[发明专利]应用于水下机器人的一体化全方向矢量推进装置

说明书

本发明涉及水下机器人技术领域，具体地说是一种应用于水下机器人的一体化全方向矢量推进装置，包括控制舱、推进组件和天线组件，控制舱内设有驱动腔，在驱动腔内设有带第一推杆的第一驱动装置和带第二推杆的第二驱动装置，推进组件包括推进壳体、摆动罩、摆动轴和推进器，推进壳体前端与控制舱后端固连且与所述驱动腔相通，摆动罩两侧分别通过第一铰轴螺钉与推进壳体相连，摆动轴两侧分别通过第二铰轴螺钉与摆动罩相连，且所述第一铰轴螺钉连线和第二铰轴螺钉连线呈十字交叉状，第一推杆端部与摆动罩铰接，第二推杆端部与摆动轴铰接，摆动轴与推进器固连，天线组件垂直设于控制舱上。本发明结构简单、能源利用率高、反应迅速且操纵控制简单。

技术领域

本发明涉及水下机器人技术领域，具体地说是一种应用于水下机器人的一体化全方向矢量推进装置。

背景技术

海洋蕴藏着大量的自然资源，是支持人类可持续发展的宝贵财富。自主水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)是一种非常重要的海洋资源勘探开发工具，可用于深水观测、救助打捞、水下工程维修、海洋石油开发、海军军事建设等各种水下作业，随着人们对海洋开发越来越重视，世界各国都在大力开展AUV技术研究。

AUV要在有限空间内携带充足的能源用于维持推进系统和其他设备的正常工作，为提高能源利用率，有必要对操纵性方案进行精细化设计，另外海洋环境复杂多变，AUV在受到外界扰动时必须具备一定的稳定性以回到扰动前的状态，稳定性差的AUV如通过频繁操舵控制航行姿态，会增加系统能耗，并且AUV在做海底跟踪航行或遇到障碍物时，还要求具备良好的机动性，以便快速调整状态进行地形跟踪或避障。

目前AUV的推进方式中以螺旋桨推进最为普遍，为实现AUV空间多自由度运动，现有技术中主要采用两种设计方式：多推进器矢量布置和单推进器+舵翼组合，其中多推进器矢量布置形式增加了机械系统的复杂性，增大了协调控制难度，提高了成本，并且部分辅助推进器在正常航行的大部分时间里都长时间闲置不用，造成资源浪费，而单推进器+舵翼组合的方式则需使舵板尺寸满足一定要求，这会导致航行阻力增加，不仅影响AUV的航行效率，而且舵板的操纵能力只在航速较高时才有效，低速状态下AUV的机动能力很差。另外还有一些水下机器人采用三自由度并联式(3-RPS)矢量推进方式，其机械结构复杂，占用空间大并存在冗余自由度，而且存在控制相对繁琐、各方向容易发生干涉、反应不够迅速、不利于维修等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于水下机器人的一体化全方向矢量推进装置，结构简单、能源利用率高、反应迅速且操纵控制简单。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种应用于水下机器人的一体化全方向矢量推进装置，包括控制舱、推进组件和天线组件，所述控制舱内设有驱动腔，在所述驱动腔内设有第一驱动装置和第二驱动装置，且所述第一驱动装置设有可往复移动的第一推杆，所述第二驱动装置设有可往复移动的第二推杆，所述推进组件包括推进壳体、摆动罩、摆动轴和推进器，所述推进壳体前端与所述控制舱后端固连且内部与所述驱动腔相通，所述摆动罩两侧分别通过第一铰轴螺钉与所述推进壳体相连，所述摆动轴两侧分别通过第二铰轴螺钉与所述摆动罩相连，且所述第一铰轴螺钉连线和第二铰轴螺钉连线呈十字交叉状，所述第一推杆端部与所述摆动罩铰接，所述第二推杆端部与所述摆动轴铰接，所述摆动轴与所述推进器固连，天线组件垂直设于所述控制舱上。

所述第一驱动装置和第二驱动装置内部结构相同，均包括推杆密封舱、丝母、推杆驱动组件和外筒，推杆驱动组件设置于外筒中，所述推杆驱动组件前端设有法兰，推杆密封舱固设于所述法兰上，推杆驱动组件的输出轴为丝杠且穿过所述法兰后伸入至所述推杆密封舱中，在所述丝杠上套装有丝母，第一推杆或第二推杆后端伸入至对应的推杆密封舱内并与该推杆密封舱内的丝母固连。

所述外筒后端设有内部带通孔的穿舱件。