專利名稱：一種可重構(gòu)的水下機器人結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水下機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可重構(gòu)的水下機器人構(gòu)造技術(shù)。
背景技術(shù)：
海洋是人類發(fā)展的四大戰(zhàn)略空間(陸、海、空、天)中繼陸地之后的第二大空間，以其蘊藏的巨大的水資源、生物資源、礦產(chǎn)資源、能源等，成為國家戰(zhàn)略性開發(fā)的重要基地，是最現(xiàn)實、最有發(fā)展?jié)摿Φ目臻g。我國有300萬平方公里的海洋國土，有1.8萬公里海岸線，廣闊的海洋蘊藏著豐富的資源，對我國經(jīng)濟與社會發(fā)展產(chǎn)生著直接、巨大的支撐作用。所以，對海洋進行廣泛深入的開發(fā)必將成為我國在21世紀的發(fā)展主題之一。水下機器人具有水下活動范圍大、機動性好等優(yōu)點，可用于海底地形地貌勘察、海洋資源及地質(zhì)調(diào)查、海洋環(huán)境和水文參數(shù)測量、生物考察，以及海洋戰(zhàn)爭中的探雷、滅雷等等，必將作為人類探索和開發(fā)海洋的有力工具，在海洋資源開發(fā)和利用及軍事領(lǐng)域顯示它們多方面的用途。
水下機器人的種類繁多，按其用途可分為軍事、工業(yè)、科學(xué)考察或者探險、救生等，目前的水下機器人多是為了特定的目的而設(shè)計建造的，一旦本體結(jié)構(gòu)制造出來就很難甚至無法改變其自身的結(jié)構(gòu)，就其外觀結(jié)構(gòu)而言，水下機器人主要有兩種結(jié)構(gòu)，即流線式(亦稱封閉式)結(jié)構(gòu)和框架式(敞開式)結(jié)構(gòu)兩種。顧名思義，流線式結(jié)構(gòu)是將水下機器人所包含的大部分儀器、設(shè)備封裝在一種流線型的殼體內(nèi)；而框架式結(jié)構(gòu)是將上述器件分別固定在一個特定設(shè)計的框架(或者載體)上，分別與水相接觸。這兩種結(jié)構(gòu)各自有各自的優(yōu)缺點，因而這兩種結(jié)構(gòu)有各自特定的應(yīng)用領(lǐng)域，由于兩者在結(jié)構(gòu)上的不同，使得流線式結(jié)構(gòu)與框架式結(jié)構(gòu)這兩種結(jié)構(gòu)之間不具有通用性和互換性，這個不足之處使得水下機器人在實際應(yīng)用中受到了一定的局限，也必然會造成很大的浪費。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種基于模塊化設(shè)計思想，可以根據(jù)實際需要實現(xiàn)水下機器人本體結(jié)構(gòu)在流線式和框架式之間的相互轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變過程操作簡單，具有較高的模塊化程度的可重構(gòu)的水下機器人結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的它是由安裝有電器插座的艙體連接組成的，至少包括兩個艙體模塊，每個主艙體模塊的組成包括一個圓筒和兩塊密封擋板，兩塊密封擋板通過主模塊拉緊螺桿和螺母拉緊固定在圓筒兩端，拉緊螺桿的伸出端設(shè)置有旋轉(zhuǎn)油封，密封擋板與圓筒端部之間設(shè)置有O型密封圈，密封擋板上安裝有電器插座。
本發(fā)明還有這樣一些結(jié)構(gòu)特征
1、所述的艙體模塊包括主艙體模塊I，所述的推進機構(gòu)是動力艙體，2個主艙體模塊I相連接構(gòu)成主干部分，動力艙體安裝在主干部分的后端，在主干部分的前端設(shè)置有頭部艙體，在頭部艙體與主干部分的其中1個主艙體模塊I之間、2個主艙體模塊I之間以及主干部分的另外1個主艙體模塊I與動力艙體之間設(shè)置有連接艙體；2、所述的連接艙體包括連接在兩相鄰艙體之間的連接體，連接體與艙體通過圓周均布的螺釘連接，連接體兩端圓周上開有密封槽，密封槽內(nèi)設(shè)置有O型密封圈；3、所述的頭部艙體由頭部殼體、密封擋板、頭部艙體拉緊螺桿和螺母組成，密封擋板通過頭部艙體拉緊螺桿和螺母拉緊固定在頭部殼體一端，拉緊螺桿的伸出端設(shè)置有旋轉(zhuǎn)油封，密封擋板與頭部殼體之間設(shè)置有O型密封圈，密封擋板上安裝有電器插座；4、所述的動力艙體由動力艙殼體、密封擋板、動力艙體拉緊螺桿和螺母、舵和舵驅(qū)動電機、螺旋槳組成，密封擋板通過動力艙體拉緊螺桿和螺母拉緊固定在動力艙殼體一端，拉緊螺桿的伸出端設(shè)置有旋轉(zhuǎn)油封，密封擋板與動力艙殼體之間設(shè)置有O型密封圈，密封擋板上安裝有電器插座，舵驅(qū)動電機通過支座和連軸器與舵連接，螺旋槳為帶有驅(qū)動電機的螺旋槳，螺旋槳驅(qū)動電機的一部分嵌入動力艙殼體尾部、未嵌入的部分由保持架固定，在螺旋槳外設(shè)置有導(dǎo)流罩，導(dǎo)流罩通過豎支柱、橫支柱安裝在動力艙體上；5、所述的艙體模塊包括主艙體模塊II，主艙體模塊II包括主艙體模塊I和在主艙體模塊I的兩端分別安裝的端蓋，端蓋上安裝有帶單向插頭的電器插座，所述的推進機構(gòu)為安裝在框架的前、后、左、右的四個推進器；6、所述的框架是由主框架和安裝在主框架上的三通連接管I和三通連接管II組成，三通連接管配合主框架固定推進器。
本發(fā)明在水下機器人本體結(jié)構(gòu)的設(shè)計上引入了模塊化設(shè)計的思想，從流線式機構(gòu)與框架式結(jié)構(gòu)都要使用到的共同器件入手，將這兩種結(jié)構(gòu)都能用到的主要器件單獨封裝成模塊(即為主模塊)，將這兩種結(jié)構(gòu)各自特有的器件和那些不易于封裝到主模塊中的器件視實際情況單獨封裝成模塊(即為輔助模塊)，通過設(shè)計一個標準的連接結(jié)構(gòu)將各主模塊和輔助模塊方便的連接起來。
本發(fā)明的優(yōu)點在于1.功能配置靈活由于各艙體模塊的徑向尺寸具有互換性配合，因此可在軸向隨意增加或者減少功能艙體模塊，以實現(xiàn)不同的使用功能的要求，這樣通過合理的配置就從很大程度上提高了水下機器人的功能多樣性和可選擇性。
2.可重構(gòu)性好各艙體模塊是由統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)安裝為一體的，艙體模塊之間電器結(jié)構(gòu)也是統(tǒng)一的標準結(jié)構(gòu)，這樣在更換模塊時，只需要脫開固定相鄰艙體模塊的內(nèi)六角螺釘和相關(guān)的電器接口即可，不須按照次序拆卸其他模塊，這使得整個操作程序快速、簡便。
3.密封可靠性好艙體內(nèi)部與外界之間的二級密封結(jié)構(gòu)簡單、可靠性好，由于艙體之間采用的是由防水圓形連接器制成的雙向插頭或者單向插頭連接，所以即使第一級密封失效有水浸入時，也能保證其電器接口的正常工作，這樣即保證了各艙體之間的電力輸送和數(shù)據(jù)傳輸，也從很大程度上提高了水下機器人的工作可靠性。
4.結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、易于維護整體結(jié)構(gòu)簡單，除各艙體外殼需要設(shè)計制造外，其余的零件均采用了市場上可以直接購買到的標準件，不需要加工復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和零部件，這樣使得從設(shè)計制造、整體安裝到后期的使用維護都更加簡便，降低了制造和維護成本。
5.機動靈活、攜帶方便在運輸?shù)倪^程中，水下機器人整體可拆分成各個不同的艙體單獨進行運送，這樣就增強了水下機器人的可運輸性能，提高了水下機器人的機動性。
本發(fā)明基于模塊化設(shè)計的思想的水下機器人結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以根據(jù)實際需要實現(xiàn)水下機器人本體結(jié)構(gòu)在流線式和框架式之間的相互轉(zhuǎn)變，這個轉(zhuǎn)變過程操作簡單。這種水下機器人結(jié)構(gòu)各部分多采用標準件和標準化結(jié)構(gòu)，具有較高的模塊化程度。


圖1是本發(fā)明實施例1的流線式水下機器人結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明的主艙體模塊I結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明的連接艙體結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明的頭部艙體結(jié)構(gòu)圖；圖5是本發(fā)明的動力艙體結(jié)構(gòu)圖；圖6、7、8是本發(fā)明實施例2的框架式水下機器人結(jié)構(gòu)圖；圖9是本發(fā)明的主艙體模塊II結(jié)構(gòu)圖；圖10、11、12是本發(fā)明的框架式結(jié)構(gòu)體示意圖。
(五)具體實施方案下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細的描述實施例1結(jié)合圖1，本實施例即流線式水下機器人結(jié)構(gòu)主要是由頭部艙體1、連接體3、主艙體模塊I 4、動力艙體12、雙向插頭23所組成，具體順序為頭部艙體1、連接體3、主艙體模塊I 4、連接體3、主艙體模塊I 4、動力艙體12。各個艙體之間的連接均采用統(tǒng)一的連接結(jié)構(gòu)，用三根雙向插頭23依次連接在頭部艙體1與主艙體模塊I 4、主艙體模塊I 4與主艙體模塊I 4、主艙體模塊I 4與動力艙體12之間。
結(jié)合圖2-圖5，該結(jié)構(gòu)的具體實現(xiàn)方式為在主艙體模塊I 4的兩端(圖2)的圓周上，在頭部艙體2(圖4)、動力艙體殼體一端的圓周上(圖5)，加工連接用階梯形沉頭孔，這些孔均勻分布在360度的圓周上，在連接體3兩端開密封槽，并在每一端的兩個密封槽之間(共4個密封槽，一端各兩個)加工螺紋孔，開孔的位置與個數(shù)要與上述的階梯形沉頭孔的位置與個數(shù)相對應(yīng)，連接方式采用兩端連接的方式，即將連接體3依次放置于頭部艙體1與主艙體模塊I 4、主艙體模塊I 4與主艙體模塊I 4、主艙體模塊I 4與動力艙體12之間，用內(nèi)六角螺釘11穿過各個艙體階梯形沉頭孔把合在連接體3所對應(yīng)的螺紋孔上，連接起來的各艙體之間構(gòu)成二級密封結(jié)構(gòu)(共3個)，即連接艙體(圖3)，這個結(jié)構(gòu)的第一級密封是由連接體3、O型密封圈I 8與主艙體模塊I 4(圖2)，或者與頭部艙體1(圖4)，或者與動力艙體12(圖5)的端部外圓周，通過內(nèi)六角螺釘11把緊作用構(gòu)成，第二級密封是由密封擋板2上的旋轉(zhuǎn)油封II 21以及密封擋板2、O型密封圈II 9、O型密封圈III 10與主艙體模塊I 4，或者與頭部艙體1，或者與動力艙體12的端部內(nèi)圓周，通過各艙體的拉緊螺桿5、18、22、螺母6和墊片7的拉緊作用構(gòu)成。其中動力艙體12的舵驅(qū)動電機20通過支座17和連軸器19與舵13連接，螺旋槳27的驅(qū)動電機的一部分嵌入動力艙殼體尾部，未嵌入的部分通過設(shè)置保持架16來固定，在螺旋槳27外設(shè)置有導(dǎo)流罩15，導(dǎo)流罩15通過豎支柱25、橫支柱26安裝在動力艙體12上，舵13的旋轉(zhuǎn)密封用旋轉(zhuǎn)油封I14來實現(xiàn)。各個艙體之間必要的電力、數(shù)據(jù)傳輸通過統(tǒng)一的電器接口實現(xiàn)，這個電器接口是由防水圓形連接器制成，其中在各艙體的密封擋板2上均安裝防水圓形連接器的電器插座24，將兩個防水圓形連接器的插頭用導(dǎo)線連接起來構(gòu)成雙向插頭23，將雙向插頭23與相鄰的兩塊密封擋板2上的電器插座24連接把緊，即可實現(xiàn)艙體之間的電力及數(shù)據(jù)的傳輸。其中頭部艙體1內(nèi)用于安裝對外界磁場干擾敏感的元器件(如電子羅經(jīng)等)，這樣頭部艙體1即起到了防水艙的作用，同時也起到了屏蔽艙的作用，這有助于提高元器件的工作性能；其中各艙體的連接部分，即連接艙體，結(jié)合圖3，該艙體是一個具有二級密封功能的結(jié)構(gòu)，如果在實際使用中需要某些器件直接與外部的水環(huán)境接觸，同時還不能因采用外掛設(shè)備而破壞流線式水下機器人的外部流線式形體，那么可以將連接體3做適當(dāng)?shù)募娱L，此時的連接艙體失去第一級的密封形成透水艙，在該透水艙內(nèi)便可以安裝需要與水環(huán)境直接接觸的器件，這時連接艙體的第二級密封仍然有效，艙體之間的電器連接結(jié)構(gòu)本身就具有密封性能，所以水下機器人仍然可以保證正常安全的工作狀態(tài)，這種結(jié)構(gòu)即沒有使水下機器人的排水體積有很大的增加，同時又保證了水下機器人整體的流線式外形。
實施例2結(jié)合圖6-圖8，本實施例即框架式水下機器人是由2個主艙體模塊II 28、主框架29、4根三通連接管I 30、2根三通連接管II 31以及四個推進器32組成。
該結(jié)構(gòu)的具體實現(xiàn)方式為在帶單向插頭34的端蓋33的一端開兩道密封槽，并在兩個密封槽之間加工螺紋孔，開孔的位置與個數(shù)要與主艙體模塊I 4兩端的階梯形沉頭孔的位置與個數(shù)相對應(yīng)，用內(nèi)六角螺釘11穿過主艙體模塊I 4的階梯形沉頭孔把合在端蓋33所對應(yīng)的螺紋孔上，主艙體模塊I 4的兩端均需要裝配端蓋33，此時主艙體模塊I 4與裝配在兩端的端蓋33以及O型密封圈I 8構(gòu)成了主艙體模塊II 28(圖9)的第一級密封，第二級密封仍由密封擋板2上的旋轉(zhuǎn)油封II 21以及密封擋板2、O型密封圈II 9、O型密封圈III 10通過主模塊拉緊螺桿5、螺母6和墊片7的拉緊作用構(gòu)成。將2個主艙體模塊II 28安裝在主框架29上，2個主艙體模塊II 28之間的外部電器連接仍采用雙向插頭23來連接，將4個推進器32分別安裝在三通連接管I 30、三通連接管II 31及主框架29上(圖6、7、8)，其他的輔助設(shè)備可根據(jù)實際需要有選擇的安裝到主框架29或者三通連接管I 30、三通連接管II 31上，輔助設(shè)備的安裝可以提前進行，如果需要框架式結(jié)構(gòu)的水下機器人，可直接從流線式水下機器人上拆下主艙體模塊I 4，快速組裝成主艙體模塊II 28后固定到主框架29上，即可實現(xiàn)從流線式水下機器人到框架式水下機器人的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，這樣的結(jié)構(gòu)使得水下機器人在功能上有很強的選擇性，可以根據(jù)實際需要在框架上安放不同的輔助器件。
權(quán)利要求
1.一種可重構(gòu)的水下機器人結(jié)構(gòu)，它是由安裝有電器插座的艙體連接組成的，其特征在于它至少包括兩個艙體模塊，每個主艙體模塊的組成包括一個圓筒和兩塊密封擋板，兩塊密封擋板通過主模塊拉緊螺桿和螺母拉緊固定在圓筒兩端，拉緊螺桿的伸出端設(shè)置有旋轉(zhuǎn)油封，密封擋板與圓筒端部之間設(shè)置有O型密封圈，密封擋板上安裝有電器插座。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)的水下機器人結(jié)構(gòu)，其特征是所述的艙體模塊包括主艙體模塊I，所述的推進機構(gòu)是動力艙體，2個主艙體模塊I相連接構(gòu)成主干部分，動力艙體安裝在主干部分的后端，在主干部分的前端設(shè)置有頭部艙體，在頭部艙體與主干部分的其中1個主艙體模塊I之間、2個主艙體模塊I之間以及主干部分的另外1個主艙體模塊I與動力艙體之間設(shè)置有連接艙體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可重構(gòu)的水下機器人結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的連接艙體包括連接在兩相鄰艙體之間的連接體，連接體與各艙體通過圓周均布的螺釘連接，連接體兩端圓周上開有密封槽，密封槽內(nèi)設(shè)置有O型密封圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可重構(gòu)的水下機器人結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的頭部艙體由頭部殼體、密封擋板、頭部艙體拉緊螺桿和螺母組成，密封擋板通過頭部艙體拉緊螺桿和螺母拉緊固定在頭部殼體一端，拉緊螺桿的伸出端設(shè)置有旋轉(zhuǎn)油封，密封擋板與頭部殼體之間設(shè)置有O型密封圈，密封擋板上安裝有電器插座。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可重構(gòu)的水下機器人結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的動力艙體由動力艙殼體、密封擋板、動力艙體拉緊螺桿和螺母、舵和舵驅(qū)動電機、螺旋槳組成，密封擋板通過動力艙體拉緊螺桿和螺母拉緊固定在動力艙殼體一端，拉緊螺桿的伸出端設(shè)置有旋轉(zhuǎn)油封，密封擋板與動力艙殼體之間設(shè)置有O型密封圈，密封擋板上安裝有電器插座，舵驅(qū)動電機通過支座和連軸器與舵連接，螺旋槳為帶有驅(qū)動電機的螺旋槳，螺旋槳驅(qū)動電機的一部分嵌入動力艙殼體尾部、未嵌入的部分外由保持架固定，在螺旋槳外設(shè)置有導(dǎo)流罩，導(dǎo)流罩通過豎支柱、橫支柱安裝在動力艙體上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可重構(gòu)的水下機器人結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的艙體模塊包括主艙體模塊II，主艙體模塊II包括主艙體模塊I和在主艙體模塊I的兩端分別安裝的端蓋，端蓋上安裝有帶單向插頭的電器插座，所述的推進機構(gòu)為安裝在框架的前、后、左、右的四個推進器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種可重構(gòu)的水下機器人結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的框架是由主框架和安裝在主框架上的三通連接管I和三通連接管II組成，三通連接管配合主框架固定四個推進器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可重構(gòu)的水下機器人結(jié)構(gòu)。它是由安裝有電器插座的艙體連接組成的，其特征在于它至少包括兩個艙體模塊，每個主艙體模塊的組成包括一個圓筒和兩塊密封擋板，兩塊密封擋板通過主模塊拉緊螺桿和螺母拉緊固定在圓筒兩端，拉緊螺桿的伸出端設(shè)置有旋轉(zhuǎn)油封，密封擋板與圓筒端部之間設(shè)置有O型密封圈，密封擋板上安裝有電器插座。本發(fā)明為基于模塊化設(shè)計思想的水下機器人結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以根據(jù)實際需要實現(xiàn)水下機器人本體結(jié)構(gòu)在流線式和框架式之間的相互轉(zhuǎn)變，這個轉(zhuǎn)變過程操作簡單。這種水下機器人結(jié)構(gòu)各部分多采用標準件和標準化結(jié)構(gòu)，具有較高的模塊化程度。
文檔編號H02G3/00GK101028859SQ20071007196
公開日2007年9月5日 申請日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者張銘鈞, 季東軍, 王玉甲, 楊立平, 吳娟, 儲定慧, 劉曉白 申請人:哈爾濱工程大學(xué)