一种全自动海洋潜航器姿态调整机构的制作方法

1.本发明属于海洋无人潜航技术领域，特别是涉及一种全自动海洋潜航器姿态调整机构。


背景技术：

2.随着无人潜航器的发展，其在人员搜救、近海石油调查、通信线路检查以及深海探测打捞等方面起着越来越重要的作用。无人潜航器正常航行时为水平姿态，而由于实际工作或功能需求，潜航器常需要在尽可能短时间内变换姿态为竖直状态，目前，海下潜航器常用的姿态调整方法主要有：螺旋桨动力调整法、水动舵力调整法、重心调整法以及它们的组合方式，但都存在水阻力大、续航能力差、调节困难等问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种全自动海洋潜航器姿态调整机构，通过采用平移和旋转压载质量块来调整俯仰和滚转姿态角，整体结构简单紧凑，拆装方便，便于维护，解决了现有问题。
4.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
5.本发明为一种全自动海洋潜航器姿态调整机构，包括旋转机构、前端盖、壳体、姿态测量模块、调整机构；所述旋转机构包括伺服电机、行星减速机、联轴器ⅰ、圆螺母、角接触轴承、主轴、挡杆、副主轴、轴承端盖、轴承座；所述调整机构包括步进电机刹车机构、步进电机、联轴器ⅱ、滚珠丝杠、电池组件、配重块、支撑后板、行程开关、导轨组件、支撑前板、电机安装座；所述电池组件通过滚珠丝杠固定在调整机构上；所述挡杆固定在壳体上；所述姿态测量模块固定在壳体上；所述调整机构通过支撑前板与旋转机构组成行星轮组固定在前端盖上，所述前端盖通过法兰连接与壳体相连并密封。
6.进一步地，所述电池组件包括电池支撑板、异形电池。
7.进一步地，所述旋转机构中的主轴与调整机构中的支撑前板固定，所述伺服电机转动时整个调整机构随支撑前板绕主轴转动，进而调整调整机构的径向重心位置，从而调整整体的横滚角；所述前端盖与调整机构中的支撑前板支架采用滑动轴承连接增加旋转机构的稳定性。
8.进一步地，所述步进电机带动滚珠丝杠旋转；所述滚珠丝杠带动丝杆螺母和电池组件、配重块上下往复运动，两边的所述导轨组件用于导向，所述导轨组件内部为滚动摩擦，摩擦系数小，可以减小对电机力矩的要求。
9.进一步地，所述旋转机构中的支撑后板下表面在
°
和
°
各放置了一个行程开关，旋转过程中挡杆触碰行程开关，进而控制旋转机构在
°
和
°
之间转动；所述调整机构中的支撑前板下表面与支撑后板上表面各放置一个行程开关，所述控制调整机构的电池组件与配重块在支撑前板与支撑后板之间移动，进而控制整体的俯仰角。
10.进一步地，所述旋转机构的轴系主要由轴承座、一对高精度的角接触球轴承、轴承
端盖、圆螺母等组成，其中角接触轴承采用背靠背组装形式，此安装方式的轴承刚性和承受倾覆力矩性能好，且遇热不会导致轴承卡死。
11.进一步地，所述电池组件中的异形电池是根据外壳形状与避让导轨组件设计而成，大大节约了舱体空间，并且将电池重心偏离旋转轴线，从而在降低配重块重量的同时增大了整体的横滚角。
12.本发明具有以下有益效果：
13.1、本发明姿态调整机构将旋转机构中的主轴与调整机构中的支撑前板固定，伺服电机转动时，整个调整机构随支撑前板绕主轴转动；将旋转机构与调整机构合一，不用进行分舱设计，从而降低了整体设备的水阻力，也降低了电池的消耗。
14.2、本发明姿态调整机构中的调整机构采用滚珠丝杠带动丝杆螺母和电池组件、配重块上下往复运动，两边的导轨组件起导向作用，导轨组件内部为滚动摩擦，摩擦系数小，可以减小对电机力矩的要求。
15.3、本发明姿态调整机构中的旋转机构角接触轴承采用背靠背组装形式，此安装方式的轴承刚性和承受倾覆力矩性能好，且遇热不会导致轴承卡死。
16.4、本发明姿态调整机构中的异形电池是根据外壳形状与避让导轨组件设计而成，大大节约了舱体空间，并且将电池重心偏离旋转轴线，从而在降低配重块重量的同时增大了整体的横滚角。
17.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明一种全自动海洋潜航器姿态调整机构的结构示意图。
20.图2为旋转机构的结构示意图。
21.图3为调整机构的结构示意图。
22.图4为电池组件的结构示意图。
23.图5为潜航器姿态调整机构原理示意图。
24.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
25.1-旋转机构，2-前端盖，3-壳体，4-姿态测量模块，5-调整机构，6-伺服电机，7-行星减速机，8-联轴器ⅰ，9-圆螺母，10-角接触轴承，11-主轴，12-挡杆，13-副主轴，14-轴承端盖，15-轴承座，16-步进电机刹车机构，17-步进电机，18-联轴器ⅱ，19-滚珠丝杠，20-电池组件，21-配重块，22-支撑后板，23-行程开关，24-导轨组件，25-支撑前板，26-电机安装座，27-电池支撑板，28-异形电池。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
27.请参阅图1-5所示，本发明为一种全自动海洋潜航器姿态调整机构，包括旋转机构1、前端盖2、壳体3、姿态测量模块4、调整机构5。
28.旋转机构1包括伺服电机6、行星减速机7、联轴器ⅰ8、圆螺母9、角接触轴承10、主轴11、挡杆12、副主轴13、轴承端盖14、轴承座15。
29.调整机构5包括步进电机刹车机构16、步进电机17、联轴器ⅱ18、滚珠丝杠19、电池组件20、配重块21、支撑后板22、行程开关23、导轨组件24、支撑前板25、电机安装座26；电池组件20通过滚珠丝杠19固定在调整机构5上；挡杆12固定在壳体3上；姿态测量模块4固定在壳体3上；调整机构5通过支撑前板25与旋转机构1组成行星轮组固定在前端盖2上，前端盖2通过法兰连接与壳体3相连并密封。
30.其中，电池组件20包括电池支撑板27、异形电池28。
31.其中，旋转机构1中的主轴11与调整机构5中的支撑前板25固定，伺服电机6转动时，整个调整机构5随支撑前板25绕主轴11转动。这样就可以调整调整机构5的径向重心位置，从而调整整体的横滚角。为了增加旋转机构1的稳定性，前端盖2与调整机构5中的支撑前板25支架采用滑动轴承连接。
32.其中，步进电机17通过带动滚珠丝杠19旋转，滚珠丝杠19带动丝杆螺母和电池组件20、配重块21上下往复运动，两边的导轨组件24起导向作用，导轨组件24内部为滚动摩擦，摩擦系数小，可以减小对电机力矩的要求。
33.其中，旋转机构1中的支撑后板22下表面在0
°
和180
°
各放置了一个行程开关23，旋转过程中挡杆12触碰行程开关23，进而控制旋转机构1在0
°
和180
°
之间转动；调整机构5中的支撑前板25下表面与支撑后板22上表面各放置一个行程开关23，控制调整机构5的电池组件20与配重块21在支撑前板25与支撑后板22之间移动，进而控制整体的俯仰角。
34.其中，旋转机构1的轴系主要由轴承座15、一对高精度的角接触球轴承10、轴承端盖14、圆螺母9等组成，其中角接触轴承10采用背靠背组装形式，此安装方式的轴承刚性和承受倾覆力矩性能好，且遇热不会导致轴承卡死。
35.其中，电池组件20中的异形电池28是根据外壳形状与避让导轨组件设计而成，大大节约了舱体空间，并且将电池重心偏离旋转轴线，从而在降低配重块21重量的同时增大了整体的横滚角。
36.本发明全自动海洋潜航器姿态调整机构的工作原理是：通过潜航器的调整机构5和旋转机构1来调节系统的重心位置，具体实现方式为：姿态测量模块4根据当前实时姿态，控制步进电机17驱动滚珠丝杠19转动，从而控制电池组件20与配重块21的前后移动来实现潜航器轴向重心位置，进而达到调节潜航器俯仰的目的；通过控制伺服电机6驱动行星减速机7，带动调整机构5转动180
°
，实现潜航器径向重心位置的调节。
37.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
38.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。