[实用新型]水下机器人用滚动膜片式浮力调节装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及浮力调节装置，具体地说是一种水下机器人用滚 动膜片式浮力调节装置。

背景技术

水下机器人作为一种水下测量、作业平台，已经广泛应用在海洋 科学研究、海洋工程、海洋资源勘探、救援打捞等应用领域。通常水 下机器人在作业过程中要保持稳定的浮力状态，如AUV(无缆水下自 治机器人)保持中性状态，可以保证AUV的定深悬停；滑翔机保持稳 定正(负)的浮力状态，可以保证其稳定的上浮(下潜)。然而，受 海水密度变化的影响，水下机器人的浮力状态会发生波动，从而影响 水下机器人的运动状态。通过专用的浮力调节装置，根据水下机器人 作业海域的海水密度情况，自动调节水下机器人的排水体积来达到期 望的浮力状态。因此研究模块化、结构紧凑、精度高、功耗低、稳定 可靠的水下机器人用浮力调节装置，对提高水机器人的整体性能具有 重要作用。

目前，调节水下机器人浮力的方法主要有两种，一种是采用舱内 的液压系统调节载体的外挂油囊大小来实现浮力调节，这种方式适用 于深海高压环境，但通常液压系统安装调试较为复杂，且系统总效率 偏低、浮力调节精度较差。或者采用活塞直接推排水的方式来实现自 身体积大小的改变，通过直线电位计检测活塞的位置可以精确控制载 体的体积改变量，但由于活塞运动过程为动密封，长时间工作会有磨 损泄露现象。

实用新型内容

为了解决现有调节外挂油囊大小实现浮力调节以及活塞直接推 排水实现体积大小变化两种方式存在的上述问题，本实用新型的目的 在于提供一种水下机器人用滚动膜片式浮力调节装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型包括缸帽、耐压缸体、滚动膜片、活塞、固定筒、直 线电位计、动力源、活塞杆、滚珠丝杠、丝杠螺母、轴承座及耐压舱 体，其中固定筒位于耐压舱体的内部，该固定筒的一端及所述耐压缸 体的一端均安装在所述耐压舱体的同一端，所述耐压缸体的另一端连 接有带排水口的缸帽；所述固定筒的另一端安装有轴承座，所述滚珠 丝杠与该轴承座转动连接，所述动力源通过固定座安装在轴承座上， 并与所述滚珠丝杠相连；所述活塞杆位于耐压缸体与固定筒的内部， 一端与所述滚珠丝杠上螺纹连接的丝杠螺母相连，另一端连接有活 塞，所述滚动膜片安装在该活塞上，边缘压紧在所述缸帽与耐压缸体 之间；所述直线电位计安装在所述固定座上，该直线电位计的拉杆与 安装在所述活塞杆一端的测位连接件相连；所述动力源驱动滚珠丝杠 转动，通过该滚珠丝杠与所述丝杠螺母将回转运动转化为所述活塞杆 带动活塞及滚动膜片的直线往复移动，通过推排水实现水下机器人的 浮力调节。

其中：所述滚动膜片的中部安装在活塞上，中部外围的部分卷积 后放入所述活塞侧面与耐压缸体内壁之间，所述缸帽和耐压缸体压紧 滚动膜片的边缘并固接；所述滚动膜片随活塞杆直线往复移动，与所 述活塞及耐压缸体之间滚动摩擦；

所述动力源包括双向超越离合器及直流电机，固定座为离合器固 定座，所述双向超越离合器通过离合器固定座安装在所述轴承座上； 所述直流电机安装在离合器固定座上，该直流电机的电机轴插入所述 双向超越离合器的主动端，所述滚珠丝杠的输入端插入双向超越离合 器的从动端；所述耐压缸体的一端安装有尼龙导向套，该尼龙导向套 套设在所述活塞杆上，与所述活塞杆之间为非圆形配合；

所述固定筒的侧壁上沿轴向开有条形孔，所述测位连接件穿过该 条形孔连接于所述活塞杆的一端，所述测位连接件在活塞杆直线往复 移动的过程中在所述条形孔内往复移动；所述滚动膜片朝向缸帽的一 侧中部设有膜片压紧件，该膜片压紧件、滚动膜片及活塞通过螺钉共 同安装在所述活塞杆的另一端；所述轴承座内的两端设有角接触球轴 承，位于两端角接触球轴承之间设有推力滚子轴承，所述滚珠丝杠的 输入端穿过角接触球轴承及推力滚子轴承，并通过锁紧螺母锁紧。

本实用新型的优点与积极效果为：

1.本实用新型通过滚动膜片将外界海水与舱内隔绝，形成可变 体积的浮力调节装置，采用滚动膜片代替了传统活塞推排水的方式， 将传统的活塞的推排水过程中的滑动摩擦转化为了滚动摩擦，将活塞 运动的动密封转化为静密封，避免了传统活塞长时间往复运行造成密 封圈磨损而泄露的情况，系统更加可靠稳定。

2.本实用新型将滚珠丝杠与双向超越离合器配合使用，既实现 了系统的自锁功能，又提高了系统效率。