推进器铰接设置在尾板上且可绕铰接轴上下摆动。
4.根据权利要求3所述的小型五维度运动水下机器人，其特征在于：所述第一螺旋桨推进器的主机壳体上安装有连接板，铰接轴横向穿过连接板和尾板将第一螺旋桨推进器铰接在尾板上，所述连接板上还开设有多个第一通孔，多个第一通孔以铰接轴为圆心呈圆弧形分布，所述尾板上对应于其中一个第一通孔开设有第二通孔，螺栓穿过第一通孔和第二通孔与螺母连接以固定住第一螺旋桨推进器。
5.根据权利要求3所述的小型五维度运动水下机器人，其特征在于：所述第一螺旋桨推进器的主机壳体上安装有连接板，铰接轴横向穿过连接板和尾板将第一螺旋桨推进器铰接在尾板上，所述连接板上还开设有以铰接轴为圆心的弧形孔，所述尾板上对应于弧形孔开设有通孔，螺栓穿过弧形孔和通孔与螺母连接以固定住第一螺旋桨推进器。
6.根据权利要求1所述的小型五维度运动水下机器人，其特征在于：还包括外形呈流线型的电池仓，所述电池仓安装在机身的下方且与机身平行设置。
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