一种带有螺旋桨控制姿态的水下机器设备的制作方法

本发明涉及一种水下机器设备，特别涉及一种带有螺旋桨控制姿态的水下机器设备。

背景技术：

目前的水下机器设备基本都是通过螺旋桨转动来控制水下设备的各种姿态，但是关于螺旋桨的设计却是多种多样，为了实现水下机器设备能自由地左右倾斜，左右转弯，上浮下沉，前进后退，需要对水下机器设备进行改进以符合水下探测的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种装配有螺旋桨提供上下前后的推力，通过姿态传感器和深度传感器来调节平衡与深度，可以方便控制设备本体的水下姿态，包括左右倾斜，左右转弯，上浮下沉，前进后退的带有螺旋桨控制姿态的水下机器设备。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种带有螺旋桨控制姿态的水下机器设备，所述水下机器设备包括设备本体、电源、螺旋桨、姿态传感器、深度传感器和主控芯片，所述螺旋桨设置在设备本体上，所述姿态传感器、深度传感器和主控芯片设置在设备本体内，所述螺旋桨、姿态传感器、深度传感器分别与主控芯片作电连接，所述电源分别为设备本体、螺旋桨、姿态传感器、深度传感器和主控芯片供电。

所述螺旋桨至少包括四个，所述螺旋桨以两个为一组，每组螺旋桨相互垂直设置于设备本体上。

所述螺旋桨中一组的两个以设备本体为对称中心对称分布，且其螺旋桨轴心与x轴平行，用于前后推进设备本体；所述螺旋桨中另一组的两个以设备本体为对称中心对称分布，且其螺旋桨轴心与z轴平行，用于上下推进设备本体。

水下机器设备所采用的技术，是装配四个螺旋桨，螺旋桨以两个为一组，每组螺旋桨相互垂直设置于设备本体上，其中一组的两个以设备本体为对称中心对称分布，且其螺旋桨轴心与x轴平行，用于前后推进设备本体，提供前进与后退的推力；另一组的两个以设备本体为对称中心对称分布，且其螺旋桨轴心与z轴平行，用于上下推进设备本体，可以通过控制左右两个螺旋桨来调节平衡与深度。

这种四螺旋桨设计可以方便的控制设备本体的水下姿态，包括左右倾斜，左右转弯，上浮下沉，前进后退，为了控制水下机器设备的平衡姿态及下潜深度，该水下机器设备配置姿态传感器和深度传感器，以获取姿态数据和深度数据，螺旋桨的转速分为平衡与深度两部分的线性叠加，进行转速处理之前，默认螺旋桨增加转速则增加向下的力。

在处理平衡姿态时，如果水下设备处于平稳姿态，则不需要改变左平衡螺旋桨和右平衡螺旋桨的转速；如果水下设备处于左倾姿态，减少左平衡螺旋桨转速，增加右平衡螺旋桨转速；如果水下设备处于右倾姿态，减少右平衡螺旋桨转速，增加左平衡螺旋桨转速。

在处理深度姿态时，默认水下设备无限接近零浮力但是大于零浮力，即设备的密度与水密度无限接近，但是比水密度低，因此只要螺旋桨稍微加速，即可让设备下潜，螺旋桨停止转动，即可保证设备上浮，根据深度传感器获得的数值，若数值低于目标深度，则加速转动螺旋桨，若数值大于目标深度，则减速转动螺旋桨，通过主控芯片不断控制螺旋桨的加速减速，从而让水下设备保持在目标深度。

将平衡处理及深度处理两个模块线性叠加，即可通过双螺旋桨保证水下设备保持目标姿态。

在推进时，当左推进螺旋桨和右推进螺旋桨两边推进加速，即可直线前进，当左右两边推进螺旋桨反向旋转，即可直线后退，当左推进螺旋桨正向旋转，右推进螺旋桨停止或反向或低于左推进螺旋桨转速，则可以向右转弯，反之，则可以向左转弯。

作为本发明的改进技术方案：

所述水下机器设备还包括陆上电脑端，所述陆上电脑端与主控芯片作电连接。

水下机器设备的主控芯片与陆上电脑端通过光纤进行通讯，通过线缆连接与水下机器设备连接。通过设备本体上的姿态传感器返回的数据，主控芯片自动调节左右螺旋桨转速以调节平衡，陆上电脑端发送下潜深度指令，主控芯片接收到指令后，检测当前深度，如果需要下潜，则加大转速下潜，等到达目的深度，减少转速即可，如果需要上浮，则减少转速，待到达目的深度，加大转速即可。

作为本发明的改进技术方案：

所述电源为陆上电源。

水下机器设备工作的电源由陆地上220v交流电提供。

采用上述结构后，本发明有益效果为：

采用该技术的水下机器设备，可以实现多种姿态，且适用于各种水环境。相比其他种类的水下设备，有些设备是四个平衡螺旋桨，而采用本技术的水下机器设备的双平衡螺旋桨即可控制好平衡及深度，有些设备只有一个螺旋桨，则无法做出左右倾斜的姿态，这是采用本技术的水下机器设备的双平衡螺旋桨的优势。

附图说明

图1是本发明水下机器设备的俯视示意图；

图2是本发明水下机器设备的立体示意图；

图3是本发明水下机器设备的剖面图；

图4是本发明水下机器设备的陆上水下示意图。

附图标号：1，设备本体；2，电源；3，螺旋桨；31，左平衡螺旋桨；32，右平衡螺旋桨；33，左推进螺旋桨；34，右推进螺旋桨；4，姿态传感器；5，深度传感器；6，主控芯片；7，陆上电脑端。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1、图2、图3和图4所示，一种带有螺旋桨控制姿态的水下机器设备，所述水下机器设备包括设备本体1、电源2、螺旋桨3、姿态传感器4、深度传感器5和主控芯片6，所述螺旋桨3设置在设备本体1上，所述姿态传感器4、深度传感器5和主控芯片6设置在设备本体1内，所述螺旋桨3、姿态传感器4、深度传感器5分别与主控芯片6作电连接，所述电源2分别为设备本体1、螺旋桨3、姿态传感器4、深度传感器5和主控芯片6供电。

上述螺旋桨3至少包括四个，所述螺旋桨3以两个为一组，每组螺旋桨3相互垂直设置于设备本体上。

上述螺旋桨3中一组的两个以设备本体1为对称中心对称分布，且其螺旋桨3轴心与x轴平行，用于前后推进设备本体1；所述螺旋桨3中另一组的两个以设备本体1为对称中心对称分布，且其螺旋桨3轴心与z轴平行，用于上下推进设备本体1。

上述水下机器设备还包括陆上电脑端7，所述陆上电脑端7与主控芯片6作电连接。

上述电源2为陆上电源。

水下机器设备所采用的技术，是装配四个螺旋桨3，螺旋桨3以两个为一组，每组螺旋桨3相互垂直设置于设备本体1上，其中一组的两个以设备本体1为对称中心对称分布，且其螺旋桨3轴心与x轴平行，用于前后推进设备本体1，提供前进与后退的推力；另一组的两个以设备本体1为对称中心对称分布，且其螺旋桨3轴心与z轴平行，用于上下推进设备本体1，可以通过控制左右两个螺旋桨3来调节平衡与深度。

这种四螺旋桨设计可以方便的控制设备本体1的水下姿态，包括左右倾斜，左右转弯，上浮下沉，前进后退，为了控制水下机器设备的平衡姿态及下潜深度，该水下机器设备配置姿态传感器4和深度传感器5，以获取姿态数据和深度数据，螺旋桨3的转速分为平衡与深度两部分的线性叠加，进行转速处理之前，默认螺旋桨3增加转速则增加向下的力。

在处理平衡姿态时，如果水下设备处于平稳姿态，则不需要改变左平衡螺旋桨31和左平衡螺旋桨32的转速；如果水下设备处于左倾姿态，减少左平衡螺旋桨31转速，增加左平衡螺旋桨32转速；如果水下设备处于右倾姿态，减少左平衡螺旋桨32转速，增加左平衡螺旋桨31转速。

在处理深度姿态时，默认水下设备无限接近零浮力但是大于零浮力，即设备的密度与水密度无限接近，但是比水密度低，因此只要螺旋桨3稍微加速，即可让设备下潜，螺旋桨3停止转动，即可保证设备上浮，根据深度传感器获得的数值，若数值低于目标深度，则加速转动螺旋桨3，若数值大于目标深度，则减速转动螺旋桨3，通过主控芯片6不断控制螺旋桨3的加速减速，从而让水下设备保持在目标深度。

将平衡处理及深度处理两个模块线性叠加，即可通过双螺旋桨3保证水下设备保持目标姿态。

在推进时，当左推进螺旋桨33和右推进螺旋桨34两边推进加速，即可直线前进，当左右两边推进螺旋桨3反向旋转，即可直线后退，当左推进螺旋桨33正向旋转，右推进螺旋桨34停止或反向或低于左推进螺旋桨33转速，则可以向右转弯，反之，则可以向左转弯。

水下机器设备的主控芯片6与陆上电脑端7通过光纤进行通讯，通过线缆连接与水下机器设备连接。通过设备本体1上的姿态传感器4返回的数据，主控芯片6自动调节左右螺旋桨3转速以调节平衡，陆上电脑端7发送下潜深度指令，主控芯片6接收到指令后，检测当前深度，如果需要下潜，则加大转速下潜，等到达目的深度，减少转速即可，如果需要上浮，则减少转速，待到达目的深度，加大转速即可。

水下机器设备工作的电源2由陆地上220v交流电提供。

采用该技术的水下机器设备，可以实现多种姿态，且适用于各种水环境。相比其他种类的水下设备，有些设备是四个平衡螺旋桨，而采用本技术的水下机器设备的双平衡螺旋桨即可控制好平衡及深度，有些设备只有一个螺旋桨，则无法做出左右倾斜的姿态，这是采用本技术的水下机器设备的双平衡螺旋桨的优势。

以上具体实施方式的内容仅为本发明的优选实施例，上述优选实施例并非用来限定本发明的实施范围；凡是依照本发明其权利要求的保护范围所做出的各种等同变换，均被本发明其权利要求的保护范围所覆盖。