混合动力水下机器人制造技术

本申请公开了一种混合动力水下机器人，包括滑翔机舱段、尾鳍摆动推进机构和螺旋桨推进机构；所述滑翔机舱段包括滑翔机壳体和滑翔机执行机构；所述滑翔机执行机构设置在滑翔机壳体内，所述滑翔机执行机构包括俯仰角调整机构与净浮力调整机构，所述净浮力调整机构用于使滑翔机壳体在水下上浮或下潜，所述俯仰角调整机构用于使滑翔机壳体在上浮下潜过程中与流体产生夹角，实现滑翔前进；所述尾鳍摆动推进机构设置在滑翔机壳体的后端；所述螺旋桨推进机构包括一对正反螺旋桨推进器，所述螺旋桨推进器设置在所述滑翔机壳体上。本发明专利技术能够使机器人适应更加复杂艰苦的环境，降低机器人的故障率。

【技术实现步骤摘要】
混合动力水下机器人
本申请涉及一种机器人，具体涉及一种混合动力水下机器人。
技术介绍
传统水下机器人分为无缆水下机器人与有缆水下机器人两种形式，有缆水下机器人又称为遥控潜器(RemoteOperatedVehicle，简称ROV)，其工作范围受到电缆长度的限制，无法实现全天候自主工作；另一类是无缆水下机器人又称为自主式水下潜器(AutonomousUnderwaterVehicle，简称AUV)。自主式水下机器人是新一代水下机器人，与有缆水下机器人相比，其具有活动范围大、机动性好、安全、智能化等优点，能够穿梭进入复杂水域且无需水面基站提供支持，是完成各种水下任务的重要工具。例如，在民用领域，可用于铺设管线、海底考察、数据收集、钻井支援、海底施工，水下设备维护与维修等；在军用领域则可用于侦察、布雷、扫雷和救生等。水下滑翔机是一种典型的无缆型水下机器人，其利用设备的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、续航力大的特点，续航力可达上千公里。然而，由于单纯使用浮力驱动方式，缺乏机动能力，水下滑翔机在水下只能做锯齿形和螺旋回转轨迹航行，其航迹控制和定位精度低，而且航速慢，在风浪较大的海面会出现随波逐流的情况。现有的水下滑翔机通过调整净浮力与机器人姿态角进行锯齿形运动，能够极大的减少能源的消耗，但是这种单一的作业模式导致滑翔机机动能力不足，无法应对复杂的水域状况，并且无法在水面上或者确定的深度进行单独作业。
技术实现思路
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种能够适应各种不同的水体环境的混合动力水下机器人。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种混合动力水下机器人，包括滑翔机舱段、尾鳍摆动推进机构和螺旋桨推进机构；所述滑翔机舱段包括滑翔机壳体和滑翔机执行机构；所述滑翔机执行机构设置在滑翔机壳体内，所述滑翔机执行机构包括俯仰角调整机构与净浮力调整机构，所述净浮力调整机构用于使滑翔机壳体在水下上浮或下潜，所述俯仰角调整机构用于使滑翔机壳体在上浮下潜过程中与流体产生夹角，实现滑翔前进；所述尾鳍摆动推进机构设置在滑翔机壳体的后端；所述螺旋桨推进机构包括一对正反螺旋桨推进器，所述螺旋桨推进器设置在所述滑翔机壳体上。所述尾鳍摆动推进机构包括尾鳍推进密封舱、舵机、传动轴、机械密封件与尾鳍；所述尾鳍推进密封舱内设有舵机，所述舵机一侧连接轴承，另一侧连接传动轴，所述传动轴上设有机械密封件，所述机械密封件上部的传动轴上设有轴承；所述尾鳍固定连接有连接件，所述连接件一端连接舵机一侧连接的轴承，另一侧连接传动轴；所述尾鳍推进密封舱固定连接滑翔机壳体的后端。所述尾鳍推进密封舱包括固定连接的上密封盖和下密封舱。所述滑翔机壳体的前端设有鱼嘴，所述滑翔机壳体上设有固定螺旋桨推进器的固定架；所述鱼嘴、滑翔机壳体、螺旋桨推进器的固定架、尾鳍摆动推进密封舱、连接件及尾鳍组成仿鱼形密封外壳。所述一对正反螺旋桨推进器对称分布在滑翔机壳体两侧。所述滑翔机舱段还包括设置在滑翔机壳体两侧的滑翔翼；所述螺旋桨推进器位于所述滑翔翼与所述尾鳍摆动推进机构之间。所述滑翔机壳体内设有支架，所述支架用于固定滑翔翼和电路板，所述支架的一侧设有净浮力调整机构，另一侧设有俯仰角调整机构；所述电路板用来控制净浮力调整机构，俯仰角调整机构，尾鳍摆动推进机构与螺旋桨推进器的运动所述俯仰角调整机构包括执行电机、滚珠丝杆、丝杆螺母、联轴器、轴承固定座、导轨、滑块以及配重块；所述执行电机通过联轴器与滚珠丝杆固定连接，所述滚珠丝杆两端设置在轴承上，所述轴承固定在相应的轴承固定座上，所述滚珠丝杆上设有丝杆螺母，所述丝杆螺母固定连接配重块，所述配重块下方固定连接滑块，所述滑块设置在所述导轨上。所述配重块是由锂电池组组成，所述锂电池组用于给执行电机提供动力。所述净浮力调整机构包括内置的活塞式油缸、外部可变形的油囊、油泵、触碰开关与距离传感器；所述油泵分别连接油囊和活塞式油缸，所述油泵用于调节油或水在油缸与油囊之间的位置，进而调整油囊的体积，所述油缸上设有触碰开关与距离传感器，所述触碰开关用于对油缸内活塞的最大行程起到限制作用，当活塞碰到触碰开关时标记活塞此时为最大行程；所述距离传感器用于实时检测活塞在油缸中的位置，作为运动控制系统的输入参数。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术相比于传统的单纯利用滑翔翼与浮力系统的滑翔机，本专利技术多种工作模式，能够有效增强其机动能力，具备零半径转向以及高速运动转弯的能力。本专利技术相比于单纯具有螺旋桨涡轮推动的滑翔机，本专利技术能够使机器人适应更加复杂艰苦的环境，降低机器人的故障率。本专利技术相比于单纯进行仿生推进的仿生机器鱼，本专利技术的水下机器人能够有效利用其上浮下潜的工作过程向前推进，比单独的仿生机器鱼系统能源利用率高，续航时间及工作里程更长。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术实施例提供的混合动力水下机器人的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的混合动力水下机器人的结构剖视图；图3为本专利技术实施例提供的尾鳍摆动推进机构的结构示意图；图4为图3的部分分解示意图；图5为图1的主视图；图6为本专利技术实施例提供的俯仰角调整机构的结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的配重块的结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的净浮力调整机构的结构示意图。图中：1滑翔机舱段，2尾鳍摆动推进机构，3螺旋桨推进机构，4滑翔机壳体，5俯仰角调整机构，6净浮力调整机构，7螺旋桨推进器，8密封舱，9舵机，10传动轴，11机械密封件，12尾鳍，13轴承，14连接件，15上密封盖，16下密封舱，17鱼嘴，18固定架，19滑翔翼，20支架，21电机，22滚珠丝杆，23丝杆螺母，24联轴器，25轴承固定座，26导轨，27滑块，28配重块，29活塞式油缸，30油囊，31油泵，32触碰开关，33距离传感器。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。参见图1和图2，一种混合动力水下机器人，包括滑翔机舱段1、尾鳍摆动推进机构2和螺旋桨推进机构3；滑翔机舱段1包括滑翔机壳体4和滑翔机执行机构；滑翔机执行机构设置在滑翔机壳体4内，滑翔机执行机构包括俯仰角调整机构5与净浮力调整机构6，净浮力调整机构6用于使滑翔机壳体4在水下上浮或下潜，俯仰角调整机构5用于使滑翔机壳体4在上浮下潜过程中与流体产生夹角，实现滑翔前进；尾鳍摆动推进机构2设置在滑翔机壳体4的后端；螺旋桨推进机构3包括一对正反螺旋桨推进器7，螺旋桨推进器7设置在滑翔机壳体4上。本专利技术的水下机器人采用三种混合动力源，具备水下滑翔机，螺旋桨推进与尾鳍摆动推进三种作业模式。能够适应各种不同的水体环境，一方面利用水下滑翔机能耗低、续航时间长的工作模式使机器人能够实现大范围，长时间的水中作业，另一方面，螺旋桨推进模式与尾鳍摆动推进方式能够使机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合动力水下机器人，其特征在于，包括滑翔机舱段、尾鳍摆动推进机构和螺旋桨推进机构；所述滑翔机舱段包括滑翔机壳体和滑翔机执行机构；所述滑翔机执行机构设置在滑翔机壳体内，所述滑翔机执行机构包括俯仰角调整机构与净浮力调整机构，所述净浮力调整机构用于使滑翔机壳体在水下上浮或下潜，所述俯仰角调整机构用于使滑翔机壳体在上浮下潜过程中与流体产生夹角，实现滑翔前进；所述尾鳍摆动推进机构设置在滑翔机壳体的后端；所述螺旋桨推进机构包括一对正反螺旋桨推进器，所述螺旋桨推进器设置在所述滑翔机壳体上。

【技术特征摘要】
1.一种混合动力水下机器人，其特征在于，包括滑翔机舱段、尾鳍摆动推进机构和螺旋桨推进机构；所述滑翔机舱段包括滑翔机壳体和滑翔机执行机构；所述滑翔机执行机构设置在滑翔机壳体内，所述滑翔机执行机构包括俯仰角调整机构与净浮力调整机构，所述净浮力调整机构用于使滑翔机壳体在水下上浮或下潜，所述俯仰角调整机构用于使滑翔机壳体在上浮下潜过程中与流体产生夹角，实现滑翔前进；所述尾鳍摆动推进机构设置在滑翔机壳体的后端；所述螺旋桨推进机构包括一对正反螺旋桨推进器，所述螺旋桨推进器设置在所述滑翔机壳体上。2.根据权利要求1所述的混合动力水下机器人，其特征在于，所述尾鳍摆动推进机构包括尾鳍推进密封舱、舵机、传动轴、机械密封件与尾鳍；所述尾鳍推进密封舱内设有舵机，所述舵机一侧连接轴承，另一侧连接传动轴，所述传动轴上设有机械密封件，所述机械密封件上部的传动轴上设有轴承；所述尾鳍固定连接有连接件，所述连接件一端连接舵机一侧连接的轴承，另一侧连接传动轴；所述尾鳍推进密封舱固定连接滑翔机壳体的后端。3.根据权利要求2所述的混合动力水下机器人，其特征在于，所述尾鳍推进密封舱包括固定连接的上密封盖和下密封舱。4.根据权利要求2或3所述的混合动力水下机器人，其特征在于，所述滑翔机壳体的前端设有鱼嘴，所述滑翔机壳体上设有固定螺旋桨推进器的固定架；所述鱼嘴、滑翔机壳体、螺旋桨推进器的固定架、尾鳍摆动推进密封舱、连接件及尾鳍组成仿鱼形密封外壳。5.根据权利要求4所述的混合动力水下机器人，其特征在于，所述一对正反螺旋桨推进器对称分布在滑翔机壳体两侧。6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁新，王成才，陈嘉真，孙英顺，何宇帆，
申请(专利权)人：中电科海洋信息技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：海南,46