一种可重构铰接式水下机器人制造技术

一种可重构铰接式水下机器人属于水下航行器技术领域，目的在于解决现有技术存在的机动性不高、效率低、打捞过程繁琐和续航能力不强的问题。本发明专利技术包括第一机器人壳体；设置在第一机器人壳体上的悬停推进器；设置在第一机器人壳体上的360度回转矢量推进器，通过360度回转矢量推进器实现在360度方向上推动第一机器人壳体；第二机器人壳体；对称设置在第二机器人壳体外圆柱面的固定式推进器；设置在第二机器人壳体末端的尾部矢量推进器；实现第一机器人壳体末端和第二机器人壳体前端连接或脱离的连接结构；设置在第二机器人壳体内的第二液压缸，第二液压缸带动铰接结构直线运动；以及主控制器，主控制器控制整机工作。

【技术实现步骤摘要】
一种可重构铰接式水下机器人
本专利技术属于水下航行器
，具体涉及一种可重构铰接式水下机器人。
技术介绍
由于地形和交通状况的多样性及复杂性，功能单一的交通工具已经无法满足人们的需求，功能单一的交通工具也造成了严重的资源浪费；随着世界各国对海洋资源的不断深入研究，不论是近海还是深海都是各国探究争夺的区域。潜航器是实现海洋开发利用的重要工程装备。它通过搭载各种电子设备、机械装置，快速地潜浮于深海复杂环境中，实现对海洋的勘探、科考、开发、作业等，其技术水平在一定程度上标志着国家海洋资源勘探开发甚至海洋权益维护能力。目前，水下航行器主要包括有人驾驶潜航器及无人潜航器两大类，无人潜航器主要分为无人自治潜航器(AUV)和水下遥控潜航器(ROV)两种传统型。无论是有人驾驶还是无人驾驶的潜航器，均都是整体式、不可重构、机动性不高、效率低。水下机器人都是由蓄电池供电，打捞过程繁琐，续航能力不强。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种可重构铰接式水下机器人，解决现有技术存在的机动性不高、效率低、打捞过程繁琐和续航能力不强的问题。为实现上述目的，本专利技术的一种可重构铰接式水下机器人包括：第一机器人壳体；设置在所述第一机器人壳体上的悬停推进器；设置在所述第一机器人壳体上的360度回转矢量推进器，通过所述360度回转矢量推进器实现在360度方向上推动第一机器人壳体；第二机器人壳体；对称设置在所述第二机器人壳体外圆柱面的固定式推进器；设置在所述第二机器人壳体末端的尾部矢量推进器；实现第一机器人壳体末端和第二机器人壳体前端连接或脱离的连接结构，所述连接结构包括设置在所述第一机器人壳体内部的可自动脱离结构和设置在第二机器人壳体内部的铰接结构，所述可自动脱离结构实现对所述铰接结构的夹紧或松开；设置在所述第二机器人壳体内的第二液压缸，所述第二液压缸带动所述铰接结构直线运动；以及主控制器，所述主控制器控制整机工作。所述可自动脱离结构包括：固定在所述第一机器人壳体内部的底座；固定在所述底座上的动力单元；以及通过动力传动单元和所述动力单元连接的夹持单元，所述夹持单元包括对称设置的两个连接板，两个所述连接板和所述第一机器人壳体轴线平行设置，两个所述连接板靠近第一机器人壳体末端的一端和一个半圆夹紧板固定连接，通过所述动力传动单元带动所述两个半圆夹紧板相对运动或相向运动。所述动力单元包括固定在所述底座上的第二驱动电动机；通过联轴器和所述第二驱动电动机连接的螺栓杆；和所述螺栓杆螺纹连接的内螺纹套筒；所述内螺纹套筒两侧和两个对称设置的第一夹板固定连接，一个第一夹板通过一组动力传动单元和一个连接板连接，另一个第一夹板通过另一组结构相同的动力传动单元和另一个连接板连接。所述动力传动单元包括：平行设置的第一平行板和第二平行板，所述第一平行板的两端分别与所述连接板和第一夹板通过销轴铰接，所述第二平行板的两端分别与所述连接板和第一夹板通过销轴铰接，第二平行板的一个端部和连接板远离半圆夹紧板的一端连接；固定在所述底座上的圆柱支座；以及支承杆，所述支撑杆一端和所述圆柱支座通过销轴铰接，另一端和所述第二平行板中间位置通过销轴铰接。所述铰接结构包括：铰接前端；固定在所述铰接前端的前端部的云台装置，所述云台装置和所述可自动脱离结构中的两个半圆夹紧板对应位置设置有两个半圆槽；和所述铰接前端通过销轴铰接的铰接后端，所述铰接后端和所述第二液压缸的活塞杆固定连接；和所述铰接后端固定连接的第二夹板；以及对称设置的两个第一液压缸，所述第一液压缸的活塞缸和所述铰接前端通过销轴铰接，所述第一液压缸的缸筒和所述第二夹板通过销轴铰接；所述第一液压缸和第二液压缸和液压站连接，所述主控制器通过液压站的阀控系统控制第一液压缸和第二液压缸动作；所述第一机器人壳体和第二机器人壳体内部分别设置有电池组，当所述铰接结构的云台装置和所述可自动脱离结构连接是，第二机器人壳体内的电池组为所述第一机器人壳体内的电池组接触充电。所述360度回转矢量推进器包括：对称设置在所述第一机器人壳体上的两个回转推进器；以及设置在所述第一机器人壳体内的动力驱动机构，通过所述动力驱动机构带动两个回转推进器在各自轴线所在平面内实现360度转动。所述动力驱动机构包括：固定在所述第一机器人壳体内腔的第一驱动电动机；通过联轴器和所述第一驱动电动机输出轴连接的蜗杆轴，所述蜗杆轴另一端和一个滚动轴承过盈配合；和所述蜗杆轴啮合的蜗轮；以及通过平键与所述蜗轮过盈配合的连接轴，所述连接轴两端分别和两个回转推进器通过螺栓固定连接。所述360度回转矢量推进器中的两个回转推进器上安装有潮汐发电装置，所述潮汐发电装置和位于第一机器人壳体内的电池组连接。所述尾部矢量推进器包括推进单元和带动推进单元摆动的摆动单元；所述推进单元包括：主电机；通过联轴器和所述主电机输出轴连接的主传动轴；通过平键和所述主传动轴过盈配合的锥齿轮Ⅳ；和所述锥齿轮Ⅳ啮合的锥齿轮Ⅲ；和所述锥齿轮Ⅲ啮合的锥齿轮Ⅱ；以及螺旋桨，所述螺旋桨的输入轴通过平键和所述锥齿轮Ⅱ过盈配合；所述摆动单元包括：设置在所述第二机器人壳体内的辅电机；通过联轴器和所述辅电机输出轴连接的辅传动轴；通过平键和所述辅传动轴过盈配合的直齿轮Ⅰ；和所述直齿轮Ⅰ啮合的直齿轮Ⅱ；和所述直齿轮Ⅱ固定在同一空心轴上的锥齿轮Ⅴ；和所述锥齿轮Ⅴ啮合的锥齿轮Ⅰ；以及和所述锥齿轮Ⅰ固定连接并和锥齿轮Ⅲ的中心轴通过个滚动轴承连接的摆动支架，所述摆动支架和所述螺旋桨输入轴通过滚动轴承连接。所述第一机器人壳体前端为锥形端部，末端为敞开式结构；所述第二机器人壳体前端为敞开式结构，末端为锥形端部。本专利技术的有益效果为：本专利技术的一种可重构铰接式水下机器人由多个机器人个体通过铰接结构连接在一起，可重构铰接式水下机器人在水下可根据特定情况，主控制器控制可自动脱离结构、铰接结构、液压缸等，实现三种工作状态：①构成整体式水下机器人，可实现快速运动；②构成铰接式水下机器人，使得机器人机动性更加灵活；③构成多个单独运动的水下机器人，使得勘测海洋资源的效率大大提高。可重构铰接式水下机器人的铰接前端与第一机器人壳体的接触处可以接触充电，第二机器人壳体可以持续给第一机器人充电，解决续航能力不强问题。当第一机器人壳体没电(由于可重构铰接式水下机器人的电池组主要固定在第二机器人壳体)或发生故障时，可重构铰接式水下机器人的半圆夹紧板可以夹紧固定连接在铰接前端的云台装置，第二液压缸可以使铰接结构缩回，使第一机器人壳体与第二机器人壳体形成整体式机器人，可以实施救援，解决打捞过程繁琐的问题。当第一机器人壳体与第二机器人壳体形成整体式机器人或铰接式机器人且被拦截装置拦截时，可重构铰接式水下机器人的半圆夹紧板可以松开固定连接在铰接前端的云台装置，第二液压缸可以使铰接结构缩回，第二机器人壳体可以避免同时被拦截。360度回转矢量推进器的两个回转推进器安装有潮汐能发电装置，可以在水流推动360度回转矢量推进器的两个回转推进器桨叶旋转的同时，也可以自身发电存储于固定在第一机器人壳体中的电池组中。附图说明图1为本专利技术的一种可重构铰接式水下机器人整体结构示意图；图2为本专利技术的一种可重构铰接式水下机器人俯视局部剖视图；图3为本专利技术的一种可重构铰接式水下机器人中第一机器人壳体结构示意图；图4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可重构铰接式水下机器人，其特征在于，包括：第一机器人壳体(1)；设置在所述第一机器人壳体(1)上的悬停推进器(2)；设置在所述第一机器人壳体(1)上的360度回转矢量推进器(3)，通过所述360度回转矢量推进器(3)实现在360度方向上推动第一机器人壳体(1)；第二机器人壳体(8)；对称设置在所述第二机器人壳体(8)外圆柱面的固定式推进器(7)；设置在所述第二机器人壳体(8)末端的尾部矢量推进器(9)；实现第一机器人壳体(1)末端和第二机器人壳体(8)前端连接或脱离的连接结构，所述连接结构包括设置在所述第一机器人壳体(1)内部的可自动脱离结构(4)和设置在第二机器人壳体(8)内部的铰接结构(5)，所述可自动脱离结构(4)实现对所述铰接结构(5)的夹紧或松开；设置在所述第二机器人壳体(8)内的第二液压缸(6)，所述第二液压缸(6)带动所述铰接结构(5)直线运动；以及主控制器，所述主控制器控制整机工作。

【技术特征摘要】
1.一种可重构铰接式水下机器人，其特征在于，包括：第一机器人壳体(1)；设置在所述第一机器人壳体(1)上的悬停推进器(2)；设置在所述第一机器人壳体(1)上的360度回转矢量推进器(3)，通过所述360度回转矢量推进器(3)实现在360度方向上推动第一机器人壳体(1)；第二机器人壳体(8)；对称设置在所述第二机器人壳体(8)外圆柱面的固定式推进器(7)；设置在所述第二机器人壳体(8)末端的尾部矢量推进器(9)；实现第一机器人壳体(1)末端和第二机器人壳体(8)前端连接或脱离的连接结构，所述连接结构包括设置在所述第一机器人壳体(1)内部的可自动脱离结构(4)和设置在第二机器人壳体(8)内部的铰接结构(5)，所述可自动脱离结构(4)实现对所述铰接结构(5)的夹紧或松开；设置在所述第二机器人壳体(8)内的第二液压缸(6)，所述第二液压缸(6)带动所述铰接结构(5)直线运动；以及主控制器，所述主控制器控制整机工作。2.根据权利要求1所述的一种可重构铰接式水下机器人，其特征在于，所述可自动脱离结构(4)包括：固定在所述第一机器人壳体(1)内部的底座(402)；固定在所述底座(402)上的动力单元；以及通过动力传动单元和所述动力单元连接的夹持单元，所述夹持单元包括对称设置的两个连接板(409)，两个所述连接板(409)和所述第一机器人壳体(1)轴线平行设置，两个所述连接板(409)靠近第一机器人壳体(1)末端的一端和一个半圆夹紧板(408)固定连接，通过所述动力传动单元带动所述两个半圆夹紧板(408)相对运动或相向运动。3.根据权利要求2所述的一种可重构铰接式水下机器人，其特征在于，所述动力单元包括固定在所述底座(402)上的第二驱动电动机(401)；通过联轴器和所述第二驱动电动机(401)连接的螺栓杆(407)；和所述螺栓杆(407)螺纹连接的内螺纹套筒(405)；所述内螺纹套筒(405)两侧和两个对称设置的第一夹板(406)固定连接，一个第一夹板(406)通过一组动力传动单元和一个连接板(409)连接，另一个第一夹板(406)通过另一组结构相同的动力传动单元和另一个连接板(409)连接。4.根据权利要求3所述的一种可重构铰接式水下机器人，其特征在于，所述动力传动单元包括：平行设置的第一平行板(410)和第二平行板(411)，所述第一平行板(410)的两端分别与所述连接板(409)和第一夹板(406)通过销轴铰接，所述第二平行板(411)的两端分别与所述连接板(409)和第一夹板(406)通过销轴铰接，第二平行板(411)的一个端部和连接板(409)远离半圆夹紧板(408)的一端连接；固定在所述底座(402)上的圆柱支座(403)；以及支承杆(404)，所述支撑杆一端和所述圆柱支座(403)通过销轴铰接，另一端和所述第二平行板(411)中间位置通过销轴铰接。5.根据权利要求2-4中任意一项所述的一种可重构铰接式水下机器人，其特征在于，所述铰接结构(5)包括：铰接前端(501)；固定在所述铰接前端(501)的前端部的云台装置(505)，所述云台装置(505)和所述可自动脱离结构(4)中的两个半圆夹紧板(408)对应位置设置有两个半圆槽；和所述铰接前端(501)通过销轴铰接的铰接后端(503)，所述铰接后端(503)和所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈延礼，占银，沙永柏，于萍，秦靖淳，胡易，赵楠，桑枝月，商艺琢，罗松松，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22