一种面向圆筒状自主水下机器人的波浪能收集装置

1.本发明涉及振动能量收集技术领域，尤其涉及一种将波浪能转换为电能的能量收集装置。


背景技术：

2.目前自主水下机器人在作业中对能源的要求越来越高，而单纯的电池蓄能又满足不了作业需求。当前已经有研究者设计并制造出了面向圆柱筒状自主水下机器人的能量收集装置，例如惯性摆式装置、电磁式装置等。由于内部空间的问题，惯性摆式装置需要进行外部拓展，且存在着容易受到海水腐蚀等外界的影响，耐用性不强等缺陷；而电磁式装置的占用体积大，针对于波浪能的低频激励，能量利用率不高。


技术实现要素：

3.本发明针对现有技术的不足，提供了一种面向圆筒状自主水下机器人的能量收集装置。
4.本发明解决技术问题所采取的技术方案为：本发明包括负重小车、拉盘和能量收集装置；所述的拉盘设置在圆筒状自主水下机器人内部轨道上，拉盘的两侧固定设置有所述能量收集装置；当受到波浪激励时，舱体产生倾斜使得负重小车沿着轨道滑动；所述负重小车拉动所述能量收集装置中的转轴，通过转轴旋转使得能量收集装置内部产生切割磁感线动作，进而将波浪能转为电能。
5.优选的，所述能量收集装置包括支撑圆盘、金属支撑盘、线圈盘和磁铁；安装有所述磁铁的两个金属支撑盘固定在所述转轴上，两个金属支撑盘的中间设置有线圈盘；两侧的支撑圆盘上安装有轴承，转轴穿过轴承架在支撑圆盘上，所述支撑圆盘通过紧固件与所述线圈盘固定。
6.优选的，所述拉盘包括外壳、发条弹簧、拉绳和卡盘；发条弹簧的两端分别连接外壳和卡盘，通过限位结构防止其弹出；拉绳一端缠绕在卡盘上，另一端通过外壳的一个出孔处穿出；所述负重小车的两侧捆绑所述拉绳。
7.优选的，还包括内侧连接件，内侧连接件通过过盈配合安装在轴上，并与所述卡盘连接。
8.优选的，还包括外侧连接件，所述外侧连接件连接固定支撑圆盘与拉盘。
9.优选的，还包括整流电路，用于把不规则的交流电转换为直流电并收集起来。
10.本发明与背景技术相比，具有有益的效果是：本发明对于波浪能的低频激励，利用激励产生的倾斜角度和重力势能，使得负重小车往复运动，通过拉绳带动转轴和磁铁旋转运动，从而俘获波浪能。另外本发明整体结构紧凑，占用空间小，摩擦力小，耐用性强。
附图说明
11.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
12.图1是本发明的在自主水下机器人中的正视图。
13.图2是本发明中拉盘与能量收集装置的轴测图。
14.图3是本发明中拉盘的爆炸视图。
15.图4是本发明中能量收集装置的爆炸视图。
16.图5是本发明在在自主水下机器人中应用的截面图。
17.图中：1、负重小车，2、外壳，3、发条弹簧，4、卡盘，5、拉绳，6、支撑圆盘，7、磁铁，8、线圈盘，9、金属支撑盘，10、内侧连接件，11、轴承，12、转轴，13、线圈，14、外侧连接件，15、轨道。
具体实施方式
18.本发明包括拉盘、能量收集装置、负重小车；所述的拉盘设置在圆筒状自主水下机器人内部轨道上，拉盘的两侧固定设置有所述能量收集装置；当受到波浪激励时，舱体产生倾斜使得负重小车沿着轨道滑动；所述负重小车拉动所述能量收集装置中的转轴，通过转轴旋转使得能量收集装置内部产生切割磁感线动作，进而将波浪能转为电能。
19.进一步说，还包括整流电路，用于把不规则的交流电转换为直流电并收集起来。
20.如图1、图2和图3所示，在一实施例中，所述拉盘由外壳2、发条弹簧3、卡盘4、拉绳5组成，发条弹簧3的两端分别连接外壳2和卡盘4，通过螺钉和垫片的限位防止其弹出，拉绳5缠绕在卡盘4上，末端通过外壳2的出孔处穿出。
21.如图1和图4所示，在另一实施例中，所述能量收集装置与拉盘连接安装在一起。所述能量收集装置由支撑圆盘、转轴、轴承、金属支撑盘、线圈盘、磁铁、线圈、内侧连接件、外侧连接件组成。安装有磁铁7的两个金属支撑盘9固定在转轴12的两侧，中间包裹着安装有线圈13的线圈盘8；两侧的支撑圆盘6上安装有轴承11，转轴12穿过轴承11架在支撑圆盘6上，并通过外围的螺钉固定线圈盘8。内侧连接件10通过过盈配合安装在轴12上，并与卡盘4连接。外侧连接件14通过螺钉连接固定支撑圆盘6与拉盘。
22.将该装置安装进入自主水下机器人的一个圆筒状舱体之中，拉盘安装在两侧内壁上，通过拉绳与负重小车1捆绑，负重小车1安装在下端轨道上。
23.图5给出了整个装置应用时的截面图。当机器人电量即将耗尽时，机器人会漂浮在海面。当受到波浪激励时，舱体会产生一个倾斜角度，使得负重小车1沿着下端轨道15滑动，从而拉动拉绳，使得转轴和磁铁旋转运动，进而线圈切割磁感线，从而俘获波浪能。
24.最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种面向圆筒状自主水下机器人的波浪能收集装置，其特征在于：包括负重小车、拉盘和能量收集装置；所述的拉盘设置在圆筒状自主水下机器人内部轨道上，拉盘的两侧固定设置有所述能量收集装置；当受到波浪激励时，舱体产生倾斜使得负重小车沿着轨道滑动；所述负重小车拉动所述能量收集装置中的转轴，通过转轴旋转使得能量收集装置内部产生切割磁感线动作，进而将波浪能转为电能。2.根据权利要求1所述的一种面向圆筒状自主水下机器人的波浪能收集装置，其特征在于：所述能量收集装置包括支撑圆盘、金属支撑盘、线圈盘和磁铁；安装有所述磁铁的两个金属支撑盘固定在所述转轴上，两个金属支撑盘的中间设置有线圈盘；两侧的支撑圆盘上安装有轴承，转轴穿过轴承架在支撑圆盘上，所述支撑圆盘通过紧固件与所述线圈盘固定。3.根据权利要求1所述的一种面向圆筒状自主水下机器人的波浪能收集装置，其特征在于：所述拉盘包括外壳、发条弹簧、拉绳和卡盘；发条弹簧的两端分别连接外壳和卡盘，通过限位结构防止其弹出；拉绳一端缠绕在卡盘上，另一端通过外壳的一个出孔处穿出；所述负重小车的两侧捆绑所述拉绳。4.根据权利要求3所述的一种面向圆筒状自主水下机器人的波浪能收集装置，其特征在于：还包括内侧连接件，内侧连接件通过过盈配合安装在轴上，并与所述卡盘连接。5.根据权利要求3或4所述的一种面向圆筒状自主水下机器人的波浪能收集装置，其特征在于：还包括外侧连接件，所述外侧连接件连接固定支撑圆盘与拉盘。6.根据权利要求1至3中任一项所述的一种面向圆筒状自主水下机器人的波浪能收集装置，其特征在于：还包括整流电路，用于把不规则的交流电转换为直流电并收集起来。

技术总结
本发明公开了一种面向圆筒状自主水下机器人的波浪能收集装置。本发明包括负重小车、拉盘和能量收集装置；所述的拉盘设置在圆筒状自主水下机器人内部轨道上，拉盘的两侧固定设置有所述能量收集装置；当受到波浪激励时，舱体产生倾斜使得负重小车沿着轨道滑动；所述负重小车拉动所述能量收集装置中的转轴，通过转轴旋转使得能量收集装置内部产生切割磁感线动作，进而将波浪能转为电能。本发明对于波浪能的低频激励，利用激励产生的倾斜角度和重力势能，使得负重小车往复运动，通过拉绳带动转轴和磁铁旋转运动，从而俘获波浪能。另外本发明整体结构紧凑，占用空间小，摩擦力小，耐用性强。强。强。


技术研发人员：王滔 吕浩斌 刘硕 蔡勇
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/6/27