[发明专利]一种水下机器人排水推进装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种排水推进装置，特别安装于水下机器人，尤其是能够围绕排水器驱动轴旋转，自由调节排水角度，可以通过一个或多个排水器组成，通过协调各排水器的运动状态，实现对水下机器人的推进功能。

背景技术

水下机器人作为一个复杂的系统，集成了人工智能、水下目标的探测和识别、数据融合、智能控制以及导航和通信各子系统，是一个可以在复杂水下环境中执行各种军用和民用任务的智能化无人平台。由于水下机器人在海事研究和海洋开发中具有远大前景，在未来水下信息获取、精确打击和“非对称情报战”中也有广泛应用，因此水下机器人技术在世界各个国家中都是一个重要和积极的研发领域。水下推进装置是水下机器人的动力之源，是水下机器人实现精确运动的关键。目前，水下推进装置大多采用舵鳍方式控制运动状态，需要的驱动主辅电机数量较多，而且可能影响水下机器人的整体结构，因此，需要一种灵活高效的水下推进装置。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种能够灵活机动、经济节能的水下机器人排水推进装置，从而使机器人更好地完成水下工作。

本发明是一种排水推进装置，包括排水推进器、控制集成密封箱。

本发明所述的排水推进器包括排水推进口、排水推进螺旋桨、排水推进口支架、排水推进口固定架、排水推进螺旋桨高速直流电机、排水推进螺旋桨支架、排水推进口驱动舵机、排水推进口驱动舵机固定架以及排水推进口驱动轴。排水推进器与排水推进口通过排水推进口支架与排水推进口驱动轴连接，可以围绕驱动轴转动；排水推进口驱动舵机，安装固定于排水推进口固定支架，驱动排水推进口及排水推进口支架围绕排水推进口驱动轴转动。排水推进螺旋桨由高速直流电机驱动，一同固定于排水推进螺旋桨支架，亦与排水推进口驱动轴连接，与排水推进口同步围绕驱动轴转动；排水推进螺旋桨高速直流电机，安装固定于排水推进口固定支架，驱动排水推进螺旋桨转动。排水推进口固定架与控制集成密封箱顶盖固定。

本发明所述的控制集成密封箱包括控制集成密封箱顶盖、控制集成密封箱主体壳、控制集成密封箱侧壁以及控制系统盒。所述的控制集成密封箱顶盖上有具有防水特性的排水推进器滑动槽，排水推进器在舵机的驱动下，能够沿着排水推进器滑动槽运动，从而改变排水推进方向。所述的控制集成密封箱主体壳与控制集成密封箱侧壁由一次成型工艺制作，具有防水性。本发明的排水推进装置可由控制集成密封箱主体壳或控制集成密封箱侧壁或者两者一起与水下机器人连接固定，为水下机器人提供推进力。所述的控制系统盒安装固定于控制集成密封箱主体壳底部，是排水推进装置的控制中心。控制系统包括中心处理器、惯性导航元件、遥控信号接口、电机驱动器、排水推进口驱动舵机、排水推进螺旋桨高速直流电机。其特征在于所述的中心处理器与惯性导航元件以及遥控信号接口构成控制系统的输入部分；中心处理器与电机驱动器构成控制系统的输出部分。所述的电机驱动器与排水推进口驱动舵机构成排水推进口转动执行层；电机驱动器与排水推进螺旋桨高速直流电机构成螺旋桨驱动执行层。所述的惯性导航元件安装于控制系统盒构成排水推进装置控制系统自身姿态定位层。所述的控制系统盒将包括中心处理器、图像采集卡、惯性导航元件、遥控信号接口、电机驱动器的控制系统封装，兼有电源输入接口功能，由排水推进装置外部供电。所述的排水推进口驱动舵机、排水推进螺旋桨高速直流电机都配有编码器，可以与其电机驱动器实现电机伺服控制。

本发明提出的排水推进装置实现水下机器人推进的过程。首先将排水推进装置与水下机器人安装固定。排水推进装置的中央处理器接收遥控控制指令信号或者自主控制排水推进装置动作。排水推进装置可以选择安装一个或多个排水推进器。当选择多个排水推进器时，多个排水推进器的排水推进驱动轴要保持同轴安装。排水推进螺旋桨高速直流电机在其电机驱动器的控制下带动排水推进螺旋桨按照设定转速旋转，将水排出，由于水流运动的反向作用，根据动量守恒原理，机器人会向反方向以一定速度运动，从而实现对水下机器人的驱动。同时，排水推进螺旋桨高速直流电机驱动器通过对电机转速及电流的监控，可以判断排水推进螺旋桨高速直流电机的运转状况，防止电机过载过流，保护电机正常工作。排水推进口驱动舵机由其电机驱动器控制，带动排水推进口支架围绕排水推进口驱动轴沿排水推进口滑动槽转动，改变排水推进方向。

本发明的有益效果是：重量小，运动灵巧轻便，具有机械结构紧凑合理，智能性、实用性、稳定性、节能性、经济性和通用性好等特点，作为水下机器人新型的排水推进装置可以更高效地实现水下机器人准确的排水推进功能。

附图说明