一种用于海底电缆抢修的全周向回转双体机器人制造技术

本发明专利技术提供一种用于海底电缆抢修的全周向回转双体机器人，包括两个左右对称布置的主舱体，两个所述主舱体之间设置有连接杆，所述主舱体包括位于所述外部的双体结构框架和位于所述双体结构框架内部的电子舱；所述双体结构框架上设置有可沿所述双体结构框架移动的浮体和可拆卸地固定设置于所述浮体相对侧的声呐，所述连接杆的中点为牵引水下双体机器人的牵引点，通过控制施加在所述牵引点上的竖直向上的牵引力可实现水下双体机器人的全周向运动。本发明专利技术的双体机器人采用推进器矢量分布，使其推进系统具有较强的机动性，可以实现双体结构水下机器人的定位全周向旋转，且旋转周数无限制，显著的提高了水下机器人的机动性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于海底电缆抢修的全周向回转双体机器人


[0001]本专利技术涉及属于水下机器人领域，具体是指一种用于海底电缆抢修的全周向回转双体机器人。

技术介绍

[0002]由于海底电缆通常由于环境腐蚀、疲劳断裂、外力破坏等原因而受损。一旦发生故障，需要进行一系列维护程序，如水下调查、故障点的粗略测量、定位、打捞、切割、连接和分散，而且目前在该领域缺乏必须的维修装置及本项专利技术能够由并且做到在海底电缆产生故障时进行必要的抢修。目前一般通过水下机器人来替代潜水员进行抢修处理，以保证人员的安全性。
[0003]由于海底电缆所在位置距离海平面较低，易受海底风沙影响，需要水下机器人具有一定稳定性，工作环境处于海底电缆周围，如果可以实现在结构简单的前提下，保证水下机器人的全周向回转，将大幅提高海底作业的能力，提高工作效率。
[0004]公告号为CN 209617429 U的中国技术专利公开了一种多角度全回转推进器及水下机器人动力装置，该动力装置仅需四个推进器即可实现水下机器人在空间六个自由度的运动，输出效率较高，控制算法简单，在节省资源的前提下，极大地提高了水下机器人的机动性、稳定性和灵活性。但该方案位于同一侧的前后两个推进器同轴设置，前面的推进器推的水流会干扰后面的推进器，而且该水下机器人结构复杂了，成本高，重量也大。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是要提供一种用于海底电缆抢修的全周向回转双体机器人，通过引入牵引力加上推进系统采用矢量分布，使其推进系统具有较强的机动性，可以实现双体结构水下机器人的定位全周向旋转，且旋转周数无限制。
[0006]为了实现此目的，本专利技术提出了一种用于海底电缆抢修的全周向回转双体机器人，包括两个左右对称布置的主舱体，两个所述主舱体之间设置有连接杆，所述主舱体包括位于所述外部的双体结构框架和位于所述双体结构框架内部的电子舱；
[0007]所述双体结构框架上设置有可沿所述双体结构框架移动的浮体和可拆卸地固定设置于所述浮体相对侧的声呐；
[0008]所述电子舱包括与双体结构框架固定的推进系统、控制所述推进系统运动的控制模块和提供能量的电池，其特征在于：
[0009]所述连接杆的中点为牵引水下双体机器人的牵引点，通过控制施加在所述牵引点上的竖直向上的牵引力可实现水下双体机器人的全周向运动。
[0010]进一步地，所述水下双体机器人的重心和浮心位于其中纵剖面上，且所述重心和浮心前后错开设置。
[0011]进一步地，所述牵引点上开设有牵引孔，所述牵引孔上设置有缆线，施加在所述缆线的竖直向上的牵引力F1与所述水下双体机器人的浮力F2之和为所述水下双体机器人的重
力G。
[0012]进一步地，所述重心位于牵引点与浮心之间，所述牵引力F1与浮力F2需满足杠杆原理：
[0013]F1×
a1＝F2×
a2；
[0014]其中a1为牵引力F1到重力G的水平距离，a2为浮力F2到重力G 的水平距离。
[0015]进一步地，所述连接杆包括位于所述主舱体一端的第一连接杆和其相对端的第二连接杆，两根连接杆的长度相同，所述第一连接杆上的牵引点上开设有牵引孔。
[0016]进一步地，所述第一连接杆和第二连接杆的长度均为400mm。
[0017]进一步地，所述第一连接杆和第二连接杆的截面形状均为椭圆。
[0018]进一步地，所述推进系统包括四个大小相同的沿所述连接杆中轴线对称布置的矢量分布的推进器。
[0019]进一步地，当所述控制模块为四个所述推进器提供相同方向的推力时，水下双体机器人直航运动；当所述控制模块为左右两侧的两个推进器分别提供大小相同，方向相反的推力时，使得水下双体机器人的合力为绕重心所在轴的力矩，水下双体机器人可原地进行全周向回转运动，完成姿态调整。
[0020]进一步地，所述电子舱前后设置有对称布置的流线型壳体。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0022]1、本专利技术的双体机器人采用推进器矢量分布，使其推进系统具有较强的机动性，可以实现双体结构水下机器人的定位全周向旋转，且旋转周数无限制，显著的提高了水下机器人的机动性；
[0023]2、本专利技术采用双体的设计形式，与传统的单体设计相比，这种双体结构的水下机器人整体所受浮力到浮力中心的力臂更长，使得水下机器人的稳定性更高，这种双体设计可以大大提高水下航行器的稳定性；而且大大降低了粘性阻力，可以减小水下机器人在水下所受阻力，增加水下机器人的灵活性；
[0024]3、本专利技术采用四个推进器的布置方式，为水下机器人提供了足够的动力，具有较强的水下运动能力；
[0025]4、由于搭载设备或仪器的不同，将造成水下机器人中心位置改变，本专利技术的四个推进器所处的位置和姿态可以根据实际需求进行调整；
[0026]5、本专利技术的双体机器人结构简单，成本低，重量低。
附图说明
[0027]图1为实施例双体机器人的整体立体图；
[0028]图2为实施例双体机器人除去浮体的内部结构图；
[0029]图3为实施例双体机器人的俯视图；
[0030]图4为双体结构框架除去导轨的立体图；
[0031]图5为单个导轨的立体图；
[0032]图6为双体机器人的受力分析示意图；
[0033]图7是连接杆的长度对水动力性能的影响图。
[0034]图中：1、电子舱；2、连接杆；2.1、第一连接杆；2.2、第二连接杆；2.3、牵引孔；3、双
体结构框架；3.1、第一圆环；3.2、第二圆环；3.3、第一卡条；3.4、第二卡条；3.5、导轨；3.51、固定片；4、推进器；5、声呐；6、浮体；7、控制模块；8、电池。
具体实施方式
[0035]下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]如图1所示为本专利技术提出的一种用于海底电缆抢修的全周向回转双体机器人，包括两个左右对称布置的主舱体，两个主舱体之间设置有连接杆2，主舱体包括位于外部的双体结构框架3和位于双体结构框架3内部的电子舱1，还包括对称布置在左右两个主舱体上的推进系统、声呐5和浮体6，和分别位于左右主舱体的电池8和控制模块 7。双体结构框架3与电子舱1通过焊接进行固定。本专利技术采用双体的设计形式，与传统的单体设计相比，这种双体结构的水下机器人整体所受浮力到浮力中心的力臂更长，使得水下机器人的稳定性更高，这种双体设计可以大大提高水下航行器的稳定性；而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于海底电缆抢修的全周向回转双体机器人，包括两个左右对称布置的主舱体，两个所述主舱体之间设置有连接杆(2)，所述主舱体包括位于所述外部的双体结构框架(3)和位于所述双体结构框架(3)内部的电子舱(1)；所述双体结构框架(3)上设置有可沿所述双体结构框架(3)移动的浮体(6)和可拆卸地固定设置于所述浮体相对侧的声呐(5)；所述电子舱(1)包括与所述双体结构框架(3)固定的推进系统、控制所述推进系统运动的控制模块(7)和提供能量的电池(8)，其特征在于：所述连接杆(2)的中点为牵引水下双体机器人的牵引点，通过控制施加在所述牵引点上的竖直向上的牵引力可实现水下双体机器人的全周向运动。2.根据权利要求1所述的一种用于海底电缆抢修的全周向回转双体机器人，其特征在于：所述水下双体机器人的重心和浮心位于其中纵剖面上，且所述重心和浮心前后错开设置。3.根据权利要求2所述的一种用于海底电缆抢修的全周向回转双体机器人，其特征在于：所述牵引点上开设有牵引孔(2.3)，所述牵引孔(2.3)上设置有缆线，施加在所述缆线的竖直向上的牵引力F1与所述水下双体机器人的浮力F2之和为所述水下双体机器人的重力G。4.根据权利要求3所述的一种用于海底电缆抢修的全周向回转双体机器人，其特征在于：所述重心位于牵引点与浮心之间，所述牵引力F1与浮力F2需满足杠杆原理：F1×
a1＝F2×
a2；其中a1为牵引力F1到重力G的水平距离，a2为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张维佳，陈奕钪，李晓骏，蔡驰，黄小卫，蔡晔，吴高波，刘文勋，于嵩松，唐明泽，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：