[发明专利]一种基于双反馈的水下自平衡搭载云台

说明书

本发明提供了一种基于双反馈的水下自平衡搭载云台，属于水下探测装备技术领域，通过在云台密封舱设置平衡叶轮，利用压力平衡油产生的阻尼抵消外置负载运动产生的横滚扭矩，并且设有扭矩传感器反馈和陀螺仪反馈的双反馈机制，配合自适应预测算法，能够实时对搭载云台的运动姿态进行调整。本发明的有益效果为：可以实现即使在柔性悬吊的情况下，搭载云台也能稳定的进行角度调整，扩大探测范围，简化搭载设备，提高整体的稳定性。

技术领域

本发明涉及水下探测装备技术领域，尤其涉及一种基于双反馈的水下自平衡搭载云台。

背景技术

随着科技的进步，目前水下或陆地深坑等极端环境中的探测作业越来越广泛，但是由于环境的特殊性，使得人们无法实际深入探测，通常需要借助水下机器人等无人装备搭载声呐或摄像头进行探测。然而，目前的水下机器人等无人装备大多价格昂贵，在极端环境中的稳定性也有待进一步提高，会给用户带来较大的经济负担，因此目前一些初期探测任务往往都是采用悬吊的方式将探测设备送入水下或深坑进行探测。

目前的悬吊方式根据所采用的工具分为柔性和刚性两种，其中柔性悬吊即采用绳索或线缆等方式将探测设备送入作业位置进行探测，但是由于没有着力点，所以探测设备无法自主运动，探测范围仅为一个特定区域；刚性悬吊是指采用钢管等刚性方式搭载探测设备，这种方式由于可以施加扭矩，因此可以搭载相应的云台来改变探测方向和范围，但是由于钢管长度受限，并且操作复杂，使得这种方式在深海或深坑中进行应用。因此，提出一种能够自己实现扭矩平衡的搭载云台，解决柔性悬吊姿态无法改变的问题，将对简化水下和深坑等特殊环境的作业任务，具有重要的意义。

发明内容

本发明提供了一种基于双反馈的水下自平衡搭载云台，通过在云台密封舱设置平衡叶轮，利用密封舱内的压力平衡油产生的阻尼，抵消外置负载运动产生的横滚扭矩，并且设有扭矩传感器反馈和陀螺仪反馈的双反馈机制，配合自适应预测算法，能够实时的对搭载云台的运动姿态进行调整，使其即使在柔性悬吊的情况下也能自主的改变探测方向。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种基于双反馈的水下自平衡搭载云台，包括密封舱体、尾盖和搭载盘，其特征在于，还包括动力电机模组、扭矩传感器一、固定架、扭矩传感器二、平衡电机模组、叶轮、陀螺仪、补偿器和控制器；所述的动力电机模组包括动力电机、驱动器一和编码器一，动力电机为双向出轴结构，其中一端出轴与密封舱体相连接处设有骨架油封，并通过锁紧环进行压紧固定，出轴末端通过平键与搭载盘固定连接，另一端出轴与扭矩传感器一固定连接；所述的固定架为双向对称结构，一面设有与扭矩传感器一相匹配的固定槽一，另一面设有与扭矩传感器二相匹配的固定槽二，中间设有双向滑环；所述的扭矩传感器二与平衡电机模组中平衡电机轴的一端出轴固定连接；所述的平衡电机模组还包括平衡电机、驱动器二和编码器二，平衡电机轴的另一端与叶轮固定连接，并与固定在隔离板上的单向滑环相连接；所述的单向滑环包括定子一和转子一，其中转子一与平衡电机轴相连接，定子一的引线接入控制器内；所述的控制器固定在散热架的连接座上，散热架为“凹”形结构，平面端设有穿线孔和陀螺仪，凹槽内设有控制器；所述的散热架设置在尾盖内，尾盖的端面上设有吊环、充油口、油囊压盖和水密插座；所述的控制器的引线通过水密插座与外部电源和终端系统相连接；所述的补偿器为柔性油囊补偿结构；所述的尾盖和密封舱体之间密封连接，并通过充油口在内部充满绝缘油；所述的控制器内包括电机控制系统、信号处理系统、自学习校准系统，其中信号处理系统采集扭矩传感器一、扭矩传感器二的信号作为一级反馈信号，采集陀螺仪信号作为二级反馈信号，通过对比分析扭矩传感器一和扭矩传感器二的信号差异，输出电机控制命令，并通过电机控制系统传输到驱动器一和驱动器二中，分别控制动力电机和平衡电机进行相应动作，动作结果通过编码器一和编码器二进行反馈；所述的信号处理系统中还设有信号预测算法，通过对陀螺仪的信号变化进行预测后，通过平衡电机模组对云台姿态进行调整。

作为本方案的优选实施例，所述的扭矩传感器一和扭矩传感器二的精度、量程和响应频率一致。

作为本方案的优选实施例，所述的编码器一和编码器二为机械式绝对值多圈编码器。