一种搭载于水下机器人的重力牵引式自稳固装置

技术领域

本发明涉及水下机器人技术领域，具体为一种搭载于水下机器人的重力牵引式自稳固装置。

背景技术

我国内陆江河湖库水域中，水工建筑物众多，因水工阻水与雍水效应，水下场景强紊流、多相流以及激波频发。水下机器人在此类扰流作用下，易发生不同程度的倾斜、失稳，乃至倾覆，这会对平稳开展水工结构水下缺陷检测等探查工作带来不利影响，是需要引起重视的潜在因素。现有的水下机器人多需要技术人员操作调动螺旋桨或推进器、平衡翼或尾翼等部件运作来调整机身姿势，完成翻转动作，以实现机体平衡。

为使得检测工作更为便捷、高效，现有水下机器人常采用配备电池的方式供电，但在此类扰流出现时，若频繁启动螺旋桨或推进器等部件，易造成耗能过快、工作时间缩短等突发不利情况。且在应对不同程度扰流的冲击时，需要技术人员协调多部件运作，以达到水下机器人机体平衡，这使在短暂反应时间内完成准确作业具有相当大的难度；同时，因扰流引发的水体浑浊等环境因素干扰也易使得技术人员错失最佳排险时机。因此，若水下机器人机体能够依靠自身配置，在零电能损耗的情况下抵消绝大部分扰流冲击，稳固机体平衡，将具有重要意义。

为此提出一种搭载于水下机器人的重力牵引式自稳固装置来解决上述问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种搭载于水下机器人的重力牵引式自稳固装置，解决了现有水下机器人保持平稳耗能较高，不方便及时进行调整的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种搭载于水下机器人的重力牵引式自稳固装置，包括多个导轨组件，所述导轨组件的两侧均设置有缓冲块，所述导轨组件的顶部滑动连接有滑动配重块，两个所述滑动配重块的相近一侧安装弹力牵引绳；

所述导轨组件包括导轨支座，所述导轨支座的顶部固定连接有导轨，所述导轨的底部开设有多个复合孔径空心孔，所述导轨组件的底部固定连接有多个倾斜磁石块，所述导轨的两侧均固定连接有缓冲块连接条；

所述缓冲块包括连接结构，所述连接结构的临近导轨一侧固定连接有减速海绵块，所述连接结构的临近导轨一侧顶部固定连接有磁石块一；

所述滑动配重块包括滑动块，所述滑动块的顶部固定连接有固定柱，所述滑动块的两侧设置有防尘片，所述滑动块的两侧均固定连接有牵引绳固定器，所述固定柱的外壁滑动连接有金属块，所述金属块的两侧均固定连接有磁石块二。

优选的，所述缓冲块连接条的内壁开设有螺孔一。

优选的，所述连接结构包括固定螺丝一，所述固定螺丝一螺纹连接在连接结构的一侧，所述连接结构的一侧开设有螺孔二。

优选的，所述滑动块的内壁顶部固定连接有多个倾斜磁石板。

优选的，所述滑动块的内壁两侧均固定连接有多个滚珠保持器，所述滚珠保持器的内壁设置有滚珠一，所述滑动块的中部固定连接有多个滚柱保持器，所述滚柱保持器的底部转动连接有滚柱，所述固定柱的顶部螺纹连接有六角螺母。

优选的，所述防尘片的一侧安装有多个固定螺丝二，所述固定螺丝二贯穿防尘片安装在滑动块的两侧。

优选的，多个所述滚珠一呈等距相对排列，所述滚珠一呈等距直线排列。

优选的，所述固定螺丝一螺纹连接在螺孔一的内壁，所述牵引绳固定器的外壁安装弹力牵引绳。

优选的，所述防尘片滑动连接在滑动块的两侧，与两端减速海绵块同侧。

优选的，所述导轨组件呈X型布置并呈双重曲度。

工作原理：静止状态下，两组子装置的滑动配重块均位于导轨中部最低处。当水下机器人遇激波扰流时，机体出现纵倾、横倾或不定向倾斜，滑动配重块在自身重力牵引下顺着导轨向机体倾斜低位一侧滑行。

俯视视角下，滑动配重块在通过导轨曲线段爬升时，经由设置在滑动块与导轨中的倾斜磁石板与倾斜磁石块之间的斥力作用，完成第一轮减速；当滑动配重块滑行至导轨末端时，受到布置在导轨末端的缓冲块斥力作用，并与减速海绵块接触，完成第二轮减速，最终在重力与牵引绳拉力作用下换向滑行。滑动配重块下滑时，因滑动块中倾斜磁石板的位置构造而不受磁石斥力作用。如此反复，直至恢复机体平衡。

本发明提供了一种搭载于水下机器人的重力牵引式自稳固装置。

具备以下有益效果：

1、本发明在运行过程中零电能消耗，利用滑动配重块自身重力牵引与磁石斥力作用实现水下机器人装置平衡复位，不额外损耗机体电能。

2、本发明维护方便、灵活，重物块、滑动块、缓冲块等部件均可根据实际使用情况拆卸更换。

3、本发明抗干扰能力强，在运行工作时，不受例如技术人员操作延时、判断失误，水环境浑浊不清，水压等外界因素影响。

4、本发明给出的“井”字形垂直布局，应变能力突出，根据水下机器人具体机体形状尺寸，可在一个机体内布置多个装置，或可选定合适套数的纵向或横向子装置进行组合使用，灵活性强。

附图说明

图1是本发明涉及装置的整体俯视图；

图2是纵向子装置中单根导轨的俯视图；

图3是纵向子装置中单根导轨的正视图；

图4是横向子装置中单根导轨的俯视图；

图5是横向子装置中单根导轨的正视图；

图6是图4导轨曲线段中所截取一段导轨的三视图；

图7是导轨末端缓冲块连接条的三视图；

图8是连接在导轨上的缓冲块的侧视图；

图9是缓冲块的正视图；

图10是滑动配重块的三视图；

图11是图10中滑动配重块在A-A截面的横截面正视透视图；

图12是滑动配重块的俯视透视图；

图13是滑动配重块的侧视透视图；

图14是重物组件的三视图；

图15是同组子装置中两个滑动配重块的正视图。

其中，1、导轨组件；11、导轨；12、导轨支座；13、复合孔径空心孔；14、倾斜磁石块；15、缓冲块连接条；151、螺孔一；2、缓冲块；21、磁石块一；22、减速海绵块；23、连接结构；231、固定螺丝一；232、螺孔二；3、滑动配重块；31、滑动块；311、倾斜磁石板；321、滚珠一；322、滚珠保持器；323、滚柱；324、滚柱保持器；33、固定柱；331、六角螺母；34、防尘片；341、固定螺丝二；35、牵引绳固定器；36、磁石块二；37、金属块；4、弹力牵引绳。

具体实施方式

下面将结合本发明说明书中的附图，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

请参阅附图1-附图3、附图15，本发明实施例提供一种搭载于水下机器人的重力牵引式自稳固装置，包括多个导轨组件1，导轨组件1的两侧均设置有缓冲块2，导轨组件1的顶部滑动连接有滑动配重块3，两个滑动配重块3的相近一侧安装弹力牵引绳4，同组子装置中的滑动配重块3之间由弹力牵引绳4连接，可起到一定协同运动效果。弹力牵引绳4捆绑在滑动块31侧下方的牵引绳固定器35上，配重块之间临侧布置。必要时可调节弹力牵引绳4的松紧，已达到控制协同运动的程度。

请参阅附图3-附图7，导轨组件1包括导轨支座12，导轨11之上间隔留设复合孔径空心孔，单条导轨11有13个空心孔，以减少自身质量，同时用于支座固定。纵向子装置中的导轨底座置于导轨11中部，利用3个空心孔固定；横向子装置中的导轨支座12置于导轨11两侧，每一侧利用1个空心孔固定。导轨支座12的顶部固定连接有导轨11，导轨11在水平、垂直方向上存在双重曲度，俯视视角水平方向上，导轨11包含直线段与曲线段。直线段位于导轨11中间部位，占导轨11全长1/7，直线段两端分别拼接曲线段，曲线段共占导轨11全长6/7，曲线段水平偏移量7.5％(横向/纵向)，导轨11选取15°圆弧轨迹弯曲延伸，单条导轨11两端同向弯曲，整体作半椭圆状。正视视角垂直方向上，导轨11均为曲线段，选取65°圆弧轨迹作为弯曲弧度。导轨11的底部开设有多个复合孔径空心孔13，导轨组件1的底部固定连接有多个倾斜磁石块14，导轨11的两侧均固定连接有缓冲块连接条15，缓冲块连接条15的内壁开设有螺孔一151。

俯视视角，导轨11曲线段在导轨11延伸方向的两侧上，间隔嵌入式布置倾斜磁石块14。当滑动配重块3静置在导轨11最低位时，导轨11曲线段中的倾斜磁石块14，与滑动块31同侧倾斜磁石板311的倾斜角度相同即平行，与滑动块31异侧的倾斜磁石板311相对称。

请参阅附图8，缓冲块2包括连接结构23，连接结构23的临近导轨一侧固定连接有减速海绵块22，连接结构23的临近导轨11一侧顶部固定连接有磁石块一21；

请参阅附图8-附图9，缓冲块2设置在导轨11末端两侧，冲击面与导轨11横截面平行。缓冲块2与导轨11末端的缓冲块连接条15采用螺丝连接，形成整体。连接结构23设置空心柱体区域，尺寸与缓冲块连接条15相匹配。

磁石块一21的设计位置与下述重物组件中磁石块二36的高度位置、形状尺寸相匹配。

减速海绵块22的设计位置与下述滑动组件中滑动块31的高度位置、尺寸相匹配，在缓冲块2中的填充形状近“π”形。侧视角度，减速海绵块22超出磁石块四分之一宽度布置，以达到预减速效果，吸收滑动配重块3部分动能。

请参阅附图10-附图11、附图14，滑动配重块3包括滑动块31，滑动块31的顶部固定连接有固定柱33，滑动块31的两侧设置有防尘片34，滑动块31的两侧均固定连接有牵引绳固定器35，固定柱33的外壁滑动连接有金属块37，金属块37的两侧均固定连接有磁石块二36。

滑动组件利用承载元件包括滚柱323与滚珠两种，滚动实现在导轨11上的滑行，沿导轨11延伸方向分别布置在滑动块31底部与侧部，并通过保持器固定在滑动块31上。滚柱323与滚珠一321作为直接滚动介质，对称分布，滚珠同时发挥将滑动组件约束在导轨11上的作用。承载元件主要承受径向荷载。两枚滚柱323并排放置为一组，单个滑动块31设置三组，组间平行；滑动块31内部两侧，每侧四枚滚珠等距设置。

重物组件可锚固在滑动块31背部的固定柱33上，与滑动块31构成整体一同运动。

导轨11延伸方向，滑动块31底部两侧分别设有倾斜磁石板311组，两侧磁石板相对称。连接结构23包括固定螺丝一231，固定螺丝一231螺纹连接在连接结构23的一侧，连接结构23的一侧开设有螺孔二232。

滑动块31的内壁顶部固定连接有多个倾斜磁石板311。

滑动块31的内壁两侧均固定连接有多个滚珠保持器322，滚珠保持器322的内壁设置有滚珠一321，滑动块31的中部固定连接有多个滚柱保持器324，滚柱保持器324的底部转动连接有滚柱323，固定柱33的顶部螺纹连接有六角螺母331。

请参阅附图10-附图12，防尘片34的一侧安装有多个固定螺丝二341，固定螺丝二341贯穿防尘片34安装在滑动块31的两侧。

请参阅附图13，多个滚珠一321呈等距相对排列，滚柱323呈等距直线排列。

固定螺丝一231螺纹连接在螺孔一151的内壁，牵引绳固定器35的外壁安装弹力牵引绳4。

请参阅附图13，防尘片34滑动连接在滑动块31的两侧，与两端减速海绵块22同侧,导轨11延伸方向，滑动块31两端分别设有防尘片34，阻止灰尘进入其中。

请参阅附图1，导轨组件1呈X型布置并呈双重曲度。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。