水下機(jī)器人用滾動(dòng)膜片式浮力調(diào)節(jié)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及浮力調(diào)節(jié)裝置，具體地說是一種水下機(jī)器人用滾動(dòng)膜片式浮力調(diào)節(jié)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]水下機(jī)器人作為一種水下測量、作業(yè)平臺，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在海洋科學(xué)研究、海洋工程、海洋資源勘探、救援打撈等應(yīng)用領(lǐng)域。通常水下機(jī)器人在作業(yè)過程中要保持穩(wěn)定的浮力狀態(tài)，如AUV(無纜水下自治機(jī)器人)保持中性狀態(tài)，可以保證AUV的定深懸停;滑翔機(jī)保持穩(wěn)定正(負(fù))的浮力狀態(tài)，可以保證其穩(wěn)定的上浮(下潛)。然而，受海水密度變化的影響，水下機(jī)器人的浮力狀態(tài)會發(fā)生波動(dòng)，從而影響水下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。通過專用的浮力調(diào)節(jié)裝置，根據(jù)水下機(jī)器人作業(yè)海域的海水密度情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)水下機(jī)器人的排水體積來達(dá)到期望的浮力狀態(tài)。因此研究模塊化、結(jié)構(gòu)緊湊、精度高、功耗低、穩(wěn)定可靠的水下機(jī)器人用浮力調(diào)節(jié)裝置，對提高水機(jī)器人的整體性能具有重要作用。
[0003]目前，調(diào)節(jié)水下機(jī)器人浮力的方法主要有兩種，一種是采用艙內(nèi)的液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)載體的外掛油囊大小來實(shí)現(xiàn)浮力調(diào)節(jié)，這種方式適用于深海高壓環(huán)境，但通常液壓系統(tǒng)安裝調(diào)試較為復(fù)雜，且系統(tǒng)總效率偏低、浮力調(diào)節(jié)精度較差。或者采用活塞直接推排水的方式來實(shí)現(xiàn)自身體積大小的改變，通過直線電位計(jì)檢測活塞的位置可以精確控制載體的體積改變量，但由于活塞運(yùn)動(dòng)過程為動(dòng)密封，長時(shí)間工作會有磨損泄露現(xiàn)象。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決現(xiàn)有調(diào)節(jié)外掛油囊大小實(shí)現(xiàn)浮力調(diào)節(jié)以及活塞直接推排水實(shí)現(xiàn)體積大小變化兩種方式存在的上述問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種水下機(jī)器人用滾動(dòng)膜片式浮力調(diào)節(jié)裝置。
[0005]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本實(shí)用新型包括缸帽、耐壓缸體、滾動(dòng)膜片、活塞、固定筒、直線電位計(jì)、動(dòng)力源、活塞桿、滾珠絲杠、絲杠螺母、軸承座及耐壓艙體，其中固定筒位于耐壓艙體的內(nèi)部，該固定筒的一端及所述耐壓缸體的一端均安裝在所述耐壓艙體的同一端，所述耐壓缸體的另一端連接有帶排水口的缸帽;所述固定筒的另一端安裝有軸承座，所述滾珠絲杠與該軸承座轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述動(dòng)力源通過固定座安裝在軸承座上，并與所述滾珠絲杠相連;所述活塞桿位于耐壓缸體與固定筒的內(nèi)部，一端與所述滾珠絲杠上螺紋連接的絲杠螺母相連，另一端連接有活塞，所述滾動(dòng)膜片安裝在該活塞上，邊緣壓緊在所述缸帽與耐壓缸體之間;所述直線電位計(jì)安裝在所述固定座上，該直線電位計(jì)的拉桿與安裝在所述活塞桿一端的測位連接件相連;所述動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，通過該滾珠絲杠與所述絲杠螺母將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為所述活塞桿帶動(dòng)活塞及滾動(dòng)膜片的直線往復(fù)移動(dòng)，通過推排水實(shí)現(xiàn)水下機(jī)器人的浮力調(diào)節(jié)。
[0007]其中:所述滾動(dòng)膜片的中部安裝在活塞上，中部外圍的部分卷積后放入所述活塞側(cè)面與耐壓缸體內(nèi)壁之間，所述缸帽和耐壓缸體壓緊滾動(dòng)膜片的邊緣并固接;所述滾動(dòng)膜片隨活塞桿直線往復(fù)移動(dòng)，與所述活塞及耐壓缸體之間滾動(dòng)摩擦；
[0008]所述動(dòng)力源包括雙向超越離合器及直流電機(jī)，固定座為離合器固定座，所述雙向超越離合器通過離合器固定座安裝在所述軸承座上;所述直流電機(jī)安裝在離合器固定座上，該直流電機(jī)的電機(jī)軸插入所述雙向超越離合器的主動(dòng)端，所述滾珠絲杠的輸入端插入雙向超越離合器的從動(dòng)端;所述耐壓缸體的一端安裝有尼龍導(dǎo)向套，該尼龍導(dǎo)向套套設(shè)在所述活塞桿上，與所述活塞桿之間為非圓形配合；
[0009]所述固定筒的側(cè)壁上沿軸向開有條形孔，所述測位連接件穿過該條形孔連接于所述活塞桿的一端，所述測位連接件在活塞桿直線往復(fù)移動(dòng)的過程中在所述條形孔內(nèi)往復(fù)移動(dòng);所述滾動(dòng)膜片朝向缸帽的一側(cè)中部設(shè)有膜片壓緊件，該膜片壓緊件、滾動(dòng)膜片及活塞通過螺釘共同安裝在所述活塞桿的另一端;所述軸承座內(nèi)的兩端設(shè)有角接觸球軸承，位于兩端角接觸球軸承之間設(shè)有推力滾子軸承，所述滾珠絲杠的輸入端穿過角接觸球軸承及推力滾子軸承，并通過鎖緊螺母鎖緊。
[0010]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為:
[0011]1.本實(shí)用新型通過滾動(dòng)膜片將外界海水與艙內(nèi)隔絕，形成可變體積的浮力調(diào)節(jié)裝置，采用滾動(dòng)膜片代替了傳統(tǒng)活塞推排水的方式，將傳統(tǒng)的活塞的推排水過程中的滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)化為了滾動(dòng)摩擦，將活塞運(yùn)動(dòng)的動(dòng)密封轉(zhuǎn)化為靜密封，避免了傳統(tǒng)活塞長時(shí)間往復(fù)運(yùn)行造成密封圈磨損而泄露的情況，系統(tǒng)更加可靠穩(wěn)定。
[0012]2.本實(shí)用新型將滾珠絲杠與雙向超越離合器配合使用，既實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自鎖功能，又提尚了系統(tǒng)效率。
[0013]3.本實(shí)用新型采用直線電位計(jì)對活塞的軸向位置進(jìn)行測量，能夠?qū)崟r(shí)精確地監(jiān)測浮力變化量。
[0014]4.本實(shí)用新型由機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)組成，比液壓系統(tǒng)的反應(yīng)速度更快，結(jié)構(gòu)更加簡單緊湊。
[0015]5.本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、效率高、精度高、響應(yīng)快。
[0016]6.本實(shí)用新型成本低，不需特殊加工零部件，磨損零部件易于重新加工與更換。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型排水前的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本實(shí)用新型排水后的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]其中:I為缸帽，2為耐壓缸體，3為滾動(dòng)膜片，4為活塞，5為尼龍導(dǎo)向套，6為固定筒，7為測位連接件，8為直線電位計(jì)，9為角接觸球軸承，10為推力滾子軸承，11為鎖緊螺母，12為雙向超越離合器，13為直流電機(jī)，14為膜片壓緊件，15為活塞桿，16為滾珠絲杠，17為絲杠螺母，18為軸承座，19為離合器固定座，20為電機(jī)固定件，21為耐壓艙體，22為條形孔，23為排水口。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。
[0022]如圖1所示，本實(shí)用新型包括缸帽1、耐壓缸體2、滾動(dòng)膜片3、活塞4、尼龍導(dǎo)向套5、固定筒6、測位連接件7、直線電位計(jì)8、動(dòng)力源、膜片壓緊件14、活塞桿15、滾珠絲杠16、絲杠螺母17、軸承座18及耐壓艙體21，其中耐壓艙體21、固定筒6及耐壓缸體2均為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，耐壓艙體21為一端開口的柱狀內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)，固定筒6位于耐壓艙體21的內(nèi)部，該耐壓缸體2及固定筒6均為內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)。固定筒6的一端及耐壓缸體2的一端均安裝在耐壓艙體21的同一端(開口端)，耐壓缸體2的另一端固接有帶排水口 23的缸帽I。
[0023]軸承座18位于耐壓艙體21內(nèi)部，固定在固定筒6的另一端上;該軸承座18內(nèi)的兩端設(shè)有角接觸球軸承9，位于兩端角接觸球軸承9之間設(shè)有推力滾子軸承10，滾珠絲杠16的一端(輸入端)穿過角接觸球軸承9及推力滾子軸承10、與軸承座18轉(zhuǎn)動(dòng)連接，并通過鎖緊螺母11鎖緊。
[0024]動(dòng)力源位于耐壓艙體21內(nèi)部，通過固定座安裝在軸承座18上，并與滾珠絲杠16相連。本實(shí)施例的動(dòng)力源包括雙向超越離合器12及直流電機(jī)13，固定座為離合器固定座19，雙向超越離合器12通過離合器固定座19安裝在軸承座18上;直流電機(jī)13安裝在離合器固定座19上，該直流電機(jī)13的電機(jī)軸插入雙向超越離合器12的主動(dòng)端，滾珠絲杠16的輸入端插入雙向超越離合器12的從動(dòng)端。
[0025]活塞桿15位于耐壓缸體2與固定筒6的內(nèi)部，該活塞桿15為一端開口的柱狀內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)，滾珠絲杠16的另一端位于活塞桿15內(nèi)?；钊麠U15的一端(開口端)位于固定筒6內(nèi)、固接有絲杠螺母17，該絲杠螺母17螺紋連接于滾珠絲杠16上;活塞桿15的另一端位于耐壓缸體2內(nèi)、固接有活塞4。滾動(dòng)膜片3的中部安裝在活塞4上，中部外圍的部分卷積后放入活塞4側(cè)面與耐壓缸體2內(nèi)壁之間，缸帽I和耐壓缸體2壓緊滾動(dòng)膜片3的邊緣并固接。直流電機(jī)13驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠16轉(zhuǎn)動(dòng)，通過該滾珠絲杠16與絲杠螺母17將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為活塞桿15帶動(dòng)活塞4及滾動(dòng)膜片3的直線往復(fù)移動(dòng)，滾動(dòng)膜片3在隨活塞桿15直線往復(fù)移動(dòng)過程中，與活塞4及耐壓缸體2之間滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)膜片3朝向缸帽I的一側(cè)中部設(shè)有膜片壓緊件14，該膜片壓緊件14、滾動(dòng)膜片3及活塞4通過螺釘共同安裝在活塞桿15的另一端。耐壓缸體2的一端安裝有尼龍導(dǎo)向套5，該尼龍導(dǎo)向套5套設(shè)在活塞桿15上，與活塞桿15之間為非圓形配合。
[0026]直線電位計(jì)8安裝在離合器固定座19上，直線電位計(jì)8的拉桿與安裝在活塞桿15—端的測位連接件7相連。固定筒6的側(cè)壁上沿軸向