滑块平衡式抛载装置和水下机器人的制作方法

1.本技术涉及水下探索机器领域，具体而言，涉及一种滑块平衡式抛载装置和水下机器人。


背景技术：

2.有缆遥控水下机器人的运载能力是指其本体抓取水中重物且平稳上浮的能力，由于有缆遥控水下机器人在水中所受的浮力为微正浮力或者零浮力，因此，其抓取水下目标物的重量受限于其垂向升力，而且，抓取重物后有缆遥控水下机器人本体显著前倾，导致姿态不稳定，影响平稳上浮，尤其是轻作业型水下机器人更为明显。
3.当前通用的有缆遥控水下机器人均使用具有更大升力的垂向推进器来增强水下目标物运载能力，然而更大推力的推进器意味着大功率，往往要更换原有的电源单元，增加物料成本高，同时当前通用的有缆遥控水下机器人没有动态负载姿态调节能力，导致抓取重物后，水下机器人本体前倾、重心失衡，影响水下机器人的平稳上行。
4.因此，在不改变原有有缆遥控水下机器人主体结构的前提上，需要一种可以提升水下运载能力，能在动态负载状态下保持水下机器人本体的姿态平稳的装置。
5.在所述背景技术部分，公开的上述信息仅用于加强对本技术的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术信息。


技术实现要素：

6.本技术旨在提供一种滑块平衡式抛载装置，能够提升水下机器人的运载能力，能够在动态负载状态下保持水下机器人本体的姿态平稳。
7.本技术提出一种滑块平衡式抛载装置，包括：
8.电机；
9.蜗杆，连接至所述电机，在所述电机的驱动下正向或反向转动；
10.滑块，包括螺纹孔，所述滑块套在所述蜗杆上，随着所述蜗杆的转动，所述滑块在所述蜗杆上移动；
11.顶杆，安装在所述滑块的侧面上，随着所述滑块的移动而移动，用于固定或抛载重块。
12.根据一些实施例，所述滑块平衡式抛载装置还包括固定支架，所述固定支架包括：
13.基板，定位所述滑块；
14.第一支架，位于所述基板的一端；
15.第二支架，与所述第一支架相对地位于所述基板的另一端。
16.根据一些实施例，所述第一支架包括第一定位孔，所述电机安装于所述第一支架的一侧，所述蜗杆穿过所述第一定位孔连接至所述电机。
17.根据一些实施例，所述第二支架包括：
18.第二定位孔，随着所述滑块的移动，所述顶杆可进入或退出所述第二定位孔；
19.第三定位孔，与所述第二定位孔相交。
20.根据一些实施例，所述重块包括挂杆，所述挂杆包括第四定位孔，所述挂杆可进入所述第三定位孔，使所述第四定位孔与所述第二定位孔同心，所述顶杆可通过所述第二定位孔进入或退出所述第四定位孔，进而固定或抛载所述重块。
21.根据一些实施例，所述滑块还包括贯通槽；
22.所述基板包括滑轨，所述贯通槽设置于所述滑轨上，随着所述蜗杆的转动，所述滑块可沿着所述滑轨在所述蜗杆上移动。
23.根据一些实施例，所述滑块和所述滑轨具有光滑的表面。
24.本技术还提出一种水下机器人，包括：
25.机器人本体；
26.上述的滑块平衡式抛载装置，安装于所述机器人本体上。
27.根据一些实施例，所述水下机器人还包括：
28.至少一个配平浮材，安装于所述机器人本体上，用于所述水下机器人的重心调节。
29.根据一些实施例，所述配平浮材的数量为两个时，所述配平浮材对称地安装于所述滑块平衡式抛载装置的两侧。
30.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本技术。
附图说明
31.通过参照附图详细描述其示例实施例，本技术的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。
32.图1示出本技术一些实施例的水下机器人的结构示意图。
33.图2示出本技术示例实施例的滑块平衡式抛载装置的结构示意图。
34.图3示出本技术另一实施例的水下机器人的结构示意图。
35.图4示出本技术另一些实施例的水下机器人的工作流程图。
具体实施方式
36.现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本技术将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
37.所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置或等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。
38.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没
有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
39.本技术提出一种滑块平衡式抛载装置，可以提升水下机器人的运载能力，能在动态负载状态下保持水下机器人的本体姿态平稳。
40.图1示出本技术一些实施例的水下机器人的结构示意图。
41.如图1所示，根据一些实施例，所述水下机器人包括滑块平衡式抛载装置10和机器人本体20，所述滑块平衡式抛载装置10安装于所述机器人本体20上。
42.参见图1，根据一些实施例，所述滑块平衡式抛载装置10包括电机 101、蜗杆103、滑块105、顶杆107和固定支架109。所述蜗杆103连接至所述电机101，在所述电机101的驱动下正向或反向转动。所述滑块105包括螺纹孔10501，所述滑块105套在所述蜗杆103上，随着所述蜗杆103的转动，所述滑块105在所述蜗杆103上移动。所述顶杆107 安装在所述滑块105的侧面上，随着所述滑块105的移动而移动，用于固定或抛载重块30。所述支架109安装于所述机器人本体20上。
43.参见图1，根据一些实施例，所述水下机器人还包括配平浮材40，所述机器人本体20用于安装所述滑块平衡式抛载装置10、所述重块30 和所述配平浮材40。
44.可选地，所述配平浮材40对称的布置在所述滑块平衡式抛载装置 10的两侧。
45.可选地，所述机器人本体20上安装有姿态传感器，可以实时传递所述水下机器人的姿态参数。
46.参见图1，根据一些实施例，控制所述电机101正转，驱动所述蜗杆103正转，带动所述滑块105移动，所述顶杆107也随着所述滑块105 的移动而移动，直至所述顶杆107固定所述重块30。在机械臂已经抓牢作业物后，所述水下机器人准备上浮，此时控制所述电机101反转，所述电机101驱动所述蜗杆103反转，带动所述滑块105移动，所述顶杆 107也随着所述滑块105的移动而移动，直至所述顶杆抛载所述重块30，此时所述重块30处于自由滑动状态，随着所述水下机器人的上浮，所述重块30自行脱落，所述水下机器人的重心随之将发生移动，此时，根据所述水下机器人的姿态，控制所述电机101正转或者反转，驱动所述蜗杆103正转或者反转，带动所述滑块105移动，在杠杆力的作用下，促使所述水下机器人的姿态稳定。
47.根据一些实施例，通过抛载所述重块30，可以使所述水下机器人获得额外的正浮力，从而可以提升所述水下机器人的运载能力，在抛载所述重块30后，调节所述滑块105的位置，可以保证所述水下机器人的平稳上行。
48.图2示出本技术示例实施例的滑块平衡式抛载装置的结构示意图。
49.如图2所示，根据示例实施例，所述滑块平衡式抛载装置包括电机 101、蜗杆103、滑块105和顶杆107。
50.如图2所示，所述蜗杆103连接至所述电机101，在所述电机101 的驱动下正向或反向转动。所述滑块105包括螺纹孔10501，所述滑块 105套在所述蜗杆103上，随着所述蜗杆103的转动，所述滑块105在所述蜗杆103上移动。所述顶杆107安装在所述滑块105的侧面上，随着所述滑块105的移动而移动，用于固定或抛载重块30。
51.可选地，所述电机101可以是遥控控制的直流电机，所述电机101 也可以是满足远程控制功能的其他电机，本技术不做限定。
52.可选地，所述蜗杆103可以是阿基米德蜗杆，所述蜗杆也可以是法向直廓蜗杆或者渐开线蜗杆等，所述滑块105的螺纹孔10501相配合，驱动所述滑块105在所述蜗杆103上移动，本技术对所述蜗杆103的种类不做限定。
53.可选地，所述顶杆107可以是圆柱体顶杆，所述顶杆107也可以是长方体顶杆，所述顶杆107用于固定或抛载重块30，本技术对所述顶杆 107的形状不做限定。
54.图3示出本技术另一实施例的水下机器人的结构示意图。
55.如图3所示，根据另一实施例，所述水下机器人包括电机101、蜗杆103、滑块105、顶杆107和固定支架109。
56.如图3所示，所述蜗杆103连接至所述电机101，在所述电机101 的驱动下正向或反向转动。所述滑块105包括螺纹孔10501，所述滑块 105套在所述蜗杆103上，随着所述蜗杆103的转动，所述滑块105在所述蜗杆103上移动。所述顶杆107安装在所述滑块105的侧面上，随着所述滑块105的移动而移动，用于固定或抛载重块30。
57.所述固定支架109包括基板10901、第一支架10903和第二支架 10905，所述基板10901用于定位所述滑块105，所述第一支架10903位于所述基板10901的一端，所述第二支架10905位于所述基板10901的另一端。
58.所述第一支架10903包括第一定位孔1090301，所述电机101安装于所述第一支架10903的一侧，所述蜗杆103穿过所述第一定位孔 1090301连接至所述电机101，所述第二支架10905包括第二定位孔 1090501和第三定位孔1090503，随着所述滑块105的移动，所述顶杆 107可进入或退出所述第二定位孔1090501，所述第三定位孔1090503与所述第二定位孔1090501相交。
59.所述重块30包括挂杆301，所述挂杆301包括第四定位孔30101，所述挂杆301可进入所述第三定位孔1090503，使所述第四定位孔30101 与所述第二定位孔1090501同心，所述顶杆107可通过所述第二定位孔 1090501进入或退出所述第四定位孔30101，进而固定或抛载所述重块 30。
60.所述滑块105还包括贯通槽10503，所述基板10901包括滑轨 1090101，所述贯通槽10503设置于所述滑轨1090101上，随着所述蜗杆 103的转动，所述滑块105可沿着所述滑轨1090101在所述蜗杆103上移动。
61.可选地，所述第二定位孔1090501、所述第三定位孔1090503和所述第四定位孔30101可以是通孔，也可以是沉头孔，需要确定的是相对位置关系和特征，本技术对孔的形状和大小不做限制。
62.可选地，所述滑块105和所述滑轨1090101具有光滑的表面，避免因彼此相对运动摩擦影响性能。
63.图4示出本技术另一些实施例的水下机器人的工作流程图。
64.参见图4，在s410，安装滑块平衡式抛载装置。
65.根据另一实施例，将所述滑块平衡式抛载装置安装至所述机器人本体20上，随后将所述配平浮材40安装于所述机器人本体20上，调节所述水下机器人的重心至平衡。
66.在s420，固定重块。
67.根据另一实施例，将所述重块30安装至所述机器人本体20的另一侧，将所述重块30的挂杆301插入所述第三定位孔1090503，使所述第四定位孔30101与所述第二定位孔
1090501同心，随后控制所述电机101 正转，驱动所述蜗杆103正转，带动所述滑块105移动，所述顶杆107 也随着所述滑块105的移动而移动，直至所述顶杆107进入所述第四定位孔30101，从而固定所述重块30。
68.在s430，抓取作业物。
69.根据另一实施例，控制机械臂抓取作业物，随后控制所述水下机器人准备上浮。
70.在s440，抛载重块助推水下机器人。
71.根据另一实施例，确认机械臂已经抓牢作业物，所述水下机器人准备上浮后，控制所述滑块平衡式抛载装置工作,控制所述电机101反转，驱动所述蜗杆103反转，带动所述滑块105移动，所述顶杆107也随着所述滑块105的移动而移动，直至所述顶杆107退出所述第四定位孔 30101，从而抛载所述重块30。所述水下机器人由此获得了额外的正浮力，运载能力得以提升。
72.在s450，保证水下机器人平稳上行。
73.根据另一实施例，在机械臂已经抓牢作业物，所述重块30已经抛载后，所述水下机器人的重心将发生移动，为保证其平稳上浮，此时根据所述水下机器人的姿态，控制所述电机101正转或者反转，驱动所述蜗杆103正转或者反转，带动所述滑块105移动，在杠杆力的作用下，促使所述水下机器人的姿态稳定，以保证其平稳上行。
74.根据本技术的另一实施例，无需改动水下机器人的本体结构，通过滑块平衡式抛载装置提升了水下机器人的运载能力，能在动态负载状态下保持水下机器人本体的姿态平稳，较传统方法成本更低，且更便于操控。
75.以上具体地示出和描述了本技术的示例性实施例。应可理解的是，本技术不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本技术意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。