一種六自由度水下機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于機器人領域，更具體地，涉及一種六自由度水下機器人。
【背景技術】
[0002]水下機器人作為人類探測和開發海洋的重要工具，已經被廣泛應用于海岸警戒與防衛、海洋油氣資源開發、海洋工程建設、海洋漁業管理、海洋旅游資源開發、海島保護與開發、海洋突發事件應急處理等重要領域。
[0003]水下機器人的研宄始于20世紀三十年代，得益于流體力學、機器人學、傳感技術、新型材料科學、計算機以及智能控制技術的快速發展，水下機器人最終走出實驗室，實現真正意義上的水下應用。水下機器人是一個完整的裝備系統，涉及多個學科與技術。水下機器人的設計包括機器人機械結構、流體外形、推進器動力布置、能源、通信傳輸以及動力控制等諸多技術領域。
[0004]目前國內在深水大型載人潛水器技術領域處于國際領先水平，在淺水應用領域的水下機器人技術領域的研宄則相對較少，技術落后。然而，全球大部分海洋資源蘊藏在水深不超過200m的大陸架，海岸防衛、水下娛樂、核設施檢查等相關應用都集中在淺水水域。國內應用淺水水域的水下機器人大部分依賴進口，其價格昂貴，損壞后難以進行維修，缺乏具有自主知識產權的關鍵技術。因此，設計并開發一種適用于淺水水域的水下機器人具有重要應用價值。

【發明內容】

[0005]針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種六自由度水下機器人，通過調節選擇的螺旋槳進行旋轉以及調整螺旋槳的旋轉方向，機器人能夠沿X軸、Y軸或Z軸的移動，并能繞平行于X軸、Y軸或Z軸的軸旋轉，以實現六個自由度運動，特別適合在淺水中工作。
[0006]為實現上述目的，按照本發明，提供了一種六自由度水下機器人，包括殼體，所述殼體上設置有主姿態調整推進組、主動力推進組和輔助姿態調整組，所述主姿態調整推進組包括三個姿態調整裝置，所述主動力推進組包括兩個姿態調整裝置，所述輔助姿態調整組包括一個姿態調整裝置，其特征在于:
[0007]每個姿態調整裝置均包括導流罩、電機座、電機和螺旋槳，并且所述導流罩和所述電機座均固定安裝在所述殼體上，所述導流罩呈圓筒狀，所述電機安裝在所述電機座上，所述電機的輸出軸與所述螺旋槳固定連接以用于驅動所述螺旋槳轉動，所述螺旋槳位于所述導流罩內，所述螺旋槳的轉動能帶動所述殼體移動；
[0008]其中，所述主姿態調整推進組的三個導流罩呈等腰三角形布置且三者的中心線均平行于Z軸，并且其中的兩個導流罩的中心線所在的平面平行于Y軸，而另一個導流罩到這兩個導流罩的距離相等；
[0009]所述主動力推進組的兩個導流罩的中心線均平行于X軸，并且這兩個導流罩的中心線所在的平面平行于Y軸；
[0010]所述輔助姿態調整組的導流罩的中心線平行于Y軸。
[0011]優選地，所述殼體上設置有儀器艙，所述儀器艙內設置有傳感器、驅動器和控制器，所述傳感器用于檢測殼體的轉動角度并傳送給控制器，所述控制器用于控制電機的轉動。
[0012]優選地，所述輔助姿態調整組安裝在殼體的一側壁上，在殼體的另一與此側壁相對的側壁上安裝有電池倉，所述電池倉內安裝有電池，所述輔助姿態調整組和電池沿Y軸設置，以用于平衡殼體在Y軸方向上的重量。
[0013]優選地，所述電機為無刷直流電機，所述無刷直流電機通過電池倉內的電池供電。
[0014]優選地，所述主姿態調整推進組的三個電機座通過一支撐桿固定連接在一起，所述支撐桿平行于Z軸設置，所述支撐桿遠離電機座的一端固定連接在所述殼體上。
[0015]優選地，所述殼體為工程塑料或亞克力制成。
[0016]總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果:
[0017](I)本發明采用六個姿態調整裝置進行推進，以實現水下機器人在運動空間內的六自由度運動，其中六個姿態調整裝置在水下機器人中的布置采用了獨特的“ 3+2+1 ”布置形式，即主姿態調整推進組的三個姿態調整裝置，主動力推進組的兩個姿態調整裝置，輔助姿態調整組的一個姿態調整裝置，通過控制螺旋槳的轉動，可以方便地實現水下機器人沿X軸、Y軸和Z軸的平移，以及繞平行于X軸、Y軸和Z軸的軸的轉動；
[0018](2)本發明采用無刷直流電機加螺旋槳以及導流罩的方式組成了開放式組合水下推進器，相對于市面上的專用水下推進器而言，本發明所采用的開放式組合推進器控制更為簡單，只需采用與電機配套的電子調速器即可控制推進器轉速，控制穩定，易于實現，不需要額外配置專用驅動電路，降低了水下機器人的控制復雜度；
[0019](3)本發明采用工程塑料或亞克力等非金屬材料制作水下機器人機械結構，在滿足淺水水域耐壓強度的基礎上，能夠有效降低水下機器人重量，增加水下機器人的運動靈活性和續航能力；
[0020](4)本發明采用自帶電池對進行供電，無需額外提供水面動力，增加了水下機器人的靈活性和自主性。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明的結構示意圖；
[0022]圖2為本發明中殼體的結構示意圖；
[0023]圖3為本發明中儀器艙的結構示意圖；
[0024]圖4為本發明中主姿態調整推進組的結構示意圖；
[0025]圖5為本發明中左上推進裝置的結構示意圖；
[0026]圖6為本發明的工作原理示意圖。
【具體實施方式】
[0027]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0028]如圖1?圖6所不，一種六自由度水下機器人，包括殼體100 ;優選地，所述殼體100為工程塑料或亞克力制成，以降低整個機器人的重量；所述殼體100上設置有主姿態調整推進組400、主動力推進組和輔助姿態調整組500，所述主姿態調整推進組400包括三個姿態調整裝置，所述主動力推進組包括兩個姿態調整裝置，所述輔助姿態調整組500包括一個姿態調整裝置；
[0029]每個姿態調整裝置包括導流罩、電機座、電機和螺旋槳，并且所述導流罩和所述電機座均固定安裝在殼體100上，所述導流罩呈圓筒狀，所述電機安裝在所述電機座上，所述電機的輸出軸與所述螺旋槳固定連接以用于驅動所述螺旋槳轉動，所述螺旋槳位于所述導流罩內，所述螺旋槳的轉動能帶動所述殼體移動；其中，
[0030]所述主姿態調整推進組400的三個導流罩呈等腰三角形布置且三者的中心線均平行于Z軸，并且其中的兩個導流罩的中心線所形成的平面平行于Y軸，而另一個導流罩到這兩個導流罩的距離相等；
[0031]所述主動力推進組的兩個導流罩的中心線均平行于X軸，并且這兩個導流罩的中心線所形成的平面平行于Y軸；
[0032]所述輔助姿態調整組500的導流罩的中心線平行于Y軸；
[0033]上文所述的X軸、Y軸和Z軸是笛卡爾坐標系中的三個坐標軸，X軸和Y軸均水平設置且二者相互垂直，X軸沿前后方向設置，Y軸沿左右方向設置，Z軸沿上下方向設置。
[0034]優選地，所述殼體100上設置有儀器艙300，所述儀器艙300內設置有傳感器、驅動器和控制器，所述傳感器用于檢測殼體的轉動角度并傳送給控制器，所述控制器用于控制電機的轉動。
[0035]進一步，所述輔助姿態調整組500安裝在殼體100的一側壁上，在殼體100的另一與此側壁相對的側壁上安裝有電池倉200，所述電池倉200內安裝有電池，以用于平衡殼體沿Y軸方向的重量，使機器人在移動時不容易傾倒。
[0036]進一步，所述電機為無刷直流電機，所述無刷直流電機通過電池倉200內的電池供電。采用自帶電池對進行供電，無需額外提供水面動力，增加了水下機器人的靈活性和自主性。
[0037]進一步，所述主姿態調整推進組400的三個電機座通過一支撐桿420固定連接在一起，所述支撐桿420平行于Z軸設置，所述支撐桿遠離電機座的一端固定連接在殼體100上，這樣可以保持這三個電機座的剛度，使三個電機座更加穩