[发明专利]一种用于深海勘探机器人海底岩床附着的超声波锚固器

说明书

本发明公开了一种用于深海勘探机器人海底岩床附着的超声波锚固器，采用电磁驱动装置和压电驱动装置装置相结合，电磁驱动装置采用静密封将激励线圈密封，永磁铁和推杆固定在一起，线圈通电后使静铁心产生电磁力，给永磁铁和推杆一个斥力，给压电驱动装置提供钻压力，以达到锚杆入地的锚固效果；当深海取样作业结束后，改变电流的方向使静铁心的电磁方向发生改变，给永磁铁和推杆一个吸力，将锚杆拔出海底岩床。本发明采用静铁心与永磁铁的吸合实现力与运动传递，具有工作稳定、行程范围大、吸力特性平缓的特点，压电驱动装置具有轻量化、低功耗、效率高的特点，本发明同时具备稳定防水和高效钻孔锚固的功能，可灵活适应海底岩床地形变化。

技术领域

本发明涉及一种超声波锚固器。

背景技术

深海海底资源开发涉及诸多领域，是一项庞大系统工程。深海矿物资源多处于1100~6000m的海底，海面和海底环境十分复杂，环境保护要求极为严苛。多数矿区距远离大陆陆基，由于缺乏必要的支撑条件，资源开发难度很大，需要分期分步逐渐推进， 因此调查、勘探成为开采前最重要的基础性工程。

勘探机到达海底岩床后，面对复杂的海底环境，稳定、高效的锚固系统变得尤为重要。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种用于深海勘探机器人海底岩床附着的超声波锚固器，解决现有深海勘探机器人锚固器防水性差，以及适应岩床能力较差的问题。

技术方案：一种用于深海勘探机器人海底岩床附着的超声波锚固器，包括外壳体、电磁驱动装置、压电驱动装置、锚杆以及足垫；电磁驱动装置、压电驱动装置和锚杆均设置在外壳体内，外壳体的底端设有带中心通孔的球头，足垫中心设有球窝，球窝底部中央设有通孔，足垫通过球窝与球头连接；压电驱动装置连接在电磁驱动装置的底部，电磁驱动装置用于驱动压电驱动装置向上或向下移动；锚杆设置在压电驱动装置的底部，锚杆的顶端与压电驱动装置的变幅杆连接，电磁驱动装置驱动压电驱动装置向下移动时，锚杆的底端能够从球头和球窝的通孔向下穿出，足垫中心轴与外壳体中心轴的角度变换范围为0°-30°。

进一步的，电磁驱动装置包括激磁线圈、永磁铁、导磁壳体以及推杆；导磁壳体包括静铁心、激励线圈槽以及空心管，激励线圈槽位于空心管上部外侧，静铁心位于空心管上部内侧，静铁心与空心管的管壁留有间隙；激磁线圈嵌入激励线圈槽内，永磁铁固定在推杆的顶部，推杆上部插入到空心管内。

进一步的，压电驱动装置包括预紧螺栓、后盖板、压电陶瓷叠堆、变幅杆、换能器下壳以及恢复弹簧；后盖板、压电陶瓷叠堆与变幅杆通过预紧螺栓连接，换能器下壳连接在变幅杆下方；锚杆一端的椭圆头部插入变幅杆下端的半椭圆状插孔中，锚杆从换能器下壳底部的通孔穿出，恢复弹簧设置在锚杆的椭圆头部下端与换能器下壳底部之间。

进一步的，推杆底部开有槽口，压电驱动装置的上部插入到槽口内，压电驱动装置通过变幅杆上套接的法兰与槽口端部采用螺栓连接，连接处设有密封用O型橡胶圈。

进一步的，换能器下壳的底部通孔两端设有高度为2mm的空心柱状凸台。

进一步的，换能器下壳的上端平台与变幅杆上套接的法兰连接，换能器下壳的上端平台上还沿圆周均匀开有若干通孔，外壳体内沿圆周均匀设有若干导向杆，导向杆分别对应穿过上端平台上的通孔。

进一步的，换能器下壳下部侧壁上沿圆周均匀开有三个直槽通口。

进一步的，换能器下壳的上端平台的通孔两端都设有高度为2mm的空心柱状凸台。

有益效果：1、本发明中驱动装置结构简单，激励线圈通电后，静铁心产生电磁力，对永磁铁和推杆产生斥力，力的大小可以通过控制电流的大小来改变，从而给压电驱动装置提供最佳钻压力，勘探机器人作业结束后，通过改变电流的方向，改变电磁力的方向，对永磁铁的力由斥力变为吸力，以达到将锚杆拔出海底岩床的目的，具有工作稳定、行程范围大、吸力特性平缓等特点。