专利名称：超小型水下机器人潜浮装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种潜水器的潜浮装置，特别是一种超小型水下机器人的潜浮装置。
背景技术：
随着经济发展，特别是对江河湖海水资源的开发和利用，以及近海资源探测、利用，对能够在湖泊、河道、近海穿行作业的具有实用价值、可靠性高、价位低廉等特点的超小型水下机器人的需求不断增加。这种水下机器人能够在狭窄、水质有污染、有一定危险的浅水环境中作业，主要用于水库大坝、防洪大堤、港口岸边、船舶之间等的经常性检测。尤其适用于水域、河道、水闸等的日常排污、放水、检测的引导指示工作。以前这类工作大都由潜水员来完成，而潜水员下潜一次费用高昂，且具有较大风险。
设计该种有潜浮功能的超小型水下机器人，将为我国深入研究水下机器人沉浮、推进的水动力学性能，建立有实用价值的超小型水下机器人平台；水下机器人协调运动、控制等一系列关键技术研究提供必要的理论和实践基础。
在大型潜水器中，一般使用空气压缩式变体积升降系统。其优点是能够产生均匀的升力或者下降力，不易造成潜水器前后或水平倾斜；设备重量小，功耗小；能经受一定水流波动的影响等等。缺点是体积庞大，对整体的震动影响较大，甚至会产生共振现象等等。
在超小型水下机器人中，一般使用螺旋桨式升降系统。其优点是体积小，灵活性强；有时候能侧移运动等等。缺点是功率消耗大，产生升降力很难使潜水器保持平衡；由于电动机产生力矩的缘故，需要考虑电动机对整体力矩的平衡；在转速上的控制往往不尽如人意等等。
还有一些水下机器人下水时，是使用专用舱室注水，使其沉入水中。回收水下机器人时，把专用舱内的压载水排除，使它重新浮到水平位置。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种超小型水下机器人潜浮装置，体积小，灵活性强，功率消耗小。
为达到上述目的，本发明的构思是综合空气压缩式潜浮系统与螺旋桨式潜浮系统的优点，并结合该遥控潜水器体积小的特征，设计出一种改进型的“双输出轴式活塞排水”潜浮系统。它对水下机器人整体几乎不会产生震动，使潜水器受力均匀，能够在上升或下降时保持很好的稳定性，与螺旋桨式潜浮系统相比，节约了能源；并且控制灵活，能给整体提供浮力。
潜浮装置的作用主要是通过其内部活塞的运动，产生体积小的变化，使水下机器人整体的浮力减小或增加，从而产生下降或上升的作用力。潜浮装置整体在水中产生的浮力大于自身的重量，从而有利于潜水器在水中能够在竖直方向上更加稳定。潜浮装置的形状是一个圆柱体，这样有利于在行进中保持潜水器在水平方向上的平衡，不至于前后颠簸，影响稳定与摄像质量。
潜浮装置，考虑到稳定性与机械可控性，根据水下机器人规模小的特点采用了“活塞式排水”升降系统。它能在提供相当的上升力和下降力的同时，保持整个潜水器的稳定性。
活塞传动部分采用了图示的螺纹传动机构，该机构设计紧凑，安装灵活。因为螺母没有直接做在活塞上，密封性得到改善。
根据上述的发明构思，本发明采用下述技术方案一种超小型水下机器人潜浮装置，包括一个两端开口的圆筒，其特征在于所述的圆筒的中央处固定安置一个双出轴电机，其两出轴上各固定连接一个小齿轮，该两小齿轮分别与两个大齿轮啮合，该两大齿轮分别由支承座定位支承固定连接两根丝杆的内端，两根丝杆的螺纹旋转方向相反而外端分别与两个内螺母旋配，两个内螺母分别通过拉杆与两个活塞固定连接，该两个活塞与所述的圆筒的内圆壁滑配。
在上述的超小型水下机器人潜浮装置中，所述的圆筒内固定安装一个液位传感器。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的特点和优点在本发明中采用双输出轴式活塞排水实现潜浮，性能稳定，受力均匀，不产生振动；与已有技术的螺旋桨式潜浮装置相比，功率消耗较小，通过控制双出轴电机的正反转，即可实现潜浮，灵活性强。本发明结构简单、紧凑、合理，适用于各种小型潜水器和超小型水下机器人。
附图是本发明一个实施例的结构示意图。
具体实施例方式
本发明的一个优选实施例是参见附图，本超小型水下机器人潜浮装置，包含有一个两端开口的圆简17，该圆简17的中央处固定安置一个双出轴电机13，其两出轴上各固定连接一个小齿轮14、11，该两小齿轮14、11分别与两个大齿轮3、6啮合，该两大齿轮分别由支承座定位支承而固定连接两根丝杆2、7的内端，两根丝杆2、7的螺纹旋转方向相反而外端分别与两个内螺母15、10旋配，两个内螺母15、10分别通过拉杆1、8与两个活塞16、9固定连接，该两个活塞16、9与所述的圆简17的内圆壁滑配。
其主要的工作原理如下如图，双出轴电机通过直齿圆柱齿轮传动，带动螺母丝杆转动。螺母丝杆与内螺母件连接。丝杆轴小与活塞轴心即浮筒轴心存在偏心，从而可以防止活塞转动，保证活塞能够沿浮筒内侧作轴向往复运动。传动机构安装在图中弧形底座上，下端用螺钉紧固在浮筒上，并保证密封。两端活塞先在外面与三根拉杆和内螺母安装好，然后从两头压入。当螺母和丝杆端头接触后，可开动电机将其旋入，完成安装。
活塞的压缩与扩张运动，形成了体积的变化，从而相应地增加浮力或减少浮力，达到上升或下降的效果。
轴向对称布置活塞，一方面是为了防止单一的反作用力而产生潜水器在水平方向上的移动，另一方面是为了给潜水器一个均匀的浮力，保证整个升降运动中，浮心和重心保持在垂直方向上，不致使其前后波动。
权利要求
一种超小型水下机器人潜浮装置，包括一个两端开口的圆筒(17)，其特征在于所述的圆筒(17)的中央处固定安置一个双出轴电机(13)，其两出轴上各固定连接一个小齿轮(14、11)，该两小齿轮(14、11)分别与两个大齿轮(3、6)啮合，该两大齿轮(3、6)分别由支承座定位支承固定连接两根丝杆(2、7)的内端，两根丝杆(2、7)的螺纹旋转方向相反而外端分别与两个内螺母(15、10)旋配，两个内螺母(15、10)分别通过拉杆(1、8)与两个活塞(16、9)固定连接，该两个活塞(16、9)与所述的圆筒(17)的内圆壁滑配。
全文摘要
本发明涉及一种超小型水下机器人潜浮装置，它包含有一个配端开口的圆筒，其中央处固定安装一个双出轴电机，其两出轴上各固定连接一个小齿轮，该两小齿轮该两小齿轮分别与两个大齿轮啮合，该两大齿轮分别由支承座定位支承固定连接两根丝杆的内端，两根丝杆的螺纹旋转方向相反而外端分别与两个内螺母旋配，两个内螺母分别通过拉杆与两个活塞固定连接，该两个活塞与所述的圆筒的内圆壁滑配。本发明结构简单、紧凑、合理，性能稳定，功率消耗小。
文档编号B63G8/14GK1836972SQ20061002441
公开日2006年9月27日 申请日期2006年3月7日 优先权日2006年3月7日
发明者翟宇毅, 龚振邦, 张嘉毅, 唐海滨, 陈勇 申请人:上海大学