CN106809367A - 一种无人海洋机器人操舵装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于无人海洋机器人领域，具体地说是一种无人海洋机器人操舵装置，包括舵承组件、舵叶及分别位于机器人载体内部的液压缸支座、后转轴、液压缸、前转轴、舵柄，液压缸支座安装在机器人载体内部，液压缸通过后转轴与液压缸支座连接；舵承组件穿过机器人载体上开设的舵承孔，并安装在机器人载体上；舵柄的一端通过前转轴与液压缸的活塞杆连接，另一端与舵承组件中的舵轴位于机器人载体内部的一端相连，舵叶安装在舵轴位于机器人载体外部的另一端连接。本发明应用平面二级杆组运动原理设计，结构设计紧凑简单、可靠性高，可承受双向轴向载荷，本发明结构简单紧凑、可整体安装与拆卸、便于维护、适用于无人海洋机器人及其他大中型水下机器人。

Description

一种无人海洋机器人操舵装置

技术领域

本发明属于无人海洋机器人领域，具体地说是一种无人海洋机器人操舵装置。

背景技术

无人海洋机器人是一种大型水下机器人，它在水下主要是依靠操舵装置实现六个自由度的运动。操舵装置在海洋机器人中占据着至关重要的位置，既要保证强度要求，又要保证密封可靠、回转阻力小。在无人海洋机器人载体上的操舵装置需要有很高的可靠性，但安装空间十分有限，这就对操舵装置提出了严格的设计要求。

为解决此问题，必须设计一种结构紧凑简单、可靠性高、安装和维护方便的操舵装置。目前，传统水下机器人主要依靠电动舵机来实现操纵，这种电动舵机结构紧凑，但输出扭矩小；船用舵机多采用液压舵机来实现操纵，这种舵机输出扭矩大，但结构庞大。这两种操舵装置都无法应用在无人海洋机器人上。

发明内容

为了解决传统水下机器人电动舵机、船用舵机存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种无人海洋机器人操舵装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括舵承组件、舵叶及分别位于机器人载体内部的液压缸支座、后转轴、液压缸、前转轴、舵柄，其中液压缸支座安装在所述机器人载体内部，所述液压缸通过后转轴与液压缸支座连接；所述舵承组件穿过机器人载体上开设的舵承孔，并安装在机器人载体上；所述舵柄的一端通过前转轴与液压缸的活塞杆连接，另一端与所述舵承组件中的舵轴位于机器人载体内部的一端相连，所述舵叶安装在舵轴位于机器人载体外部的另一端连接。

其中：所述舵承组件包括舵轴、舵承座、压盖及密封铜套，该舵承座安装在所述机器人载体上，所述舵轴由舵承座内部穿过，所述舵承座的一端通过轴承与舵轴转动连接、并在端部安装有压盖，所述舵承座的另一端与舵轴之间设有安装在舵承座上、用于密封的密封铜套；所述轴承为两个圆锥滚子轴承，面对面安装在所述舵轴上，在所述两个圆锥滚子轴承的外侧设有安装在舵轴上的轴承定位螺母，所述两个圆锥滚子轴承通过舵轴的轴肩、轴承定位螺母和压盖进行轴向定位；所述两个圆锥滚子轴承内侧的舵轴与舵承座之间分别设有J型橡胶油封、分油环及压紧套；所述舵承座呈圆柱形，内部为阶梯状结构、外部设有用于将舵承组件固定在机器人载体上的法兰；所述舵承座的圆周上开有便于轴承维护的润滑油的注油口，该注油口内安装有密封螺钉；

所述舵轴的一端设有对其与舵柄另一端连接后轴向定位的锁紧螺母，所述舵叶通过平键安装在舵轴另一端的锥形部分、并通过舵叶固定螺母进行轴向定位；所述舵柄的一端呈“U”型，该“U”型开口端的两侧均开有轴孔，与所述液压缸的活塞杆前段耳环连接，所述舵柄的另一端为方形孔，与所述舵承组件中的舵轴的一端连接；所述液压缸支座、液压缸、前转轴、后转轴、舵柄及舵承组件构成平面二级杆组，通过所述液压缸的驱动，带动所述舵柄绕舵承组件的中心运动，进而带动所述舵叶做圆周运动。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明应用平面二级杆组运动原理设计，结构设计紧凑简单、可靠性高。

2.本发明可承受双向轴向载荷，扩大了无人海洋机器人的工作深度。

3.本发明结构简单紧凑、可整体安装与拆卸、便于维护、适用于无人海洋机器人及其他大中型水下机器人。

附图说明

图1为本发明的三维结构示意图；

图2为本发明总装示意图；

图3为本发明舵承组件的结构示意图；

图4为本发明舵柄的结构示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为本发明舵承座的结构示意图；

其中：1为液压缸支座，2为后转轴，3为液压缸，4为前转轴，5为锁紧螺母，6为舵柄，7为舵承组件，8为平键，9为舵叶固定螺母，10为舵叶，11为舵轴，12为舵承座，13为J型橡胶油封，14为分油环，15为压紧套，16为圆锥滚子轴承，17为轴承定位螺母，18为压盖，19为密封螺钉，20为密封铜套，21为轴孔，22为方形孔，23为注油口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1、图2所示，本发明包括液压缸支座1、液压缸3、后转轴2、前转轴4、舵柄6、锁紧螺母5、舵承组件7、舵叶10、平键8及舵叶固定螺母9，其中液压缸支座1、后转轴2、液压缸3、前转轴4、锁紧螺母5及舵柄6分别位于机器人载体内部。

液压缸支座1固定在机器人载体内部，液压缸3通过后转轴2与液压缸支座1连接。舵承组件7穿过机器人载体上的舵承孔，通过其外端法兰固定在机器人载体上；舵柄6的一端通过前转轴4与液压缸3的活塞杆端部耳环连接，另一端与舵承组件7中的舵轴11位于机器人载体内部的一端相连、并利用锁紧螺母5轴向定位，舵叶10通过平键8安装于舵轴11位于机器人载体外部另一端的锥形部分，并通过双舵叶固定螺母9进行轴向定位。

如图3所示，舵承组件7包括舵轴11、舵承座12、压盖18、圆锥滚子轴承16、轴承定位螺母17、压紧套15、J型橡胶油封13、分油环14、密封铜套20和密封螺钉19，舵承座12如图6所示，呈圆柱形，内部为阶梯状结构、外部设有用于将舵承组件7固定在机器人载体上的法兰；舵承座12的圆周上开有一润滑油的注油口23，便于轴承维护，注油口23内安装有密封螺钉19。舵轴11由舵承座12的内孔穿过，舵承座12的一端通过轴承与舵轴11转动连接、并在端部固接有压盖18，舵承座12的另一端与舵轴11之间设有安装在舵承座12上的密封铜套20；该密封铜套20通过法兰安装于舵承座12另一端的端部，采用O型密封圈密封。轴承为两个圆锥滚子轴承16，面对面安装在舵轴11上，在两个圆锥滚子轴承16的外侧设有安装在舵轴11上的轴承定位螺母17，两个圆锥滚子轴承16通过舵轴11的轴肩、轴承定位螺母17和压盖18进行轴向定位，可用于较深(水下200米)的水下环境。两个圆锥滚子轴承16内侧的舵轴11与舵承座12之间分别设有J型橡胶油封13、分油环14及压紧套15，利用舵承座12内孔的台肩、舵轴11的轴肩将J型橡胶油封13、分油环14及压紧套15压紧安装于舵承座12的孔内。

如图4、图5所示，舵柄6的一端呈“U”型，该“U”型开口端的两侧均开有轴孔21，与液压缸3的活塞杆端部耳环连接，舵柄6的另一端为方形孔22，与舵承组件7中的舵轴11的一端连接。

本发明的操舵装置应用平面二级杆组运动原理设计，液压缸支座1、液压缸3、前转轴4、后转轴2、舵柄6及舵承组件7构成平面二级杆组，因舵承组件7固定在机器人载体上无法移动或转动，而液压缸3又通过后转轴2与液压缸支座1相连，因此在液压缸3的作用下，舵柄6绕舵承组件7的中心运动，再通过平键8带动舵叶10做圆周运动。

本发明的安装过程是：

首先将密封铜套20、J型橡胶油封13、分油环14、压紧套15安装在舵承座12的孔内，再将舵轴11穿入舵承座12内，然后装入圆锥滚子轴承16，并利用轴承定位螺母17定位圆锥滚子轴承16的内圈，利用压盖18定位圆锥滚子轴承16的外圈。将组装好的舵承组件7通过舵承座12外侧的法兰安装在水下机器人载体上。通过后转轴2将液压缸3与液压缸支座1连接，并将液压缸支座1安装在水下机器人载体内部；通过舵柄6的方形孔22将舵柄6安装在舵轴11上，并利用锁紧螺母5进行轴向定位；再通过前转轴4将液压缸3的活塞杆端部耳环和舵柄6连接。

Claims (8)

1.一种无人海洋机器人操舵装置，其特征在于：包括舵承组件(7)、舵叶(10)及分别位于机器人载体内部的液压缸支座(1)、后转轴(2)、液压缸(3)、前转轴(4)、舵柄(6)，其中液压缸支座(1)安装在所述机器人载体内部，所述液压缸(3)通过后转轴(2)与液压缸支座(1)连接；所述舵承组件(7)穿过机器人载体上开设的舵承孔，并安装在机器人载体上；所述舵柄(6)的一端通过前转轴(4)与液压缸(3)的活塞杆连接，另一端与所述舵承组件(7)中的舵轴(11)位于机器人载体内部的一端相连，所述舵叶(10)安装在舵轴(11)位于机器人载体外部的另一端连接。

2.按权利要求1所述的无人海洋机器人操舵装置，其特征在于：所述舵承组件(7)包括舵轴(11)、舵承座(12)、压盖(18)及密封铜套(20)，该舵承座(12)安装在所述机器人载体上，所述舵轴(11)由舵承座(12)内部穿过，所述舵承座(12)的一端通过轴承与舵轴(11)转动连接、并在端部安装有压盖(18)，所述舵承座(12)的另一端与舵轴(11)之间设有安装在舵承座(12)上、用于密封的密封铜套(20)。

3.按权利要求2所述的无人海洋机器人操舵装置，其特征在于：所述轴承为两个圆锥滚子轴承(16)，面对面安装在所述舵轴(11)上，在所述两个圆锥滚子轴承(16)的外侧设有安装在舵轴(11)上的轴承定位螺母(17)，所述两个圆锥滚子轴承(16)通过舵轴(11)的轴肩、轴承定位螺母(17)和压盖(18)进行轴向定位。

4.按权利要求3所述的无人海洋机器人操舵装置，其特征在于：所述两个圆锥滚子轴承(16)内侧的舵轴(11)与舵承座(12)之间分别设有J型橡胶油封(13)、分油环(14)及压紧套(15)。

5.按权利要求2所述的无人海洋机器人操舵装置，其特征在于：所述舵承座(12)呈圆柱形，内部为阶梯状结构、外部设有用于将舵承组件(7)固定在机器人载体上的法兰；所述舵承座(12)的圆周上开有便于轴承维护的润滑油的注油口(23)，该注油口(23)内安装有密封螺钉(19)。

6.按权利要求1或2所述的无人海洋机器人操舵装置，其特征在于：所述舵轴(11)的一端设有对其与舵柄(6)另一端连接后轴向定位的锁紧螺母(5)，所述舵叶(10)通过平键(8)安装在舵轴(11)另一端的锥形部分、并通过舵叶固定螺母(9)进行轴向定位。

7.按权利要求1或2所述的无人海洋机器人操舵装置，其特征在于：所述舵柄(6)的一端呈“U”型，该“U”型开口端的两侧均开有轴孔(21)，与所述液压缸(3)的活塞杆前段耳环连接，所述舵柄(6)的另一端为方形孔(22)，与所述舵承组件(7)中的舵轴(11)的一端连接。

8.按权利要求1或2所述的无人海洋机器人操舵装置，其特征在于：所述液压缸支座(1)、液压缸(2)、前转轴(4)、后转轴(3)、舵柄(6)及舵承组件(7)构成平面二级杆组，通过所述液压缸(3)的驱动，带动所述舵柄(6)绕舵承组件(7)的中心运动，进而带动所述舵叶(10)做圆周运动。