本实用新型涉及一种水下装置，特别涉及一种多自由度运动水下装置。
背景技术：
现有水下机器人设备通常包括水下设备本身，以及一到两个发动机推进装置，这样的推进系统一般可实现空间2个自由度、3个自由度的推进，即能够实现水下设备的前进、后退、浮沉运动，但是这些简单的控制并不能满足日常科研、娱乐等对水下设备的要求。因此，有必要对水下设备的运动提出更多自由度的开发设计。
技术实现要素：
本实用新型实施例提供了一种多自由度运动水下装置，以解决现有水下装置只能进行2个自由度、3个自由度运动的技术问题。
本实用新型实施例提供的一种多自由度运动水下装置，包含：
装置本体1，设置于所述装置本体1的推进系统2；
所述推进系统2包括沿第一方向设置的第一推进系统2-1，沿第二方向设置的第二推进系统2-2，沿第三方向设置的第三推进系统2-3；
所述第一推进系统2-1、第二推进系统2-2和第三推进系统2-3各至少包括一个推进设备；
所述第一推进系统2-1、第二推进系统2-2和第三推进系统2-3中的每个推进设备均可以提供正反两方向的推动力。
进一步的，所述第一方向、第二方向、第三方向分别为直角坐标系X、Y、Z方向。
进一步的，所述第一推进系统2-1、第二推进系统2-2、第三推进系统2-3各包括两个推进设备。
进一步的，所述推进系统2控制船体实现旋转、俯仰、转向和/或平移运动。
进一步的，所述第一推进系统2-1、第二推进系统2-2为外挂式推进设备，所述第三推进系统2-3为内嵌式推进设备。
进一步的，所述第一推进系统2-1的两个推进设备对称的外挂于所述装置本体1的尾部；所述第二推进系统2-2的两个推进设备对称的外挂于所述装置本体1的中部；所述第三推进系统2-3的两个推进设备对称的内嵌于所述装置本体1的前后端部。
进一步的，所述第一推进系统2-1包括：
第一外挂支架2-1-1，所述第一外挂支架2-1-1包括第一圆柱形支架体2-1-1-1和第一半球形支架头2-1-1-2，所述第一圆柱形支架体2-1-1-1内包括第一发动机2-1-1-3；
第一推进器2-1-2，包括第一中空式外壳2-1-2-1和第一螺旋桨2-1-2-2，所述第一螺旋桨2-1-2-2与所述第一发动机2-1-1-3连接。
进一步的，所述第二推进系统2-2包括：
第二外挂支架2-2-1，所述第二外挂支架2-2-1包括第二圆柱形支架体2-2-1-1、第二半球形支架头2-2-1-2、第二半球形支架尾2-2-1-3，所述第二圆柱形支架体2-2-1-1内包括第二发动机2-2-1-4；
第二推进器2-2-2，所述第二推进器2-2-2包括穿透的设置于所述第二圆柱形支架体2-2-1-1上的内嵌式通孔2-2-2-1，设置于所述通孔2-2-2-1内的第二螺旋桨2-2-2-2，所述第二螺旋桨2-2-2-2与所述第二发动机2-2-1-4连接。
进一步的，所述第三推进系统2-3包括：
设置于所述装置本体1内的第三发动机2-3-3；
穿透的设置于所述装置本体1上的内嵌式通孔2-3-1，设置于所述通孔2-3-1内的第三螺旋桨2-3-2，所述第三螺旋桨2-3-2与所述第三发动机2-3-3连接。
进一步的，所述第二推进系统2-2的两个推进设备推动力方向相反或推动力方向相同而推动力不同实现旋转；或者
所述第三推进系统2-3的两个推进设备的两个推进设备推动力方向相同而推动力不同或推动力方向相反实现俯仰推动力；或者
所述第一推进系统2-1的两个推进器设备的推动力方向相同而推动力不同或推动力方向相反实现转向；或者
所述第一推进系统2-1、第二推进系统2-2或者所述第三推进系统2-3的两个推进设备推动力方向相同实现平移。
综上所述，本实用新型的水下装置相较于现有技术，一方面，提供了更多自由度的运动，使得使用者在更多维度范围内对水下设备进行控制，可以实现水下设备的推进、横移、沉浮、横摇、俯仰、摇艏6自由度的动作；另一方面，本实用新型设计小巧美观，利用了紧凑的流线型设计，加大了水下设备多自由度动作的灵活性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例水下装置的立体示意图。
图2为本实用新型实施例水下装置的俯视图。
图3为本实用新型实施例水下装置的侧视图。
图4为本实用新型实施例水下装置的同向推进示意图。
图5为本实用新型实施例水下装置的反向推进示意图。
图6为本实用新型实施例水下装置的旋转推进示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应当理解，尽管在本申请实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述XXX，但这些XXX不应限于这些术语。这些术语仅用来将XXX区分开。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XXX也可以被称为第二XXX，类似地，第二XXX也可以被称为第一XXX。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。
结合图1-图3，详细说明本实用新型水下装置的结构，其中图1为本实用新型实施例水下装置的立体示意图。图2为本实用新型实施例水下装置的俯视图。图3为本实用新型实施例水下装置的侧视图。
本实用新型实施例提供的一种多自由度运动水下装置，具体可实现六自由度的运动，包含：装置本体1，设置于所述装置本体1的推进系统2；所述推进系统2包括沿第一方向设置的第一推进系统2-1，沿第二方向设置的第二推进系统2-2，沿第三方向设置的第三推进系统2-3；所述第一推进系统2-1、第二推进系统2-2、第三推进系统2-3均可以实现正反两方向推进。其中，所述水下装置可以包括但不限于水下机器人、水下无人船、潜水器、航行器等。所述装置本体通常可以包括船体本身，船舱内的除动力系统外的设备，例如控制系统、航电系统、拍摄系统等，所述推进系统可以通过发动机的正反转控制，带动螺旋桨的正反转，从而使得推动方向相反，当然每一个发动机的功率控制也是可以单独进行的。
其中，可以任意的设定，所述第一方向、第二方向、第三方向分别为直角坐标系X、Y、Z方向，即所述第一方向、第二方向、第三方向两两垂直,所述第一方向(X方向)为水下装置水平状态尾部到头部方向，所述第二方向(Y方向)为水下装置水平状态与X方向垂直的水平方向，所述第三方向(Z方向)为水下装置水平状态与X方向垂直的竖直方向。如图4所示，沿坐标系的三个坐标轴分别布置一对推进器(即每个方向2个，共6个)，每对推进器同向转动时，推动力方向相同，可实现沿XYZ坐标轴的直线运动；即可以实现水平推进、侧向推进和垂直推进。如果每对推进器反向转动时，推动力方向相反(如图5所示)，可实现沿坐标轴的旋转运动。对每一推进器的每一方向进行独立控制后，即可实现水下设备的推进、横移、沉浮、横摇、俯仰、摇艏等动作，如图6所示。
可选的，所述推进系统的具体实施细节如下：
所述第一推进系统2-1、第二推进系统2-2、第三推进系统2-3各至少包括一个推进设备。优选的，所述第一推进系统2-1、第二推进系统2-2、第三推进系统2-3各包括两个推进设备。所述第一推进系统2-1、第二推进系统2-2为外挂式推进设备，所述第三推进系统2-3为内嵌式推进设备。当然也可以选择所述第一推进系统2-1、第二推进系统2-2、所述第三推进系统2-3任意组合的进行外挂或内嵌设计，以能够实现多自由度推进为原则，以位置安排、设计美观为次要原则。
下面，以所述第一推进系统2-1、第二推进系统2-2为外挂式推进设备，所述第三推进系统2-3为内嵌式推进设备为例进行说明。
所述第一推进系统2-1的两个推进设备对称的外挂于所述装置本体1的尾部，以实现水平推进；所述第二推进系统2-2的两个推进设备对称的外挂于所述装置本体1的中部，以实现侧向推进；所述第三推进系统2-2的两个推进设备对称的内嵌于所述装置本体1的前后端部，以实现垂直推进。
优选的，所述第一推进系统2-1包括第一外挂支架2-1-1，所述第一外挂支架2-1-1包括第一圆柱形支架体2-1-1-1和第一半球形支架头2-1-1-2，第一半球形支架头2-1-1-2也可以设置为其他任何形状，以容易倒流，减少航行阻力为目的。所述第一圆柱形支架体2-1-1-1内包括第一发动机2-1-1-3；
所述第一推进系统2-1还包括第一推进器2-1-2，所述第一推进器2-1-2还包括第一中空式外壳2-1-2-1和第一螺旋桨2-1-2-2，所述第一螺旋桨2-1-2-2与所述第一发动机2-1-1-3连接，所述第一中空式外壳2-1-2-1优选为前后方向通透，以方便所述第一螺旋桨2-1-2-2正反两方向推进，所述第一中空式外壳2-1-2-1形状优选为圆柱或圆台形。
优选的，所述第二推进系统2-2包括第二外挂支架2-2-1，所述第二外挂支架2-2-1包括第二圆柱形支架体2-2-1-1、第二半球形支架头2-2-1-2、第二半球形支架尾2-2-1-3，所述第二圆柱形支架体2-2-1-1内包括第二发动机2-2-1-4；所述第二半球形支架头2-2-1-2、第二半球形支架尾2-2-1-3也可以设置为其他任何形状，以容易倒流，减少航行阻力为目的。
所述第二推进系统2-2还包括第二推进器2-2-2，所述第二推进器2-2-2包括穿透的设置于所述第二圆柱形支架体2-2-1-1上的内嵌式通孔2-2-2-1，设置于所述通孔2-2-2-1内的第二螺旋桨2-2-2-2，所述第二螺旋桨2-2-2-2与所述第二发动机2-2-1-4连接。
优选的，所述第三推进系统2-3包括设置于所述装置本体1内的第三发动机2-3-3；所述发动机分别位于所述装置本体的前后端部。所述第三推进系统2-3还包括穿透的设置于所述装置本体1上的内嵌式通孔2-3-1，以及设置于所述通孔2-3-1内的第三螺旋桨2-3-2，所述第三螺旋桨2-3-2与所述第三发动机2-3-3连接。
优选的，如图6所示，所述第一推进系统2-1、所述第二推进系统2-2或所述第三推进系统2-3的两个推进设备推动力方向相反时，所述水下设备围绕Z轴、X轴或Y轴旋转；其中推动力方向相反包括，所述第一推进系统2-1、所述第二推进系统2-2或所述第三推进系统2-3的两个推进设备，其中一个安装正螺旋桨时顺时针旋转，另一个安装正螺旋桨时逆时针旋转，或者其中一个安装反螺旋桨时逆时针旋转，另一个安装反螺旋桨时顺时针旋转。
优选的，所述第一推进系统2-1、第二推进系统2-2或者所述第三推进系统2-3的两个推进设备中其中一个推进设备推动力方向不断变化实现摇头。例如，其中一个零推动力，另一个推动力方向不断变化；或者一个稳定推动力，另一个推动力大于该稳定推动力且方向不断变化，均可以实现水下设备的摇头。总之，只要合力方向不对变化，就可以实现摇头或翘首或摆动的状态。
优选的，所述第一推进系统2-1、第二推进系统2-2或者所述第三推进系统2-3的两个推进设备推动力方向相同实现平移。例如，所述第一推进系统2-1、第二推进系统2-2或者所述第三推进系统2-3的两个推进设备推动力方向相同实现X、Y或Z方向平移。
优选的，所述第一推进系统2-1、第二推进系统2-2或者所述第三推进系统2-3的两个推进设备一个零推动力，另一个推动力方向不变，可以实现倾斜。
综上所述，本实用新型的水下装置相较于现有技术，一方面，提供了更多自由度的运动，使得使用者在更多维度范围内对水下设备进行控制，可以实现水下设备的推进、横移、沉浮、横摇、俯仰、摇艏6自由度的动作，通过单独控制每一发动机的转动方向，以及输出功率，更可以灵活的实现自由活动，满足更多的运动需求；另一方面，本实用新型设计小巧美观，利用了紧凑的流线型设计，加大了水下设备多自由度动作的灵活性，降低了水下设备的阻力，在水下设备进行多自由度的活动时保证其灵活性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。