水下沉浮系统及具有该系统的水下机器人技术方案

本发明专利技术提供了一种水下沉浮系统，涉及水下作业技术领域，主要目的是提供一种可靠性较高的水下沉浮系统。该水下沉浮系统，能控制相关设备下降或上浮至水体中的不同高度，包括柔性囊、液压系统和蓄能装置，所述蓄能装置与所述柔性囊通过所述液压系统相连，其中所述柔性囊的至少一侧暴露在外界环境中，所述液压系统能带动流体在所述柔性囊和所述蓄能装置之间移动以改变所述柔性囊的体积。当流体在液压系统和柔性囊之间流动时，柔性囊的体积会受其内部流体含量的多少而产生相应变化，进而改变该装置所受到的浮力大小。当装置所受到的浮力产生变化时，相应的其在水体中的深度也会发生变化。本发明专利技术还提供了一种具有该设备的水下机器人。

【技术实现步骤摘要】
水下沉浮系统及具有该系统的水下机器人
本专利技术涉及水下作业
，尤其是涉及一种能够调节设备所处深度的水下沉浮系统具有该系统的水下机器人。
技术介绍
水下仿生机器人作为一个水下高技术仪器设备的集成体，在军事、民用、科研等领域体现出广阔的应用前景和巨大的潜在价值。水下仿生机器人是从模仿鱼类游动开始的，从最初利用电机驱动机械系统模仿鱼类尾部的摆动实现推进，发展到现阶段采用新型仿生材料和新型仿生驱动方式实现推进。国内外科研机构研制出的多种水下仿生机器人已经可以模仿水下生物实现如快速启动，转弯等多种运动模式，但是，在推进速度、推进效率等方面难以与生物媲美，机动性和稳定性还存在不足，仿生材料尚未得到有效的运用，使得仿生水下机器人在水中的沉浮、减阻以及耐高压方面还有很大的进步空间，需要科研人员进一步研究优化。目前水下机器人常用的沉浮装置多通过机械结构改变排水体积的方式来调节机器人受到的浮力，该装置在海水中的可靠性不高，容易出现腐蚀等情况，尤其是在深海环境中。因此，需要研发出一种非机械机构排水的浮力调节装置以增加设备的稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供水下沉浮系统具有该系统的水下机器人，以解决现有技术中存在的水下机器人中的沉浮系统使用时可靠性不高的技术问题。本专利技术提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供了一种水下沉浮系统，能下降或上浮至水体中的不同高度，包括柔性囊、液压系统和蓄能装置，所述蓄能装置与所述柔性囊通过所述液压系统相连，其中所述柔性囊的至少一侧暴露在外界环境中，所述液压系统能带动流体在所述柔性囊和所述蓄能装置之间移动以改变所述柔性囊的体积。当流体在液压系统和柔性囊之间流动时，柔性囊的体积会受其内部流体含量的多少而产生相应变化，进而改变该装置所受到的浮力大小。当装置所受到的浮力产生变化时，相应的其在水体中的深度也会发生变化。当需要下潜时，液压系统将柔性囊中的流体输送至蓄能装置内，排水量减少，设备快速下潜；当需要上浮时，液压系统将蓄能装置中的流体输送至柔性囊中，排水量增大，设备快速上浮；当需要悬停在某一深度的水体中时，只需要根据需要关闭液压系统即可。在上述技术方案中，优选的，所述液压系统包括电机泵和控制阀组，其中所述电机泵为由电机驱动的液压泵，所述控制阀组包括能够调节流体流向的下沉阀组和上浮阀组，以及流向固定的单向控制阀，所述液压泵和所述单向控制阀连通所述柔性囊和所述蓄能装置；所述下沉阀组包括第一换向阀和第二换向阀，所述上浮阀组包括第三换向阀和第四换向阀。在上述技术方案中，优选的，所述蓄能装置和所述柔性囊之间存在至少两个支路，包括第一支路和第二支路。在上述技术方案中，优选的，所述单向控制阀能控制流体由所述柔性囊方向流动至所述蓄能装置方向；此时所述第一换向阀位于所述液压泵和所述柔性囊之间，所述第二换向阀位于所述液压泵和所述蓄能装置之间，所述第三换向阀和所述第四换向阀分别位于所述第一支路和所述第二支路；启动所述液压泵并调节所述下沉阀组处于导通状态，所述上浮阀组处于常位，位于所述油囊内的流体依次经所述第一换向阀、所述液压泵、所述单向控制阀和所述第二换向阀流至所述蓄能装置内；启动所述液压泵并调节所述下沉阀组处于常位，所述上浮阀组处于导通状态，位于所述蓄能装置内的流体依次流经所述第三换向阀、所述液压泵、所述单向控制阀和所述第四换向阀流至所述柔性囊内。在上述技术方案中，优选的，所述单向控制阀能控制流体由所述蓄能装置方向流动至所述柔性囊方向；此时所述第三换向阀位于所述液压泵和所述柔性囊之间，所述第四换向阀位于所述液压泵和所述蓄能装置之间，所述第一换向阀和所述第二换向阀分别位于所述第一支路和所述第二支路；启动所述液压泵并调节所述下沉阀组处于常位，所述上浮阀组处于导通状态，位于所述蓄能装置内的流体依次流经所述第三换向阀、所述液压泵、所述单向控制阀和所述第四换向阀流至所述柔性囊内；启动所述液压泵并调节所述下沉阀组处于导通状态，所述上浮阀组处于常位，位于所述油囊内的流体依次经所述第一换向阀、所述液压泵、所述单向控制阀和所述第二换向阀流至所述蓄能装置内。通过上述结构设置可以实现流体在柔性囊和蓄能装置之间根据需要自由调节。在上述技术方案中，优选的，所述第一支路和/或所述第二支路上还设置有节流阀、溢流阀、减压阀中的至少一种。在上述技术方案中，优选的，所述液压系统包括分别连通所述柔性囊和所述蓄能装置的第一控制系统和第二控制系统，所述第一控制系统包括第一液压泵和第一单向阀，所述第二控制系统包括第二液压泵和第二单向阀，其中所述第一单向阀和第二单向阀内的流体流向相反。在上述技术方案中，优选的，所述蓄能装置外侧设置有压力传感器。在上述技术方案中，优选的，所述流体为液压油。在上述技术方案中，优选的，所述蓄能装置与所述液压系统均位于一固定腔室内部，所述腔室的一端设置有供所述柔性囊伸出的孔，所述柔性囊通过调节相对于所述孔伸出的体积的大小来调节该水下沉浮系统的高度。本专利技术还提供了一种水下机器人，包括上述任一项所述的水下沉浮系统。与现有技术相比，本专利技术提供了一种水下浮沉系统及具有该系统的水下机器人，该水下浮沉系统包括柔性囊、液压系统和蓄能装置，通过改变位于柔性囊内的油液的含量(即设备的排水体积)来改变设备所受到的浮力，进而实现设备的上浮、悬停或者下潜。与传统的机械式驱动结构相比，该装置的结构相对简单，便于控制，且反应迅速，稳定程度高，对水下环境尤其是深海环境的适应性更好。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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是本专利技术水下沉浮系统的一种实施方式示意图；图2是本专利技术水下沉浮系统第二种实施方式示意图；图3是本专利技术水下沉浮系统第三种实施方式示意图；图4是本专利技术水下沉浮系统的整体结构示意图。图中：1、柔性囊；2、蓄能装置；3、液压泵；4、控制阀组；41、单向控制阀；42、第一换向阀；43、第二换向阀；44、第三换向阀；45、第四换向阀；5、节流阀；6、第一控制系统；7、第二控制系统；8、压力传感器；9、腔室。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下沉浮系统，能下降或上浮至水体中的不同高度，其特征在于，包括柔性囊、液压系统和蓄能装置，所述蓄能装置与所述柔性囊通过所述液压系统相连，其中所述柔性囊的至少一侧暴露在外界环境中，所述液压系统能带动流体在所述柔性囊和所述蓄能装置之间移动以改变所述柔性囊的体积。/n

【技术特征摘要】
1.一种水下沉浮系统，能下降或上浮至水体中的不同高度，其特征在于，包括柔性囊、液压系统和蓄能装置，所述蓄能装置与所述柔性囊通过所述液压系统相连，其中所述柔性囊的至少一侧暴露在外界环境中，所述液压系统能带动流体在所述柔性囊和所述蓄能装置之间移动以改变所述柔性囊的体积。


2.根据权利要求1所述的水下沉浮系统，其特征在于，所述液压系统包括电机泵和控制阀组，其中所述电机泵为由电机驱动的液压泵，所述控制阀组包括能够调节流体流向的下沉阀组和上浮阀组，以及流向固定的单向控制阀，所述液压泵和所述单向控制阀连通所述柔性囊和所述蓄能装置；
所述下沉阀组包括第一换向阀和第二换向阀，所述上浮阀组包括第三换向阀和第四换向阀。


3.根据权利要求2所述的水下沉浮系统，其特征在于，所述蓄能装置和所述柔性囊之间存在至少两个支路，包括第一支路和第二支路。


4.根据权利要求3所述的水下沉浮系统，其特征在于，所述单向控制阀能控制流体由所述柔性囊方向流动至所述蓄能装置方向；
此时所述第一换向阀位于所述液压泵和所述柔性囊之间，所述第二换向阀位于所述液压泵和所述蓄能装置之间，所述第三换向阀和所述第四换向阀分别位于所述第一支路和所述第二支路；
启动所述液压泵并调节所述下沉阀组处于导通状态，所述上浮阀组处于常位，位于所述油囊内的流体依次经所述第一换向阀、所述液压泵、所述单向控制阀和所述第二换向阀流至所述蓄能装置内；
启动所述液压泵并调节所述下沉阀组处于常位，所述上浮阀组处于导通状态，位于所述蓄能装置内的流体依次流经所述第三换向阀、所述液压泵、所述单向控制阀和所述第四换向阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊明磊，陈龙冬，刘召斌，刘海斌，
申请(专利权)人：博雅工道北京机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11