一種超小型水下機器人的變胞平衡機構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及水下機器人的機械結構設計，具體地說是一種超小型水下機器人的平衡機構。
【背景技術】
[0002]水下機器人是一種可在水下移動、具有視覺和感知系統(tǒng)、通過遙控或自主操作方式、使用機械或其他工具代替或輔助人去完成水下作業(yè)任務的裝置。它作為一種高技術手段，在海洋開發(fā)和利用中扮演重要角色，其重要性不亞于宇宙火箭在探索宇宙空間的作用。超小型水下機器人主要用于淺海海底、江河湖泊、港口的地形水質考察，搜索失事沉船，對失事水域現(xiàn)場進行測量，研宄水下資源。
[0003]超小型水下機器人在水下的抗干擾能力較差，在水下環(huán)境中容易因受到干擾而發(fā)生姿態(tài)變化，特別是以螺旋槳為驅動的水下機器人，需要時刻控制螺旋槳的工作狀態(tài)來應對水下復雜的環(huán)境，而且一旦螺旋槳停轉，超小型水下機器人就會失去控制，平衡能力大大降低，因此通過其他輔助設備來抵抗外界的干擾很有必要。有一些水下機器人通過主動方法對其產生一個回復力矩或抗干擾力矩，如螺旋槳的差動工作方式，重力塊的平移使其重心發(fā)生偏移等。由于超小型水下機器人其本身體積較小，其標心距也收到限制，而標心距越小，其傾斜時的回復力矩也越小，所以穩(wěn)定性和抗干擾性較差。因此，如何增大其回復力矩就成為增強抗干擾能力的關鍵。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明的目的在于針對超小型水下機器人需要增強其平衡和抗干擾能力的要求，提出一種超小型水下機器人的變胞平衡機構。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案:
一種超小型水下機器人的變胞平衡機構，包括傳動軸、深溝球軸承、系統(tǒng)固定板、變胞機構、彈簧、內螺紋固定塊、可變體積浮力球、螺紋傳動軸、浮力球固定板、彈簧擋圈、氣管；所述傳動軸通過深溝球軸承與系統(tǒng)固定板轉動連接，所述螺紋傳動軸通過深溝球軸承與浮力球固定板轉動連接，所述傳動軸與螺紋傳動軸的一端同軸連接；所述螺紋傳動軸的另一端與內螺紋固定塊連接，所述可變體積浮力球固定于浮力球固定板上，所述內螺紋固定塊和可變體積浮力球用螺釘固定，當螺紋傳動軸轉動時，帶動內螺紋固定塊沿軸向移動，從而改變可變體積浮力球的體積；所述彈簧擋圈固定在浮力球固定板上，所述彈簧套裝在傳動軸和螺紋傳動軸上，彈簧的一端固定在系統(tǒng)固定板上，另一端固定在彈簧擋圈上；若干所述變胞機構固定在系統(tǒng)固定板和浮力球固定板之間，所述氣管裝在可變體積浮力球上，用于排出和送入氣體。
[0006]所述變胞機構包括支座、第一連桿、鉸鏈、第二連桿；所述第一連桿和第二連桿的一端通過鉸鏈相連，第一連桿的另一端通過支座連接系統(tǒng)固定板，第二連桿的另一端通過支座連接浮力球固定板。
[0007]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點:
本發(fā)明采用變胞機構實現(xiàn)可壓縮浮力球兩個位置的相互轉換，提供了額外的活動度。變胞機構是一種機構的自由度可隨工作要求自動變換或構件的運動形態(tài)可隨工作要求自動變換的一種新型機構，具有靈巧可變的特點，同時使結構設計簡單，重量輕，可靠性高，大大增強了其平衡能力和抗干擾能力。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0009]圖2是本發(fā)明的變胞平衡機構安裝示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0011]如圖1所示，一種超小型水下機器人的變胞平衡機構，包括傳動軸1、深溝球軸承
2、系統(tǒng)固定板3、變胞機構、彈簧7、內螺紋固定塊8、可變體積浮力球9、螺紋傳動軸10、浮力球固定板11、彈簧擋圈12、氣管14 ;所述傳動軸I通過深溝球軸承2與系統(tǒng)固定板3轉動連接，所述螺紋傳動軸10通過深溝球軸承2與浮力球固定板11轉動連接，所述傳動軸I與螺紋傳動軸10的一端同軸連接；所述螺紋傳動軸10的另一端與內螺紋固定塊8連接，所述可變體積浮力球9固定于浮力球固定板11上，所述內螺紋固定塊8和可變體積浮力球9用螺釘固定，當螺紋傳動軸10轉動時，帶動內螺紋固定塊8沿軸向移動，從而改變可變體積浮力球9的體積；所述彈簧擋圈12固定在浮力球固定板11上，所述彈簧7套裝在傳動軸I和螺紋傳動軸10上，彈簧7的一端固定在系統(tǒng)固定板3上，另一端固定在彈簧擋圈12上；若干所述變胞機構固定在系統(tǒng)固定板3和浮力球固定板11之間，所述氣管14裝在可變體積浮力球9上，用于排出和送入氣體。
[0012]所述變胞機構包括支座4、第一連桿5、鉸鏈6、第二連桿13 ;所述第一連桿5和第二連桿13的一端通過鉸鏈6相連，第一連桿5的另一端通過支座4連接系統(tǒng)固定板3，第二連桿13的另一端通過支座4連接浮力球固定板11。
[0013]本發(fā)明裝置的原理如下:
變胞平衡機構的安裝如圖2所示，在超小型水下機器人主體15兩邊各安裝一個。在超小型水下機器人主體15內裝有電磁裝置，通電時會牢牢吸引住浮力球固定板11，變胞機構不動，彈簧7被壓縮；斷電時會瞬時放開浮力球固定板11，變胞機構動作，彈簧7被釋放，從而實現(xiàn)了變胞機構的運動。因此該變胞機構就是采用電磁的方式激發(fā)其變胞過程，通過改變構件數(shù)的方式實現(xiàn)變胞。當螺紋傳動軸10轉動時帶動內螺紋固定塊8沿軸向移動，從而改變可變體積浮力球9的體積，改變超小型水下機器人主體15浮力和浮心，進而改變其回復力矩，增強其平衡能力和抗干擾能力。
[0014]浮力球固定板11材料為45鋼，氣管14材料為塑料，其余皆為鋁合金，以盡量減小平衡機構的質量，以此來減輕整個系統(tǒng)質量。
【主權項】
1.一種超小型水下機器人的變胞平衡機構，其特征在于，包括傳動軸(1)、深溝球軸承(2)、系統(tǒng)固定板(3)、變胞機構、彈簧(7)、內螺紋固定塊(8)、可變體積浮力球(9)、螺紋傳動軸(10)、浮力球固定板(11)、彈簧擋圈(12)、氣管(14);所述傳動軸(I)通過深溝球軸承(2)與系統(tǒng)固定板(3)轉動連接，所述螺紋傳動軸(10)通過深溝球軸承(2)與浮力球固定板(11)轉動連接，所述傳動軸(I)與螺紋傳動軸(10)的一端同軸連接；所述螺紋傳動軸(10)的另一端與內螺紋固定塊(8)連接，所述可變體積浮力球(9)固定于浮力球固定板(11)上，所述內螺紋固定塊(8)和可變體積浮力球(9)用螺釘固定，當螺紋傳動軸(10)轉動時，帶動內螺紋固定塊(8)沿軸向移動，從而改變可變體積浮力球(9)的體積；所述彈簧擋圈(12)固定在浮力球固定板(11)上，所述彈簧(7)套裝在傳動軸(I)和螺紋傳動軸(10)上，彈簧(7)的一端固定在系統(tǒng)固定板(3)上，另一端固定在彈簧擋圈(12)上；若干所述變胞機構固定在系統(tǒng)固定板(3)和浮力球固定板(11)之間，所述氣管(14)裝在可變體積浮力球(9)上，用于排出和送入氣體。
2.根據(jù)權利要求1所述的超小型水下機器人的變胞平衡機構，其特征在于，所述變胞機構包括支座(4)、第一連桿(5)、鉸鏈(6)、第二連桿(13);所述第一連桿(5)和第二連桿(13)的一端通過鉸鏈(6)相連，第一連桿(5)的另一端通過支座(4)連接系統(tǒng)固定板(3)，第二連桿(13)的另一端通過支座(4)連接浮力球固定板(11)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超小型水下機器人的變胞平衡機構，包括傳動軸、深溝球軸承、系統(tǒng)固定板、變胞機構、彈簧、內螺紋固定塊、可變體積浮力球、螺紋傳動軸、浮力球固定板、彈簧擋圈、氣管，所述傳動軸與螺紋傳動軸連接，所述螺紋傳動軸與內螺紋固定塊連接，所述系統(tǒng)固定板固定在超小型水下機器人主體上，所述變胞機構固定于系統(tǒng)固定板上，所述浮力球固定板和變胞機構連接，所述可變體積浮力球固定于浮力球固定板上，所述內螺紋固定塊和可變體積浮力球用螺釘固定，所述彈簧擋圈和彈簧安裝在系統(tǒng)固定板和浮力球固定板之間。本發(fā)明采用變胞機構實現(xiàn)可壓縮浮力球兩個位置的相互轉換，結構簡單，重量輕，可靠性高，大大增強了其平衡能力和抗干擾能力。
【IPC分類】B63C11-52
【公開號】CN104787269
【申請?zhí)枴緾N201510129249
【發(fā)明人】翟宇毅, 張國亮, 朱勇劍, 黃菲, 董超
【申請人】上海大學
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年3月24日