浮体模块的制作方法、浮体模块以及水下机器人与流程

本发明涉及浮体结构制作的技术领域，尤其是涉及一种浮体模块的制作方法、浮体模块以及水下机器人。

背景技术：

目前，现有水下机器人上使用的浮体结构，主要为密度小于水的泡沫、树脂等浮体材料。然而，上述的浮体材料表面粗糙，易发生碰缺、脱落等状况。

现有水下机器人浮体结构为了避开浮体原材料等缺陷，大多采用对浮体原材料进行数控加工成型，成型后在对浮体材料表面进行喷漆，喷油等来对浮体材料进行保护，但这样的加工对时间和加工成本都是非常昂贵的，从而对水下机器人的成本照成了直接的增加，和不便。

虽然浮体材料可加工型强，但是它的强度还是很差，不能受到任何碰撞，受到比浮体材料强度更高的物体会照成浮体材料的破损，现有水下机器人基本都是用水下机器人外框架结构来保护浮体材料，以防浮体材料受到撞击破裂和损坏，容易造成使得水下机器人外观磕碰，影响水下机器人的外观性差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种浮体模块的制作方法、浮体模块以及水下机器人，以解决现有技术中存在的浮体结构的制作成本过高，且强度低容易因碰撞导致脱落的技术问题。

本发明提供的一种浮体模块的制作方法，包括以下步骤，

提供一支撑模具，所述支撑模具具有一固定型腔；

将注塑成型所得的塑料外壳放入所述固定型腔内，所述塑料外壳具有一侧开口的凹腔、用以将所述塑料外壳固定在载具上的固定结构以及用以提高所述塑料外壳的强度的支撑结构，所述支撑结构形成在所述凹腔内；

将熔融的浮体材料由所述凹腔的开口侧灌入所述凹腔内；

将冷却后并与所述塑料外壳相结合的浮体材料取离所述固定型腔。

进一步地，所述浮体材料包括热塑性树脂材料。

进一步地，所述热塑性树脂为环氧树脂、聚乙烯或者聚丙烯。

进一步地，所述热塑性树脂材料内填充有空心玻璃微珠。

进一步地，在将所述浮体材料和所述塑料外壳取离所述固定型腔之前，所述浮体材料的冷却温度在25℃至27℃。

进一步地，所述支撑模具的底面开设有与所述固定型腔连通的顶出槽。

进一步地，所述固定结构形成在所述凹腔内。

进一步地，所述固定结构包括从所述凹腔的底部向所述凹腔的开口侧延伸的至少一个固定柱，所述固定柱具有一螺孔，所述螺孔的两端分别贯穿所述固定柱的顶面和所述塑料外壳的底面。

进一步地，所述支撑结构包括设置在所述凹腔底面上的多个支撑筋，所述支撑筋的两端分别延伸至所述凹腔的内壁并将所述凹腔分隔成若干个分隔腔。

进一步地，所述支撑筋的顶端与所述塑料外壳的底面之间的距离小于所述塑料外壳的侧壁顶端与所述塑料外壳的底面之间的距离。

进一步地，多个所述支撑筋分别为纵向支撑筋和与所述纵向支撑筋垂直的横向支撑筋。

本发明提供的一种浮体模块，包括塑料外壳，塑料外壳具有：

一侧开口的凹腔，凹腔中填充有密度小于水且不吸水的浮体材料；

固定结构，用以将塑料外壳固定在载具上；

支撑结构，用以提高塑料外壳的强度，所述支撑结构形成在所述凹腔内。

进一步地，所述固定结构形成在所述凹腔内。

进一步地，所述固定结构包括从所述凹腔的底部向所述凹腔的开口侧延伸的至少一个固定柱，所述固定柱具有一螺孔，所述螺孔的两端分别贯穿所述固定柱的顶面和所述塑料外壳的底面。

进一步地，所述固定柱的顶端与所述塑料外壳的侧壁顶端齐平。

进一步地，所述支撑结构包括设置在所述凹腔底面上的多个支撑筋，所述支撑筋的两端分别延伸至所述凹腔的内壁并将所述凹腔分隔成若干个分隔腔。

进一步地，所述支撑筋的顶端与所述塑料外壳的底面之间的距离小于所述塑料外壳的侧壁顶端与所述塑料外壳的底面之间的距离。

进一步地，多个所述支撑筋分别为纵向支撑筋和与所述纵向支撑筋垂直的横向支撑筋。

进一步地，所述塑料外壳为硬塑料材料制成的塑料外壳。

本发明提供的一种水下机器人，包括潜行载体，其中，还包括设置在所述潜行载体上的上述的浮体模块。

与现有技术对比，本发明提供的浮体模块的制作方法，不需要通过控机床加工，也不需要后期加工处理和外观表面处理，在从模具型腔内取出后便可以直接使用，提高了制作效率，大大的减少了制造成本及制造时间，塑料外壳具有一定硬度和抗冲撞性，可有效地避免浮体材料破裂损坏等情况发生。

与现有技术对比，本发明提供的浮体模块，采用上述的制作方法制成，塑料外壳具有一定硬度和抗冲撞性，不需要增设如高硬度的边框等结构上的保护，浮体模块不怕被硬物撞击，可有效地避免浮体材料破裂损坏等情况发生。

与现有技术对比，本发明提供的水下机器人，采用上述的浮体模块，从而提高了浮体模块的使用寿命，可使潜行载体适应各种水下环境。

附图说明

图1是本发明实施例提供的制作方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的浮体模块和支撑模具组合时的立体示意图；

图3是本发明实施例提供的浮体模块和支撑模具分离时的立体示意图；

图4是本发明实施例提供的浮体模块的分解示意图；

图5是本发明实施例提供的浮体模块和支撑模的分解示意图。

主要元件符号说明

100：浮体模块

10：塑料外壳11：凹腔

12：固定结构121：固定柱

122：螺孔

13：支撑结构131：横向支撑筋

132：纵向支撑筋

20：浮体材料21：孔

200：支撑模具201：固定型腔

202：顶出槽203：导向斜面

d1：第一方向d2：第二方向

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述。

为叙述方便，下文中所称的“上”“下”与附图本身的上、下方向一致，但并不对本发明的结构起限定作用。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

如图1至5所示，为本发明提供的一较佳实施例。

本实施例提供的浮体模块100的制作方法，包括以下步骤：

s1：提供一支撑模具200，支撑模具200具有一固定型腔201；

s2：将注塑成型所得的塑料外壳10放入固定型腔201内，塑料外壳10具有一侧开口的凹腔11、用以将塑料外壳10固定在载具(图未示)上的固定结构12以及用以提高塑料外壳10的强度的支撑结构13，支撑结构13形成在凹腔11内；

s3：将熔融的浮体材料20由凹腔11的开口侧灌入凹腔11内；

s4：将冷却后并与塑料外壳10相结合的浮体材料20取离固定型腔201。

在步骤s1中，支撑模具200可采用金属材料制成，该支撑模具200的固定型腔201朝上开口，用以放入塑料外壳10，固定型腔201的形状与塑料外壳10的形状相匹配，且固定型腔201的深度与塑料外壳10的高度基本相同，这样，支撑模具200在塑料外壳10放入后可对塑料外壳10进行支撑，并灌注高温的熔融浮体材料20时，通过支撑模具200可避免塑料外壳10变形，有助于塑料外壳10在与浮体材料20结合成型时使塑料外壳10定型，保持塑料外壳10的一致性。值得一提的是，为了对塑料外壳10更好地支撑，在塑料外壳10放入后，塑料外壳10的外壁与固定型腔201的内壁抵接，塑料外壳10的顶端与支撑模具200的顶端齐平。

优选地，支撑模具200的底面开设有与固定型腔201连通的顶出槽202，在塑料外壳10在与浮体材料20结合成型后，可通过顶出工具自下而上地从顶出槽202伸入固定型腔201的底部，将塑料外壳10顶起，这样，方便了塑料外壳10的取出，避免塑料外壳10因受热膨胀与固定型腔201的内壁接触过紧而难以取出。

优选地，固定型腔201的侧壁具有位于其顶端的导向斜面203，该导向斜面203自侧壁向外并向上倾斜延伸，这样，通过导向斜面203可便于塑料外壳10的放入，避免外壳在放入时被刮损。

在步骤s2中，通过注塑模具成型得到的塑料外壳10，塑料外壳10为一切能够成型的塑料。在本实施例中，塑料外壳10为但不局限于硬塑料材料制成，该硬塑料材料是聚乙烯、聚丙烯或其混合物。该塑料外壳10具有光滑的外观面(图示中的外表面)，不仅能对浮体材料20进行保护，且具有较佳的美感，容易理解的是，由于塑料外壳10的外观面较为光滑，且跟根据订制需求制造出各种颜色的外壳，因此，不需再对制作得到的浮体模块100进行表面处理，喷油喷漆等，大大的减少了制造成本及制造时间，还减少了后加工报废量。

在本实施例中，塑料外壳10具有上侧开口的凹腔11、固定结构12和支撑结构13，浮体材料20从该凹腔11的开口处灌入凹腔11内，固定结构12用以将塑料外壳10固定在载具(图未示)上，支撑结构13用以提高塑料外壳10的强度。

参见图2至5，本实施例的固定结构12形成在凹腔11内，固定结构12包括从凹腔11的底部向凹腔11的开口侧延伸的固定柱121，固定柱121具有一螺孔122，螺孔122的两端分别贯穿固定柱121的顶面和塑料外壳10的底面。在本实施例中，固定柱121的数量为但不局限于两个，塑料外壳10的底面具有相互垂直的一横向(图示中的d1方向，下面统称第一方向d1)和一纵向(图示中的d2方向，下面统称第二方向d2)，两个固定柱121在第二方向d2的中线上并排设置。

在又一实施例中，固定结构12也可以设置在塑料外壳10的外侧，可以是凸设在该塑料外壳10外部的凸耳。

优选地，固定柱121的顶端与塑料外壳10的侧壁顶端齐平，这样，浮体材料20的冷却固化成型后，浮体材料20的顶端面(图示上表面)上形成有与螺孔122对应的孔21，从而通过紧固件(图未示)穿入该螺孔122以将塑料外壳10和浮体材料20构成的浮体模块100固定，这样，紧固件穿入具有螺孔122的固定柱121时，并不会与浮体材料20接触，从而避免将浮体材料20破坏，使得结构更加稳固。

参见图2至5，本实施例的支撑结构13形成在凹腔11内，其包括设置在凹腔11底面上的多个支撑筋131、132，支撑筋131、132的两端分别延伸至凹腔11的内壁并将凹腔11分隔成若干个分隔腔。在本实施例中，多个支撑筋131、132分别为纵向支撑筋132和与纵向支撑筋132垂直的横向支撑筋131，横向支撑筋131的数量为但不局限于一个，其沿平行于第一方向d1的方向延伸，纵向支撑筋132的数量为但不局限于三个，其沿平行于第二方向d2的方向延伸，进而将凹腔11分隔成多个独立的分隔腔。这样，通过设置支撑筋131、132，可以进一步提高塑料外壳10的强度，使其在碰撞时不易变形，此外，支撑筋131、132的设置可增大塑料外壳10与浮体材料20的接触面积，从而提高大塑料外壳10与浮体材料20的粘合效果。值得一提的是，支撑筋131、132的顶端与塑料外壳10的底面之间的距离小于塑料外壳10的侧壁顶端与塑料外壳10的底面之间的距离，即支撑筋131、132高度略低于塑料外壳10的侧壁高度，这样，在灌注时，可利用半固态状的浮体材料20的流动性，仅需对其中一个分隔腔内进行灌注，灌注满后溢出至其他分隔腔，提高了制作效率，且能保证浮体材料20表面(图示的上表面)的平整性。

在又一实施例中，支撑结构13也可以设置在塑料外壳10的外壁上。

参见图2至5，特别的是，横向支撑筋131位于第二方向d2的中线上，固定柱121穿设于横向支撑筋131，从而进一步地提高了塑料外壳10的支撑强度。

在步骤s3中，从凹腔11的开口侧将熔融的浮体材料20灌入凹腔11内，浮体材料20具有密度小于水且不吸水的特性，浮体材料20可以是环氧树脂、聚乙烯或者聚丙烯等热塑性树脂材料，在本实施例中，热塑性树脂材料内填充有空心玻璃微珠，空心玻璃微珠可以增加热塑性树脂材料的黏弹性性能，空心玻璃微珠与热塑性树脂材料的质量比在0.02至0.03之间。空心玻璃微珠与热塑性树脂材料加热并搅拌，然后将搅拌得到的浮体材料20灌入塑料壳体的凹腔11内，至填满凹腔11。

在步骤s4中，将冷却后并与塑料外壳10相结合的浮体材料20取离固定型腔201，在将浮体材料20和塑料外壳10取离固定型腔201之前，浮体材料20的冷却温度在25℃至27℃，浮体材料20的冷却后固化，并与塑料外壳10结合为一体，构成浮体模块100。容易理解的是，成型得到的浮体模块100，不需要通过控机床加工，也不需要后期加工处理和外观表面处理，在从模具型腔内取出后便可以直接使用，塑料外壳10具有一定硬度和抗冲撞性，不需要增设如高硬度的边框等结构上的保护，浮体模块100不怕被硬物撞击，可有效地避免浮体材料20破裂损坏等情况发生。

参见图2至5，本实施例的浮体模块100，采用上述的制作方法制作而成，其包括塑料外壳10，塑料外壳10具有一侧开口的凹腔11，凹腔11中填充有密度小于水且不吸水的浮体材料20；固定结构12，用以将塑料外壳10固定在载具上；支撑结构13，用以提高塑料外壳10的强度，支撑结构13形成在凹腔11内。

上述的浮体模块100，包括塑料外壳10和填充在该外壳内的密度小于水且不吸水的浮体材料20，塑料外壳10具有一定硬度和抗冲撞性，不需要增设如高硬度的边框等结构上的保护，浮体模块100不怕被硬物撞击，可有效地避免浮体材料20破裂损坏等情况发生。

参见图2至5，本实施例的水下机器人，包括潜行载体(图未示)，其中，还包括设置在潜行载体上的上述的浮体模块100。

上述的水下机器人，采用上述的浮体模块100，从而提高了浮体模块100的使用寿命，可使潜行载体适应各种水下环境。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。