一种自主水下机器人磁力探头伸缩搭载装置的制作方法

本发明涉及水下机器人领域，具体地说是一种自主水下机器人磁力探头伸缩搭载装置。

背景技术：

海洋磁场信息在海底资源勘探、海底沉船探测、海底管线检测等领域具有重要的应用价值。传统的海洋磁场调查方法是采用船只搭载磁力仪和定位设备进行探测，需要消耗大量的人力、物力和时间，而通过采用自主水下机器人进行自动磁场测量能够极大地节省成本，降低人员的作业强度。现有技术中的自主水下机器人进行海洋磁场调查，通常是在艉部拖曳安装磁力仪的拖鱼，以消除自主水下机器人本体对磁力仪的干扰。然而，这种方式有以下几个不足：第一，拖曳的拖鱼对自主水下机器人的机动性造成不良影响；第二，拖曳的拖鱼给自主水下机器人布放、回收操作带来不便；第三，拖曳的拖鱼不便进行梯度磁场测量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种自主水下机器人磁力探头伸缩搭载装置，搭载装置能够折叠伸缩，方便布放回收操作，节省空间，在测量时便于实现梯度磁场测量，减小机器人本体对探头的干扰。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种自主水下机器人磁力探头伸缩搭载装置，其特征在于：包括摆动连杆、中间连杆、主动臂和驱动部件，所述摆动连杆一端与自主水下机器人铰接，磁力仪探头安装在所述摆动连杆的自由端，所述驱动部件设置于自主水下机器人上，所述主动臂的一端与所述驱动部件相连，所述主动臂的另一端与所述中间连杆的一端铰接，所述中间连杆的另一端与所述摆动连杆的中部铰接，所述主动臂通过所述驱动部件驱动旋转，当所述摆动连杆完全展开时，所述中间连杆和主动臂处于死点位置，当所述摆动连杆完全收起时，所述摆动连杆、中间连杆和主动臂折叠收起。

当所述摆动连杆完全收起时，所述摆动连杆、中间连杆和主动臂均平行于自主水下机器人的轴向。

所述自主水下机器人设有铰接座，所述摆动连杆与所述铰接座铰接。

所述磁力仪探头可转动地安装在所述摆动连杆的自由端，在所述摆动连杆的自由端设有滑动槽和扭簧，当所述摆动连杆完全展开时，所述磁力仪探头通过所述滑动槽和扭簧限位保持与自主水下机器人的轴向平行。

所述磁力仪探头下侧设有探头固定座，所述探头固定座可转动地安装在所述摆动连杆的自由端，当所述摆动连杆完全展开时，所述探头固定座通过所述滑动槽限位无法向与摆动连杆展开方向相反的方向转动，同时所述探头固定座承受所述扭簧施加的一个与所述摆动连杆展开方向相反的力矩。

所述自主水下机器人上设有一个限位柱，当所述摆动连杆完全收起时，所述磁力仪探头通过所述限位柱支承保持处于与自主水下机器人的轴向平行的状态。

所述驱动部件包括动力源和蜗轮蜗杆机构，所述主动臂通过所述动力源驱动旋转，所述动力源通过所述蜗轮蜗杆机构传递转矩。

本发明的优点与积极效果为：

1、本发明采用连杆机构实现测力仪探头的伸出和缩回，当连杆机构中的摆动连杆处于完全展开状态时，连杆机构中的中间连杆和主动臂处于死点位置，使测力仪探头远离自主水下机器人本体，从而减小自主水下机器人本体对磁力仪探头的干扰，当摆动连杆缩回时，所述摆动连杆、中间连杆和主动臂折叠收起，并处于与自主水下机器人轴向平行状态，方便自主水下机器人进行航渡、布放、回收、存储及运输。

2、本发明在摆动连杆的自由端设有滑动槽和扭簧，保证摆动连杆展开时，测力仪探头处于与自主水下机器人轴向平行状态，在自主水下机器人上设有限位柱，当摆动连杆完全收回时，所述磁力仪探头通过所述限位柱支承依旧保持处于与自主水下机器人轴向平行的状态。

3、本发明在驱动部件中设有具有自锁的蜗轮蜗杆机构，能保证摆动连杆展开后，当自主水下机器人航行时，摆动连杆不会自动缩回，结构简单、可靠。

4、本发明可以多组同时固定于自主水下机器人壳体，配置灵活的同时可以实现梯度磁场测量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，

图2为图1中的探头固定座示意图，

图3为图1中的探头固定座另一示意图，

图4为图1中本发明的收缩状态示意图，

图5为图1中本发明的工作状态示意图一，

图6为图1中本发明的工作状态示意图二。

其中，1为铰接座、2为摆动连杆、3为中间连杆、4为主动臂、5为驱动部件、6为探头固定座、7为扭簧、8为磁力仪探头、9为限位柱、10为自主水下机器人、11为滑动槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1所示，本发明包括铰接座1、摆动连杆2、中间连杆3、主动臂4和驱动部件5，所述铰接座1安装在自主水下机器人10上，所述摆动连杆2与所述铰接座1铰接，磁力仪探头8安装在所述摆动连杆2的自由端，所述驱动部件5设置于自主水下机器人10上，所述主动臂4的一端与所述驱动部件5相连，所述主动臂4的另一端与所述中间连杆3的一端铰接，所述中间连杆3的另一端与所述摆动连杆2的中部铰接，所述主动臂4通过所述驱动部件5驱动旋转，所述铰接座1、摆动连杆2、中间连杆3和主动臂4即形成一个四连杆机构。当摆动连杆2完全展开时，所述中间连杆3和主动臂4之间夹角呈180度，此时所述中间连杆3和主动臂4处于机械死点位置，当摆动连杆2完全收起时，所述摆动连杆2、中间连杆3和主动臂4折叠收起，此时所述中间连杆3和主动臂4之间夹角呈0度，且所述摆动连杆2、中间连杆3和主动臂4均平行于自主水下机器人10的轴向。

如图2～3所示，所述磁力仪探头8下侧设有一个探头固定座6，所述探头固定座6可转动地安装在所述摆动连杆2的自由端，如图2所示，在所述摆动连杆2的自由端设有一个滑动槽11，如图3所示，在所述摆动连杆2的自由端设有一个扭簧7，且所述扭簧7安装在摆动连杆2与所述探头固定座6相连的铰轴上，当摆动连杆2完全展开时，所述滑动槽11对所述探头固定座6可以起到限位作用，使所述探头固定座6无法向与摆动连杆2展开方向相反的方向转动，加之此时所述扭簧7对所述探头固定座6施加一个与摆动连杆2展开方向相反方向的力矩，两者共同作用保证所述磁力仪探头8处于与自主水下机器人10的轴向平行的状态。如图4所示，在所述自主水下机器人 10上设有一个限位柱9，当所述摆动连杆2完全收起时，所述磁力仪探头8通过所述限位柱9支承依旧保持处于与自主水下机器人10的轴向平行的状态。

所述驱动部件5包括一个动力源和一个蜗轮蜗杆机构，所述动力源通过所述蜗轮蜗杆机构传递力矩驱动所述主动臂4摆动，由于蜗轮蜗杆机构具有自锁功能，因此当摆动连杆2处于展开状态时不会在外力作用下缩回。本实施例中，所述动力源为电机。

本发明的工作原理为：

当自主水下机器人10进行海洋磁场探测时，驱动部件5驱动主动臂4运动，进而带动摆动连杆2带动磁力仪探头8展开，远离自主水下机器人10本体，从而减小自主水下机器人10本体对磁力仪探头8的干扰，当自主水下机器人10进行航渡、布放、回收、存储、运输时，驱动部件5驱动主动臂4运动，进而带动摆动连杆2将磁力仪探头8缩回，此时摆动连杆2、中间连杆3和主动臂4处于折叠状态，无论展开时缩回状态，所述磁力仪探头8均处于与自主水下机器人10的轴向平行的状态。如图5～6所示，在自主水下机器人10上可以设置多组本发明，配置灵活的同时可以实现梯度磁场测量。