一种液压推进系统及水下机器人的制作方法

1.本实用新型涉及水下机器人技术领域，具体而言，涉及一种液压推进系统及水下机器人。


背景技术：

2.水下机器人是海洋工程等领域中的重要装备之一，相比于小型的水下机器人所采用的电力推进系统，大型的水下机器人通常采用液压推进系统来满足高功率的要求。液压推进系统由于可靠性较差，需要定期进行维护检修，因此需要将推进器等液压推进系统的零部件进行拆装，现有技术中通常通过多个紧固件将推进器与其他零部件之间实现可拆卸连接，但是为了连接稳固，紧固件的数量通常较多，在拆装过程中存在效率较低的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型解决的问题是：如何提高液压推进系统的拆装效率。
4.为解决上述问题，本实用新型提供一种液压推进系统，包括机体、液压系统主体和推进器，所述机体包括相互连接的机体本体和连接梁，所述液压系统主体装设于所述机体本体上，并与所述推进器驱动连接，所述推进器上设有凸块，所述凸块上开设有插孔，所述连接梁包括连接梁本体、挡块、插销和螺纹旋钮，所述连接梁本体上设有用于容纳所述凸块通过的缺口，所述插销与所述挡块螺纹连接，并用于插入所述插孔中，所述螺纹旋钮与所述挡块螺纹连接，所述连接梁本体上沿长度方向设有滑槽，所述挡块位于所述滑槽中，并在垂直于所述连接梁本体长度方向的方向上与所述连接梁本体弹性连接，所述凸块用于在所述滑槽中滑动，所述缺口与所述滑槽连通。
5.可选地，根据权利要求所述的液压推进系统，其特征在于，所述凸块沿所述连接梁本体的长度方向的两端面分别为对称设置的第一斜面和第二斜面，所述挡块沿所述连接梁本体的长度方向的两端分别为对称设置的第三斜面和第四斜面，所述第二斜面和所述第四斜面的朝向相反，所述第一斜面和所述第三斜面的朝向相反。
6.可选地，所述液压系统主体包括驱动件、油箱、推进器液控元件、第一油路、第二油路、第一阀和第二阀，所述驱动件与所述油箱连接，并用于驱动液压油循环，所述驱动件与所述第一油路连接，所述第一阀和所述第二阀设置于所述第一油路上，所述第一油路远离所述驱动件的一端与所述第二油路连通，所述推进器液控元件设置于所述第二油路上，并与所述推进器连接，所述第二油路远离所述第一油路的一端与所述油箱连通，所述第一阀为溢流阀，所述第二阀为单向阀。
7.可选地，所述驱动件为交流电动机驱动的液压马达。
8.可选地，所述推进器包括第一推进器和第二推进器，所述第一推进器朝向水平方向布置，所述第二推进器朝向竖直方向布置。
9.可选地，还包括第三油路、第四油路、机械臂、机械臂液控元件、辅助工具和辅助工具液控元件，所述第二油路、所述第三油路和所述第四油路并联，所述机械臂液控元件设置
于所述第三油路上，所述辅助工具液控元件设置于所述第四油路上，所述机械臂液控元件与所述机械臂连接，所述辅助工具液控元件与所述辅助工具连接。
10.可选地，还包括控制系统、升压转换器、降压转换器、交流变直流电源、第一支路和第二支路，所述第一支路和所述第二支路上各设置一个与外部电源连接的所述升压转换器，所述第一支路与所述驱动件连接，所述第二支路与所述降压转换器连接，所述降压转换器通过所述交流变直流电源与所述控制系统连接，所述控制系统用于控制所述推进器液控元件、机械臂液控元件和辅助工具液控元件。
11.可选地，所述油箱、所述第一阀、所述第二阀、所述辅助工具和所述辅助工具液控元件之间采用硬管连接，所述驱动件的进油口和出油口皆采用波纹管连接，所述推进器与所述推进器液控元件之间、所述机械臂和所述机械臂液控元件之间采用软管连接。
12.可选地，所述第一推进器共有四个，两两对称布置于所述机体上，每个所述第一推进器的正向朝向所述机体的内侧，并与前进方向呈30
°
夹角设置。
13.本实用新型还提供一种水下机器人，包括如上所述的液压推进系统。
14.本实用新型的液压推进系统通过装设于机体上的液压系统主体来驱动推进器，实现了推进器的液压控制，进而实现了整个水下机器人的运动控制；并且，推进器上设有的凸块可以通过缺口进入连接梁本体的滑槽之中，此时凸块位于挡块在连接梁本体长度方向的一侧，然后通过手动按压或者其他方式，使挡块在垂直于连接梁本体长度方向的方向上运动，以便凸块在滑槽之中滑动，直至凸块位于挡块沿连接梁本体长度方向的另一侧，此时挡块由于与连接梁本体弹性连接而复位，然后通过拧动螺纹旋钮使得插销插入插孔中，实现推进器的装配和位置的锁定，反之，即可实现拆卸推进器，便于液压推进系统的维护检修；相比于采用多个紧固件将推进器与机体连接的方式，本实用新型可以不采用其他紧固件，或者仅采用少量紧固件，即可实现推进器与机体之间的拆装，拆装效率较高，既有利于液压推进系统维护检修的效率，又保证了推进器装配后的连接稳固性。
15.本实用新型的水下机器人具有上述的液压推进系统的所有有益效果，在此不再赘述。
附图说明
16.图1为本实用新型实施例的连接梁的局部剖面结构示意图；
17.图2为本实用新型实施例的推进器的后视结构示意图；
18.图3为本实用新型实施例的推进器布局示意图；
19.图4为本实用新型实施例的液压推进系统的原理图。
20.附图标记说明：
21.1、机体；110、机体本体；120、连接梁；121、连接梁本体；1211、缺口；122、挡块；1221、第三斜面；1222、第四斜面；123、插销；124、螺纹旋钮；2、驱动件；3、油箱；4、推进器；41、第一推进器；42、第二推进器；43、凸块；431、第一斜面；432、第二斜面；5、推进器液控元件；6、第一油路；7、第二油路；8、第一阀；9、第二阀；10、第三油路；11、第四油路；12、机械臂；13、机械臂液控元件；14、辅助工具；15、辅助工具液控元件；16、升压转换器；17、降压转换器；18、交流变直流电源；19、第一支路；20、第二支路。
具体实施方式
22.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
23.需要说明的是，本文提供的坐标系xyz中，x轴正向代表的右方，x轴的反向代表左方，y轴的正向代表后方，y轴的反向代表前方，z轴的正向代表上方，z轴的反向代表下方。同时，要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
24.本实用新型实施例提供一种液压推进系统，包括机体1、液压系统主体和推进器4，所述机体1包括相互连接的机体本体110和连接梁120，所述液压系统主体装设于所述机体本体110上，并与所述推进器4驱动连接，所述推进器4上设有凸块43，所述凸块43上开设有插孔，所述连接梁120包括连接梁本体121、挡块122、插销123和螺纹旋钮124，所述连接梁本体121上设有用于容纳所述凸块43通过的缺口1211，所述插销123与所述挡块122螺纹连接，并用于插入所述插孔中，所述螺纹旋钮124与所述挡块122螺纹连接，所述连接梁本体121上沿长度方向设有滑槽，所述挡块122位于所述滑槽中，并在垂直于所述连接梁本体121长度方向的方向上与所述连接梁本体121弹性连接，所述凸块43用于在所述滑槽中滑动，所述缺口1211与所述滑槽连通。
25.具体地，液压系统主体可采用现有技术中相关的液压控制元件等实现推进器4的驱动，液压系统主体的相应的管路等零部件可以装设固定于机体1上，结合图1至图2所示，说明装配推进器4的步骤如下，推进器4的上下两端(即图中z轴正反方向两端)设置有凸块43，凸块43上沿图中x轴开设有插孔，连接梁本体121可以采用空心矩形梁，其中的空心部分即为滑槽，连接梁本体121上开设有缺口1211，与凸块43的形状匹配，以使凸块43可以从缺口1211处进入连接梁本体121的滑槽中，通过手动按压或者其他方式使得挡块122在垂直于连接梁本体121长度方向的方向(即图中z轴方向)上运动，这样，挡块122不再阻挡凸块43沿图中x轴正方向的移动，凸块43沿图中x轴正方向运动直至凸块43位于挡块122在图中x轴正方向的一侧，挡块122恢复原位，其中的插销123正好对准凸块43上的插孔，通过拧动螺纹旋钮124，使得插销123沿图中x轴正方向运动，插入凸块43的插孔之中，实现推进器4的锁定；反之，可以想到拆卸推进器4的具体步骤和各零部件的运动，在此不再赘述。
26.结合图3所示，本实施例中机体本体110为框架结构，其中连接梁120焊接于机体本体110上，并且为了实现推进器4的固定，可以设置两个平行布置的连接梁120，推进器4上相对地设置两个凸块43，这样，推进器4上的两个凸块43分别与两个连接梁120进行上述的推进器4装配过程，即可实现更为稳固的连接。
27.本实用新型的液压推进系统通过装设于机体1上的液压系统主体来驱动推进器4，实现了推进器4的液压控制，进而实现了整个水下机器人的运动控制；并且，推进器4上设有的凸块43可以通过缺口1211进入连接梁本体121的滑槽之中，此时凸块43位于挡块122在连接梁本体121长度方向的一侧，然后通过手动按压或者其他方式，使挡块122在垂直于连接梁本体121长度方向的方向上运动，以便凸块43在滑槽之中滑动，直至凸块43位于挡块122沿连接梁本体121长度方向的另一侧，此时挡块122由于与连接梁本体121弹性连接而复位，
然后通过拧动螺纹旋钮124使得插销123插入插孔中，实现推进器4的装配和位置的锁定，反之，即可实现拆卸推进器4，便于液压推进系统的维护检修；相比于采用多个紧固件将推进器4与机体1连接的方式，本实用新型可以不采用其他紧固件，或者仅采用少量紧固件，即可实现推进器4与机体1之间的拆装，拆装效率较高，既有利于维护检修的效率，又保证了推进器4装配后的连接稳固性。
28.可选地，所述凸块43沿所述连接梁本体121的长度方向的两端面分别为对称设置的第一斜面431和第二斜面432，所述挡块122沿所述连接梁本体121的长度方向的两端分别为对称设置的第三斜面1221和第四斜面1222，所述第二斜面432和所述第四斜面1222的朝向相反，所述第一斜面431和所述第三斜面1221的朝向相反。
29.具体地，结合图1和图2所示，凸块43在图中的左右两端分别为第一斜面431和第二斜面432，挡块122在图中的左右两端分别为第三斜面1221和第四斜面1222，由于第一斜面431与第三斜面1221的朝向相反，因此凸块43会抵住挡块122，使挡块122沿图中z轴方向运动，进而使凸块43运动至挡块122的沿图中x轴正方向一侧，并通过插销123插入插孔实现锁定；相应地，在拆卸推进器4时，先通过螺纹旋钮124使插销123从插孔中移出，由于第二斜面432和第四斜面1222的朝向相反，此时将凸块43向图中x轴反方向移动，即可将挡块122沿图中z轴方向运动，进而将推进器4的凸块43移至对准缺口1211，将推进器4拆卸下来。
30.如此，无需借助外力即可实现将推进器4安装至连接梁120上，或者从连接梁120上拆卸下来，更有利于液压推进系统的维护。
31.可选地，所述液压系统主体包括驱动件2、油箱3、推进器液控元件5、第一油路6、第二油路7、第一阀8和第二阀9，所述驱动件2与所述油箱3连接，并用于驱动液压油循环，所述驱动件2与所述第一油路6连接，所述第一阀8和所述第二阀9设置于所述第一油路6上，所述第一油路6远离所述驱动件2的一端与所述第二油路7连通，所述推进器液控元件5设置于所述第二油路7上，并与所述推进器4连接，所述第二油路7远离所述第一油路6的一端与所述油箱3连通，所述第一阀8为溢流阀，所述第二阀9为单向阀。
32.具体地，结合图4所示，驱动件2驱动液压油进行循环，油箱3中装有足量的液压油，液压油通过第一油路6的第一阀8和第二阀9(即溢流阀和单向阀)后，进入第二油路7中，推进器液控元件5(可以采用现有技术中的阀体结构)受到相应的指令，进而实现对推进器的驱动控制，其中，通过溢流阀来保证整个液压油路的压力稳定，通过单向阀防止液压油逆向流动，提高了液压推进系统的稳定性。
33.可选地，所述驱动件2为交流电动机驱动的液压马达。
34.如此，可以将液压油高效地压入第一油路6中，实现液压推进系统地高效控制。
35.可选地，所述推进器4包括第一推进器41和第二推进器42，所述第一推进器41朝向水平方向(即图3中垂直于z轴的任意方向)布置，所述第二推进器42朝向竖直方向(即图3中z轴方向)布置。
36.如此，第一推进器41和第二推进器42可以带动水下机器人进行水平和竖直方向的运动。
37.可选地，还包括第三油路10、第四油路11、机械臂12、机械臂液控元件13、辅助工具14和辅助工具液控元件15，所述第二油路7、所述第三油路10和所述第四油路11并联，所述机械臂液控元件13设置于所述第三油路10上，所述辅助工具液控元件15设置于所述第四油
路11上，所述机械臂液控元件13与所述机械臂12连接，所述辅助工具液控元件15与所述辅助工具14连接。
38.具体地，结合图4所示，第二油路7、第三油路10和第四油路11相互并联，并与第一油路6形成串联，机械臂液控元件13通常采用伺服阀箱和/或电磁阀箱，机械臂12通常采用伺服机械臂和/或开关机械臂，辅助工具液控元件15通常采用工具阀箱，辅助工具14通常采用装设有摄像头和水下灯的云台。
39.如此，通过增设机械臂12和辅助工具14，并通过第三油路10和第四油路11进行液压控制，使得采用该液压推进系统的水下机器人具有更好的功能性。
40.可选地，还包括控制系统、升压转换器16、降压转换器17、交流变直流电源18、第一支路19和第二支路20，所述第一支路19和所述第二支路20上各设置一个与外部电源连接的所述升压转换器16，所述第一支路19与所述驱动件2连接，所述第二支路20与所述降压转换器17连接，所述降压转换器17通过所述交流变直流电源18与所述控制系统连接，所述控制系统用于控制所述推进器液控元件5、机械臂液控元件13和辅助工具液控元件15。
41.具体地，结合图3所示，第二支路20中，外部电源通过升压转换器16、降压转换器17和交流变直流电源18向控制系统供电，进而控制推进器液控元件5、机械臂液控元件13和辅助工具液控元件15中相关的电气元件，第一支路19中，外部电源通过升压转换器16向驱动件2进行供电。
42.可选地，所述油箱3、所述第一阀8、所述第二阀9、所述辅助工具14和所述辅助工具液控元件15之间采用硬管连接，所述驱动件2的进油口和出油口皆采用波纹管连接，所述推进器4与所述推进器液控元件5之间、所述机械臂12和所述机械臂液控元件13之间采用软管连接。
43.具体地，油箱3、第一阀8、第二阀9、辅助工具14和辅助工具液控元件15在装配后的位置固定，因此选用硬管连接，便于维修；驱动件2会存在一定的振动，为保证可靠性，其对应的进油口和出油口皆采用波纹管连接；推进器4在工作时也存在一定的振动，机械臂12和机械臂液控元件13之间存在相对运动，因此采用软管连接，便于维修。
44.可选地，所述第一推进器41共有四个，两两对称布置于所述机体1上，每个所述第一推进器41的正向朝向所述机体1的内侧，并与前进方向呈30
°
夹角设置。
45.具体地，结合图3所示，两个第一推进器41位于机体本体110的左侧(即图中x轴反向一侧，x轴可根据右手螺旋确定)，另外两个第一推进器41位于机体本体110的右侧(即图中x轴正向一侧)，并与左侧的两个第一推进器41对称设置，第一推进器41的正向与水下机器人的前进方向呈30
°
夹角设置，并且朝向机体1的内侧倾斜。
46.如此，第一推进器41可以获得更大的推力，同时还可以减少其他元件对第一推进器41的螺旋桨造成的扰流。
47.另外，对于相应的液控元件和被控的装置之间可以设置补偿器，以保证水下机器人的可靠性，并通过设置液位传感器检测补偿器的液位，保证液压系统的工作正常，以此类推，还可以通过对于驱动件2设置温度传感器，对于驱动件2的出油口设置压力传感器等的方案，实现对液压推进系统的监测，保证各零部件正常工作，提高水下机器人的可靠性。
48.本实用新型还提供一种水下机器人，包括如上所述的液压推进系统。
49.本实用新型的水下机器人具有上述的液压推进系统的所有有益效果，在此不再赘
述。
50.虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。