专利名称：超小型浅水机器人的沉浮装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种潜水器的沉浮装置，特别是一种超小型浅水机器人沉浮系统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，大中型水电站、大坝的修建，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浅水机器人的需求不断增加。这种浅水机器人能够在狭窄、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。
大中型水下机器人，通常使用空气压缩泵改变体积使系统升降。它能够产生均匀的升力或下沉速度，不易造成水下机器人前后或水平倾斜；而且能经受一定水流波动的影响等。但是沉浮升降系统体积庞大，对整体的震动影响较大，甚至会产生共振现象。与此相对通常小型或微型潜水器中，使用螺旋桨式升降系统。此时体积小，灵活性强，升潜速度调节范围大。然而驱动电机一直处于运转状态，功率消耗大，由于推进器受水流的反力矩作用，常配对使用，但升降力很难使水下机器人保持平衡。转速控制难以实现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超小型浅水机器人的沉浮装置，使机器人在水下受力均匀，能够在沉浮时保持良好的稳定性，并且控制灵活性。
为达到上述目的，本发明作如下的研究思考以形成方案构思全面考虑空气压缩式升降系统与螺旋桨式升降系统的优点，并且结合该潜水器体积小的特征，最终设计出一种密封性好的一种活塞式沉浮系统。它能使水下机器人受力均匀，能在沉浮时保持良好的稳定性，并且控制灵活；能给整体提供部分浮力。但是活塞式排水沉浮系统的缺点是体积大，并且这部分是暴露在耐压壳体的外部最上部，必然在行进中会产生一定的流体阻力。由于对该潜水器的要求不在于运行速度的快慢，而是在于整体平稳性与摄像质量的优劣，从这两点上来看，“活塞式”沉浮系统能够很好的满足设计的要求。沉浮系统的作用主要是通过其内部活塞的运动，产生体积的变化，使潜器整体的浮力减少或增加，从而产生水下升潜的作用力。
潜器在水中能保持稳定必须满足两个条件一是浮心必须位于重心在竖直方向的上方；二是潜水器的重心与其浮心必须在同一竖直方向上。
由于沉浮系统整体在水中产生的浮力大于自身的重量，因此把它安装在潜水器的最上部分，使潜水器整体的浮心升高，从而增加其稳心高，有利于潜水器在水中垂直方向上更加稳定，即满足稳定的第一个条件。另外，浮筒其可以作轴向的局部调整，以满足稳定的第二个条件。沉浮系统的外型从原来的长方体改为一个圆筒形，其长度与耐压壳体的圆柱部分长度相当，这样有利于在行进中保持水下机器人在水平方向上的平衡，不至于前后颠簸，影响稳定与摄像。
根据上述研究和构思，本发明采用下述技术方案一种超小型浅水机器人的沉浮装置，包括浮筒和一个电动机，其特征在于浮筒为两端开口的圆筒，电动机竖直安装在浮筒内的中央处，电动机输出轴通过传动机构联接位于电动机右方和左方的两个活塞。
上述的传动机构的结构是电动机的输出轴上固定联接一各圆锥齿轮，该圆准齿轮与安装在电动机左右两侧的两个圆锥齿轮啮合；该两个圆准齿轮转轴的延长轴为丝杆分别与左右两个螺母旋配，该两个螺母分别通过三根拉杆与两个活塞固定连结。
上述的两根丝杆与浮筒中心线成偏心安置。
上述的两根丝杆为梯形螺纹丝杆，两个螺母为梯形螺纹螺母。
上述的两根丝杆分别由两个轴承支承，两个轴承分别安装在两个轴承座内并由端盖定位。
上述的两个轴承座和电动机通过底座与浮筒固定连接。
上述的两个活塞的外圆上装密封圈。
本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的特点和优点本发明中采用活塞式沉浮系统，机器人水下受力均匀，沉浮时具有良好的稳定性，控制灵活，还能给整体机器人提供大部分浮力。丝杆在活塞外与螺母旋配，避免丝杆直接与活塞旋配而出现动密封问题。采用丝杆与浮筒中心线偏心安装，避免活塞产生转动而易漏洩问题。本发明结构紧凑合理，易于制造，使用安全可靠。本发明适用于各种需控制沉浮的潜水器，尤其适用于超小型浅水机器人。
图1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图1，本超小型浅水机器人的沉浮装置，包括浮筒18和一个电动机12，浮筒18为两端开口的圆筒，电动机12竖直安装在浮筒18内的中央处，电动机12输出轴通过传动机构联接位于电动机12右方和左方的两个活塞7、16。传动机构的结构是电动机12的输出轴上固定联接一个圆锥齿轮5，该圆锥齿轮5与安装在电动机12左右两侧的两个圆锥齿轮4、10啮合；该两个圆锥齿轮4、10转轴的延长轴为丝杆9、14分别与左右两个螺母15、8旋配，该两个螺母15、8分别通过三根拉杆1、6与两个活塞7、16固定连结。两根丝杆9、14与浮筒1 8中心线成偏心安置。两根丝杆9、14为梯形螺纹丝杆，两个螺母8、15为梯形螺纹螺母。两根丝杆9、14分别由两个轴承支承，两个轴承分别安装在两个轴承座13内并由端盖3定位。两个轴承座13和电动机12通过底座11与浮筒18固定连接。两个活塞7、16的外圆上装密封圈17。
权利要求
1.一种超小型浅水机器人的沉浮装置，包括浮筒(18)和一个电动机(12)，其特征在于浮筒(18)为两端开口的圆筒，电动机(12)竖直安装在浮筒(18)内的中央处，电动机(12)输出轴通过传动机构联接位于电动机(12)右方和左方的两个活塞(7、16)。
2.根据权利要求1所述的一种超小型浅水机器人的沉浮装置，其特征在于传动机构的结构是电动机(12)的输出轴上固定联接一个圆锥齿轮(5)，该圆锥齿轮(5)与安装在电动机(12)左右两侧的两个圆锥齿轮(4、10)啮合；该两个圆锥齿轮(4、10)转轴的延长轴为丝杆(9、14)分别与左右两个螺母(15、8)旋配，该两个螺母(15、8)分别通过三根拉杆(1、6)与两个活塞(7、16)固定连结。
3.根据权利要求2所述的一种超小型浅水机器人的沉浮装置，其特征在于两根丝杆(9、14)与浮筒(18)中心线成偏心安置。
4.根据权利要求3所述的一种超小型浅水机器人的沉浮装置，其特征在于两根丝杆(9、14)为梯形螺纹丝杆，两个螺母(8、15)为梯形螺纹螺母。
5.根据权利要求3所述的一种超小型浅水机器人的沉浮装置，其特征在于两根丝杆(9、14)分别由两个轴承支承，两个轴承分别安装在两个轴承座(13)内并由端盖(3)定位。
6.根据权利要求5所述的一种超小型浅水机器人的沉浮装置，其特征在于两个轴承座(13)和电动机(12)通过底座(11)与浮筒(18)固定连接。
7.根据权利要求1所述的一种超小型浅水机器人的沉浮装置，其特征在于两个活塞(7、16)的外圆上装密封圈(17)。
全文摘要
本发明涉及一种超小型浅水机器人的沉浮装置。它包含有一个浮筒和一个电动机，其特征在于浮筒为两端开口的圆筒，电动机竖直安装在浮筒内的中央处，电动机输出轴通过传动机构联接位于电动机右方和左方的两个活塞。本发明使机器人水下受力均匀，沉浮时具有良好的稳定性，控制灵活，还能给整体机器人提供大部分浮力。本发明结构紧凑合理，易于制造，使用安全可靠，适用于各种需控制沉浮的潜水器，尤其适用于超小型浅水机器人。
文档编号B63G8/16GK1569561SQ20041001796
公开日2005年1月26日 申请日期2004年4月27日 优先权日2004年4月27日
发明者刘亮, 翟宇毅, 马金明, 龚振邦 申请人:上海大学