CN108545162A - 基于水射流驱动的水下滑翔机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人领域，具体涉及一种基于水射流驱动的水下滑翔机器人，包括机身壳、左水平翼、右水平翼、上垂直翼以及下垂直翼；机身壳前端为中央带有吸嘴的球面，中部为圆柱面，后部为自前向后半径减小的圆锥面，尾端为球面；左水平翼、右水平翼分别沿纵向水平设置于机身壳中部的左、右两侧；上垂直翼、下垂直翼分别沿纵向竖直安装于机身壳后部上、下两侧；左水平翼以及右右水平翼后端分别自内向外设置有驱动喷嘴以及转向喷嘴；上垂直翼以及下垂直翼的后端分别设置有俯仰喷嘴。本发明设计科学，结构简单，控制简易，机动性能好，使用可靠，能耗效率高，可广泛应用于水下探测、运载等领域的优点。

Description

基于水射流驱动的水下滑翔机器人

技术领域

本发明属于机器人领域，具体涉及一种基于水射流驱动的水下滑翔机器人。

背景技术

水下滑翔机器人是一种依靠净浮力和水动力驱动的新型水下航行器，它具有水下作业时间长，续航距离远，机动性能耗，作业费用低，对母船依赖性低等优点，近年来被广泛应用于海洋的探测和观测领域。

目前，水下滑翔机器人的驱动一般采用螺旋桨驱动，这种驱动方式动力配置数量多，重量大，能耗高，每个动力装置均需要高强度的动态密封，且易于受到水下生物干扰。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种基于水射流驱动的水下滑翔机器人。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种基于水射流驱动的水下滑翔机器人,包括机身壳、左水平翼、右水平翼、上垂直翼以及下垂直翼；所述的机身壳前端为中央带有吸嘴的球面，中部为圆柱面，后部为自前向后半径减小的圆锥面，尾端为球面；所述的左水平翼、右水平翼分别沿纵向水平设置于所述的机身壳中部的左、右两侧；所述的上垂直翼、下垂直翼分别沿纵向竖直安装于所述的机身壳后部上、下两侧；所述的左水平翼以及右右水平翼后端分别自内向外设置有驱动喷嘴以及转向喷嘴；所述的上垂直翼以及下垂直翼的后端分别设置有俯仰喷嘴。

所述的驱动喷嘴、转向喷嘴以及所述的俯仰喷嘴的喷射方向均沿所述的机身壳轴线方向并向机身壳内侧偏斜。

所述的左水平翼、右水平翼、上垂直翼以及下垂直翼均为菱形。

所述吸嘴与设置在所述的机身壳内的水泵连接；所述的水泵分别与滑翔驱比例换向阀、左右转向比例换向阀、以及俯仰转向比例换向阀连接；所述的滑翔驱比例换向阀分别通过单向阀与设置在所述的左水平翼以及所述的右水平翼上的驱动喷嘴连接；所述的左右转向比例换向阀分别通过单向阀与设置在所述的左水平翼以及所述的右水平翼上的转向喷嘴连接；所述的俯仰转向比例换向阀分别通过单向阀与设置在所述的上垂直翼以及所述的下垂直翼上的俯仰喷嘴连接。

机身壳、左水平翼、右水平翼、上垂直翼、以及下垂直翼为整体密封壳体；水下滑翔机器人整体重量大于其潜水浮力，且其重心与浮心重合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用水射流作为滑翔机器人的驱动及转向，能耗低，控制简单；外壳为整体密封装置，动力的喷嘴及吸嘴均为静态密封，密封性能好，密封成本低；驱动部分没有螺旋桨及可转动的舵面，整机作业过程中，壳体外围所有部件保持相对静止状态，水域生物环境对其作业影响小。本发明设计科学，结构简单，控制简易，机动性能好，使用可靠，能耗效率高，可广泛应用于水下探测、运载等领域的优点。

附图说明

图1是基于水射流驱动的水下滑翔机器人示意图。

图2是基于水射流驱动的水下滑翔机器水射流驱动系统示意图。

图中，1、机身壳；2、左水平翼；3、右水平翼；4、上垂直翼；5、下垂直翼；6、吸嘴；7、滑翔驱动喷嘴；8、右转向喷嘴；9、左转向喷嘴；10、下俯喷嘴；11、上仰喷嘴；12～17、单向阀；18、左右转向比例换向阀；19、滑翔驱动比例换向阀；20、俯仰转向比例换向阀；21水泵。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1示出一种基于水射流驱动的水下滑翔机器人,包括机身壳1、左水平翼2、右水平翼3、上垂直翼4以及下垂直翼5；所述的机身壳前端为中央带有吸嘴6的球面，中部为圆柱面，后部为自前向后半径减小的圆锥面，尾端为球面；所述的左水平翼、右水平翼分别沿纵向水平设置于所述的机身壳中部的左、右两侧；所述的上垂直翼、下垂直翼分别沿纵向竖直安装于所述的机身壳后部上、下两侧；所述的左水平翼以及右右水平翼后端分别自内向外设置有驱动喷嘴7以及转向喷嘴；其中左水平翼对应右转向喷嘴8，其中右水平翼对应左转向喷嘴9；所述的上垂直翼以及下垂直翼的后端分别设置有俯仰喷嘴，其中，上垂直翼对应下俯喷嘴10，下垂直翼对应上仰喷嘴11。

所述的驱动喷嘴、转向喷嘴以及所述的俯仰喷嘴的喷射方向均沿所述的机身壳轴线方向并向机身壳内侧偏斜。所述的左水平翼、右水平翼、上垂直翼以及下垂直翼均为菱形。

所述吸嘴与设置在所述的机身壳内的水泵21连接；所述的水泵分别与滑翔驱比例换向阀19、左右转向比例换向阀18、以及俯仰转向比例换向阀20连接；所述的滑翔驱比例换向阀分别通过单向阀与设置在所述的左水平翼以及所述的右水平翼上的驱动喷嘴7连接；所述的左右转向比例换向阀分别通过单向阀与设置在所述的左水平翼的右转向喷嘴8以及设置在所述的右水平翼的左转向喷嘴9连接；所述的俯仰转向比例换向阀分别通过单向阀与设置在所述的上垂直翼的下俯喷嘴10以及所述的下垂直翼上的上仰喷嘴11连接。所述的机身壳、左水平翼、右水平翼、上垂直翼、以及下垂直翼为整体密封壳体；水下滑翔机器人整体重量大于其潜水浮力，且其重心与浮心重合。

在左水平翼、右水平翼后端安装驱动喷嘴7、右转向喷嘴8、左转向喷嘴9及相应的单向阀14、15、12、13；在上垂直翼、下垂直翼后端安装下俯喷嘴10、上仰喷嘴11及相应的单向阀16、17，并在各个喷嘴单向阀接口接入预留管路。在机身壳内装入水泵21、左右转向比例换向阀18、滑翔驱动比例换向阀19及俯仰转向比例换向阀20。按图2连接吸嘴6与水泵21进水口、连接水泵21出水口与左右转向比例换向阀18、滑翔驱动比例换向阀19及俯仰转向比例换向阀20的管路；将单向阀14、15上的预留管路连接至滑翔驱动比例换向阀19，将单向阀12、13上的预留管路连接至左右转向比例换向阀18，将单向阀16、17上的预留管路连接至俯仰转向比例换向阀20。在机身壳上安装左水平翼、右水平翼和上垂直翼、下垂直翼，并对水下滑翔机器人重量配平，使其重量稍大于其潜水浮力，重心与浮心位置重合，并对其整体外壳密封。

使用时，将水下滑翔机入水，开启滑翔驱动比例换向阀19，即电磁铁3DT通电，左、右驱动喷嘴7喷水，水下滑翔机器人向前滑翔；开启左右转向比例换向阀18右转，即电磁铁1DT通电，右转向喷嘴8喷水，实现滑翔机右转；开启左右转向比例换向阀18左转，即电磁铁2DT通电，左转向喷嘴9喷水，实现滑翔机右转；开启俯仰转向比例换向阀20下俯，即电磁铁4DT通电，下俯转向喷嘴10喷水，实现滑翔机下俯转向；开启俯仰转向比例换向阀20上仰，即电磁铁5DT通电，上仰转向喷嘴11喷水，实现滑翔机上仰转向。通过各个电磁铁电压大小，可实现相应喷嘴喷水流量的大小，从而调节滑翔及转向的快慢。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种基于水射流驱动的水下滑翔机器人,其特征在于，包括机身壳、左水平翼、右水平翼、上垂直翼以及下垂直翼；所述的机身壳前端为中央带有吸嘴的球面，中部为圆柱面，后部为自前向后半径减小的圆锥面，尾端为球面；所述的左水平翼、右水平翼分别沿纵向水平设置于所述的机身壳中部的左、右两侧；所述的上垂直翼、下垂直翼分别沿纵向竖直安装于所述的机身壳后部上、下两侧；所述的左水平翼以及右右水平翼后端分别自内向外设置有驱动喷嘴以及转向喷嘴；所述的上垂直翼以及下垂直翼的后端分别设置有俯仰喷嘴。

2.根据权利要求1所述的基于水射流驱动的水下滑翔机器人,其特征在于，所述的驱动喷嘴、转向喷嘴以及所述的俯仰喷嘴的喷射方向均沿所述的机身壳轴线方向并向机身壳内侧偏斜。

3.根据权利要求1所述的基于水射流驱动的水下滑翔机器人,其特征在于，所述的左水平翼、右水平翼、上垂直翼以及下垂直翼均为菱形。

4.根据权利要求1所述的基于水射流驱动的水下滑翔机器人,其特征在于，所述吸嘴与设置在所述的机身壳内的水泵连接；所述的水泵分别与滑翔驱比例换向阀、左右转向比例换向阀、以及俯仰转向比例换向阀连接；所述的滑翔驱比例换向阀分别通过单向阀与设置在所述的左水平翼以及所述的右水平翼上的驱动喷嘴连接；所述的左右转向比例换向阀分别通过单向阀与设置在所述的左水平翼以及所述的右水平翼上的转向喷嘴连接；所述的俯仰转向比例换向阀分别通过单向阀与设置在所述的上垂直翼以及所述的下垂直翼上的俯仰喷嘴连接。

5.根据权利要求1所述的基于水射流驱动的水下滑翔机器人,其特征在于，机身壳、左水平翼、右水平翼、上垂直翼、以及下垂直翼为整体密封壳体；水下滑翔机器人整体重量大于其潜水浮力，且其重心与浮心重合。