CN107187566A - 多水下机器人环形编队空间位置调节装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多水下机器人环形编队空间位置调节装置。其目的是提供一种抗水流扰动性强、限定机器人上下波动的位置调节装置。本发明包括半径调节机构和高度调节基座，高度调节基座又包括基座主体、第一伸缩组件和高度微调支座，半径调节机构又包括连接杆、转动轴、多个第二伸缩组件和多根转动支杆。基座主体底端设置有高度微调支座，基座主体顶端设置有第一伸缩组件，第一伸缩组件顶端与连接杆底端插接，连接杆顶端与转动轴底端连接，转动轴的顶端设置有角度刻度盘，多根转动支杆的一端铰接在连接杆和转动轴之间，各转动支杆的另一端向外延伸。连接杆顶端设置有角度指针，转动支杆上设置有第二伸缩组件，水下机器人固定在第二伸缩组件的端部。
Description
技术领域
本发明涉及一种水下机器人技术领域，特别是涉及一种多水下机器人环形编队空间位置调节装置。
背景技术
近年来，包括仿生机器鱼在内的水下机器人因为其在开发海洋资源、勘查水下环境、检查管道漏洞、铺设水下电缆等方面的重大应用前景，受到了越来越广泛的关注。在众多的水下机器人技术研究中，多水下机器人协作技术因为有助于提升水下作业的可行性、可操作性，且可在保证不提高***成本的情况下有效提升***的传感性能、机动性能等的优势，对该技术的研究越来越有吸引力。水下机器人尤其是仿生机器鱼，因为其具备比传统水下运载器更加优越的运动性能而引起了科学家们的竞相研究。
在众多围绕水下机器人的研究当中，水下机器人编队研究对提升水下机器人的实用性意义重大。水下机器人编队研究主要涉及编队算法研究、水下机器人运动学控制研究和鱼类行为学研究等。除了理论研究外，实验验证也是重要的研究环节。由于水下机器人在水中运动时会受到来自于水的扰动作用，影响其运动性能，如何有效地避免水的扰动作用，且实现编队研究中编队队形的控制与调节是关键问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种抗水流扰动性强、可实现水下定半径编队、限定机器人在水中上下波动的多水下机器人环形编队空间位置调节装置。
本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置，其中，包括半径调节机构和高度调节基座，高度调节基座又包括基座主体、第一伸缩组件和多个高度微调支座，基座主体底端的边缘位置设置有多个高度微调支座，基座主体顶端沿竖直方向设置有直筒状第一伸缩组件，半径调节机构又包括连接杆、角度刻度盘、转动轴、多个第二伸缩组件和多根转动支杆，连接杆的底端与高度调节基座中直筒状第一伸缩组件的顶端插接，连接杆的顶端与转动轴的底端连接，转动轴的顶端设置有角度刻度盘，连接杆和转动轴之间沿水平方向设置有多根转动支杆，转动支杆的一端向远离连接杆和转动轴一侧延伸，转动支杆的另一端铰接在连接杆和转动轴之间的位置，连接杆顶端设置有角度指针，角度指针指向角度刻度盘，转动支杆上沿转动支杆的延伸方向设置有第二伸缩组件，水下机器人固定在远离连接杆和转动轴一侧的第二伸缩组件的端部位置。
本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置，其中所述基座主体为沿水平方向设置的“十”字形结构，高度微调支座的数量为四个，四个高度微调支座分别设置在基座主体的四个边缘位置，各高度微调支座的顶端分别与基座主体的四个边缘位置的底端连接。
本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置，其中所述第一伸缩组件又包括第一高度调节套筒、第二高度调节套筒、第三高度调节套筒和第四高度调节套筒，第一高度调节套筒内部套设有第二高度调节套筒，第二高度调节套筒内部套设有第三高度调节套筒，第三高度调节套筒内部套设有第四高度调节套筒，各高度调节套筒的外壁上都开设有多个第一定位通孔，两相邻高度调节套筒的第一定位通孔之间插接有螺钉。
本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置，其中所述基座主体顶端的中间位置沿竖直方向设置有筒形结构的连接轴，连接轴外壁的上部位置与基座主体的四个边缘位置之间分别加设有固定梁，第一高度调节套筒的底部套设在连接轴内部，连接轴的外壁上开设有多个第一定位通孔，连接轴的第一定位通孔与第一高度调节套筒的第一定位通孔之间插接有螺钉。
本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置，其中所述连接杆与转动轴之间通过联轴器连接。
本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置，其中所述连接杆与联轴器之间套设有第一轴承组，第一轴承组又包括第一轴承、第二轴承和第三轴承，第二轴承位于第一轴承下方，第二轴承大于第一轴承，第三轴承位于第二轴承下方，第三轴承大于第二轴承，第一轴承与第二轴承之间、第二轴承与第三轴承之间分别设置有挡圈；转动轴与角度刻度盘之间套设有第二轴承组，第二轴承组又包括第四轴承、第五轴承和第六轴承，第五轴承位于第四轴承下方，第五轴承大于第四轴承，第六轴承位于第五轴承下方，第六轴承大于第五轴承，第四轴承与第五轴承之间、第五轴承与第六轴承之间分别设置有挡圈。
本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置，其中所述转动支杆靠近连接杆和转动轴一侧的端部与两根铰接杆的一端连接，两根铰接杆上下分布，两根铰接杆的另一端分别套设在第一轴承组和第二轴承组上，角度指针安装在位于上方的铰接杆的顶端。
本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置，其中所述第二伸缩组件又半径调节伸缩杆，半径调节伸缩杆为管状结构，半径调节伸缩杆套设在转动支杆外侧，半径调节伸缩杆上开设有多个第二定位通孔，转动支杆上开设有多个第三定位通孔，第二定位通孔与第三定位通孔之间插接有螺钉。
本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置，其中所述半径调节伸缩杆远离连接杆和转动轴一侧的端部设置有连接支柱，连接支柱外侧设置有陶瓷平面轴承，水下机器人粘接在连接支柱上。
本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置，其中所述转动支杆的数量为三根，三根转动支杆位于同一水平面上。
本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置与现有技术不同之处在于：本发明设置有半径调节机构和高度调节基座，半径调节机构设置在高度调节基座顶端，高度调节基座上设置有多个高度调节套筒，各高度调节套筒之间能够进行伸缩调节，并通过螺钉对调节后的高度位置进行锁定，从而能够有效的对水下机器人的高度进行调节；半径调节机构上设置有半径调节伸缩杆，半径调节伸缩杆能够在水平方向进行伸缩调节，并通过螺钉对调节后的半径位置进行锁定，从而能够有效的对水下机器人的运动半径进行调节。水下机器人能够根据需求对运动高度和半径进行调节，完成环形编队设置，运动轨迹稳定，有效的解决了水流扰动对水下机器人运动造成的影响。实现了对水下机器人的定半径编队，同时半径调节机构还限定了水下机器人运动过程中的上下波动，进一步增强了水下机器人运动的稳定性。本发明适于多水下机器人编队控制研究与水下机器人运动控制的实验研究。
下面结合附图对本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置作进一步说明。
附图说明
图1为本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置的立体图；
图2为本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置的主视图；
图3为本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置的俯视图；
图4为本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置中高度调节基座的***图；
图5为本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置中半径调节机构的***图；
图6为本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置中高度调节基座处于收缩状态的主视图；
图7为本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置中高度调节基座处于伸展状态的主视图；
图8为本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置中半径调节机构处于收缩状态的俯视图；
图9为本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置中半径调节机构处于伸展状态的俯视图；
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，为本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置，包括第一水下机器人1、第二水下机器人4、第三水下机器人5、半径调节机构2和高度调节基座3，半径调节机构2位于高度调节基座3上方，半径调节机构2的底端与高度调节基座3的顶端连接，第一水下机器人1、第二水下机器人4和第三水下机器人5分别与半径调节机构2连接。
如图4所示，为本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置中高度调节基座的***图，高度调节基座3又包括基座主体8、多个高度微调支座6和多个高度调节套筒，基座主体8为沿水平方向设置的“十”字形结构，基座主体8的四个边缘位置分别设置有高度微调支座6，各高度微调支座6的顶端分别与基座主体8的四个边缘位置的底端连接。基座主体8顶端的中间位置沿竖直方向设置有筒形结构的连接轴7，连接轴7外壁的上部位置与基座主体8的四个边缘位置之间分别加设有固定梁13。连接轴7内部设置有第一高度调节套筒9，第一高度调节套筒9的底部套设在连接轴7内部，第一高度调节套筒9内部套设有第二高度调节套筒10，第二高度调节套筒10内部套设有第三高度调节套筒11，第三高度调节套筒11内部套设有第四高度调节套筒12，连接轴7和各高度调节套筒的外壁上都沿竖直方向开设有多个第一定位通孔14，连接轴7的第一定位通孔14与第一高度调节套筒9的第一定位通孔14之间插接有第一螺钉15，第一高度调节套筒9的第一定位通孔14与第二高度调节套筒10的第一定位通孔14之间插接有第二螺钉16，第二高度调节套筒10的第一定位通孔14与第三高度调节套筒11的第一定位通孔14之间插接有第三螺钉17，第三高度调节套筒11的第一定位通孔14与第四高度调节套筒12的第一定位通孔14之间插接与第四螺钉18。
如图5所示，为本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置中半径调节机构的***图，半径调节机构2又包括连接杆19、角度刻度盘29、转动轴30、三根转动支杆21和三根伸缩杆22，连接杆19和转动轴30都沿竖直方向设置，连接杆19的底端与高度调节基座3中第四高度调节套筒12的顶端插接，连接杆19的顶端通过联轴器31与转动轴30的底端连接，转动轴30的顶端沿水平方向固定有圆盘形角度刻度盘29。在连接杆19与联轴器31之间套设有第一轴承组33，第一轴承组33又包括第一轴承、第二轴承和第三轴承，第二轴承位于第一轴承下方，第二轴承大于第一轴承，第三轴承位于第二轴承下方，第三轴承大于第二轴承，第一轴承与第二轴承之间、第二轴承与第三轴承之间分别设置有挡圈。在联轴器31与转动轴30之间设置有挡圈。在转动轴30与角度刻度盘29之间套设有第二轴承组32，第二轴承组32又包括第四轴承、第五轴承和第六轴承，第五轴承位于第四轴承下方，第五轴承大于第四轴承，第六轴承位于第五轴承下方，第六轴承大于第五轴承，第四轴承与第五轴承之间、第五轴承与第六轴承之间分别设置有挡圈。在连接杆19和转动轴30之间套设有三根转动支杆21，转动支杆21沿水平方向设置，转动支杆21的一端向远离连接杆19和转动轴30一侧延伸，转动支杆21的另一端分别与两根铰接杆34的一端连接，两根铰接杆34上下分布，两根铰接杆34的另一端分别套设在第一轴承组33和第二轴承组32上，位于上方的铰接杆34的顶端安装有角度指针28，角度指针28指向角度刻度盘29。在远离连接杆19和转动轴30一侧的转动支杆21的端部位置沿水平方向并排开设有多个第三定位通孔26，转动支杆21外侧套设有管状半径调节伸缩杆22，半径调节伸缩杆22上沿水平方向并排开设有多个第二定位通孔23，第二定位通孔23与第三定位通孔26之间插接有第五螺钉27，通过第五螺钉27对转动支杆21与半径调节伸缩杆22之间的位置进行锁定。在远离连接杆19和转动轴30一侧的半径调节伸缩杆22的端部位置设置有连接支柱25，连接支柱25外侧设置有第一轴承24，所采用的第一轴承24为陶瓷平面轴承。第一水下机器人1、第二水下机器人4和第三水下机器人5分别粘接在三根转动支杆21的连接支柱25上。三根转动支杆21位于同一水平面上。
如图2所示，为本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置的主视图，第一水下机器人1、第二水下机器人4和第三水下机器人5位于同一水平面上，通过高度调节基座3能够对各水下机器人的高度进行调节。通过改变连接轴7与高度调节套筒之间螺钉的插接位置以及各高度调节套筒之间螺钉的插接位置，从而对高度调节基座3的高度进行调节和锁定。通过调节各高度微调支座6，也能够对高度调节基座3的高度进行微调。如图6、图7所示，高度调节基座3的高度调节范围为1675mm～5370mm。
如图3所示，为本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置的俯视图，第一水下机器人1、第二水下机器人4和第三水下机器人5沿同一圆周游动，运动之前每相邻两水下机器人之间的夹角都相同，在运动过程中相邻两水下机器人之间的夹角会随对应的两个水下机器人的运动状态的不同而发生改变，通过不同铰接杆34上角度指针28所指刻度，能够了解相邻两水下机器人之间的夹角的变化量。通过半径调节机构2能够对各水下机器人的运动半径进行调节。通过改变半径调节机构2中不同转动支杆21与对应半径调节伸缩杆22之间第五螺钉27的插接位置，能够对各水下机器人的运动半径进行调节和锁定。如图8、图9所示，半径调节机构2的半径调节范围为625mm～5125mm。
本发明的在使用过程中，首先，将第一水下机器人1、第二水下机器人4和第三水下机器人5分别粘接在半径调节机构2中的连接支柱25上。其次，根据需要对高度调节基座3的高度和半径调节机构2的半径进行调节。然后，启动第一水下机器人1、第二水下机器人4和第三水下机器人5分别在水中运动，第一水下机器人1、第二水下机器人4和第三水下机器人5在水中运动过程中会带动与其连接的转动支杆21和半径调节伸缩杆22进行转动，从而实现各水下机器人的定半径环形编队，而且限定了各水下机器人运动过程中的上下波动。
本发明多水下机器人环形编队空间位置调节装置，设置有半径调节机构2和高度调节基座3，半径调节机构2设置在高度调节基座3顶端，高度调节基座3上设置有多个高度调节套筒，各高度调节套筒之间能够进行伸缩调节，并通过螺钉对调节后的高度位置进行锁定，从而能够有效的对水下机器人的高度进行调节；半径调节机构2上设置有半径调节伸缩杆22，半径调节伸缩杆22能够在水平方向进行伸缩调节，并通过螺钉对调节后的半径位置进行锁定，从而能够有效的对水下机器人的运动半径进行调节。水下机器人能够根据需求对运动高度和半径进行调节，完成环形编队设置，运动轨迹稳定，有效的解决了水流扰动对水下机器人运动造成的影响。实现了对水下机器人的定半径编队，同时半径调节机构2还限定了水下机器人运动过程中的上下波动，进一步增强了水下机器人运动的稳定性。本发明适于多水下机器人编队控制研究与水下机器人运动控制的实验研究。本发明抗水流扰动性强、可实现水下定半径编队、限定机器人在水中上下波动，与现有技术相比具有明显的优点。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种多水下机器人环形编队空间位置调节装置，其特征在于：包括半径调节机构(2)和高度调节基座(3)，高度调节基座(3)又包括基座主体(8)、第一伸缩组件和多个高度微调支座(6)，基座主体(8)底端的边缘位置设置有多个高度微调支座(6)，基座主体(8)顶端沿竖直方向设置有直筒状第一伸缩组件，半径调节机构(2)又包括连接杆(19)、角度刻度盘(29)、转动轴(30)、多个第二伸缩组件和多根转动支杆(21)，连接杆(19)的底端与高度调节基座(3)中直筒状第一伸缩组件的顶端插接，连接杆(19)的顶端与转动轴(30)的底端连接，转动轴(30)的顶端设置有角度刻度盘(29)，连接杆(19)和转动轴(30)之间沿水平方向设置有多根转动支杆(21)，转动支杆(21)的一端向远离连接杆(19)和转动轴(30)一侧延伸，转动支杆(21)的另一端铰接在连接杆(19)和转动轴(30)之间的位置，连接杆(19)顶端设置有角度指针(28)，角度指针(28)指向角度刻度盘(29)，转动支杆(21)上沿转动支杆(21)的延伸方向设置有第二伸缩组件，水下机器人固定在远离连接杆(19)和转动轴(30)一侧的第二伸缩组件的端部位置。
2.根据权利要求1所述的多水下机器人环形编队空间位置调节装置，其特征在于：所述基座主体(8)为沿水平方向设置的“十”字形结构，高度微调支座(6)的数量为四个，四个高度微调支座(6)分别设置在基座主体(8)的四个边缘位置，各高度微调支座(6)的顶端分别与基座主体(8)的四个边缘位置的底端连接。
3.根据权利要求1所述的多水下机器人环形编队空间位置调节装置，其特征在于：所述第一伸缩组件又包括第一高度调节套筒(9)、第二高度调节套筒(10)、第三高度调节套筒(11)和第四高度调节套筒(12)，第一高度调节套筒(9)内部套设有第二高度调节套筒(10)，第二高度调节套筒(10)内部套设有第三高度调节套筒(11)，第三高度调节套筒(11)内部套设有第四高度调节套筒(12)，各高度调节套筒的外壁上都开设有多个第一定位通孔(14)，两相邻高度调节套筒的第一定位通孔(14)之间插接有螺钉。
4.根据权利要求3所述的多水下机器人环形编队空间位置调节装置，其特征在于：所述基座主体(8)顶端的中间位置沿竖直方向设置有筒形结构的连接轴(7)，连接轴(7)外壁的上部位置与基座主体(8)的四个边缘位置之间分别加设有固定梁(13)，第一高度调节套筒(9)的底部套设在连接轴(7)内部，连接轴(7)的外壁上开设有多个第一定位通孔(14)，连接轴(7)的第一定位通孔(14)与第一高度调节套筒(9)的第一定位通孔(14)之间插接有螺钉。
5.根据权利要求1所述的多水下机器人环形编队空间位置调节装置，其特征在于：所述连接杆(19)与转动轴(30)之间通过联轴器(31)连接。
6.根据权利要求5所述的多水下机器人环形编队空间位置调节装置，其特征在于：所述连接杆(19)与联轴器(31)之间套设有第一轴承组(33)，第一轴承组(33)又包括第一轴承、第二轴承和第三轴承，第二轴承位于第一轴承下方，第二轴承大于第一轴承，第三轴承位于第二轴承下方，第三轴承大于第二轴承，第一轴承与第二轴承之间、第二轴承与第三轴承之间分别设置有挡圈；转动轴(30)与角度刻度盘(29)之间套设有第二轴承组(32)，第二轴承组(32)又包括第四轴承、第五轴承和第六轴承，第五轴承位于第四轴承下方，第五轴承大于第四轴承，第六轴承位于第五轴承下方，第六轴承大于第五轴承，第四轴承与第五轴承之间、第五轴承与第六轴承之间分别设置有挡圈。
7.根据权利要求6所述的多水下机器人环形编队空间位置调节装置，其特征在于：所述转动支杆(21)靠近连接杆(19)和转动轴(30)一侧的端部与两根铰接杆(34)的一端连接，两根铰接杆(34)上下分布，两根铰接杆(34)的另一端分别套设在第一轴承组(33)和第二轴承组(32)上，角度指针(28)安装在位于上方的铰接杆(34)的顶端。
8.根据权利要求1所述的多水下机器人环形编队空间位置调节装置，其特征在于：所述第二伸缩组件又半径调节伸缩杆(22)，半径调节伸缩杆(22)为管状结构，半径调节伸缩杆(22)套设在转动支杆(21)外侧，半径调节伸缩杆(22)上开设有多个第二定位通孔(23)，转动支杆(21)上开设有多个第三定位通孔(26)，第二定位通孔(22)与第三定位通孔(26)之间插接有螺钉。
9.根据权利要求8所述的多水下机器人环形编队空间位置调节装置，其特征在于：所述半径调节伸缩杆(22)远离连接杆(19)和转动轴(30)一侧的端部设置有连接支柱(25)，连接支柱(25)外侧设置有陶瓷平面轴承，水下机器人粘接在连接支柱(25)上。
10.根据权利要求1所述的多水下机器人环形编队空间位置调节装置，其特征在于：所述转动支杆(21)的数量为三根，三根转动支杆(21)位于同一水平面上。
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- 2017-05-19 CN CN201710359203.3A patent/CN107187566B/zh not_active Expired - Fee Related
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Application publication date: 20170922 Assignee: Boya Road (Beijing) Industrial Robot Technology Co Ltd Assignor: Peking University Contract record no.: 2019990000108 Denomination of invention: Multi-underwater-robot ring formation space position adjusting device Granted publication date: 20181228 License type: Common License Record date: 20190403 |
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