一种用于观测型水下机器人的俯仰机构的制作方法

1.本实用新型属于水下机器人技术领域，具体涉及一种用于观测型水下机器人的俯仰机构。


背景技术：

2.观测型水下机器人装载有水下照明灯、水下摄像机、声纳等观测设备，可用于查找江、河、湖、海的各种堤坝的裂缝、破损等质量问题，还可用于观测水底地形、地貌或搜寻水下沉物。为最大视角地对目标进行观察识别，获得更全面细致的电视图像，观测设备通常需要在一90
°
～45
°
较大范围的纵截面(垂直面)角度内进行俯仰动作。
3.但是，目前能够进行俯仰动作的观测用水下机器人体积较大且制作成本高，主要是因为照明灯、水下摄像机和声纳等观测云台均设置有其独立的俯仰机构，且俯仰机构复杂。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供了一种用于观测型水下机器人的俯仰机构，结构简单，且制造成本低。
5.本实用新型是通过下述技术方案实现的：
6.一种用于观测型水下机器人的俯仰机构，包括：水密外壳、安装支座、电机、蜗杆、传动轮和俯仰轴；
7.外围部件包括水下机器人的外部安装框架、观测云台以及中控单元；
8.水密外壳固定设置在外部安装框架上，安装支座固定设置在水密外壳的内壁；蜗杆设置在安装支座内，电机固定连接在安装支架的一侧，电机的输出轴与蜗杆同轴连接，蜗杆能够随电机的输出轴同步旋转；
9.水密外壳的侧壁设置有水密电连接器，电机尾部的电缆通过水密电连接器与外部的中控单元连接，中控单元为电机供电；
10.传动轮为蜗轮，蜗轮与蜗杆啮合设置，俯仰轴的中部与蜗轮孔轴配合设置，俯仰轴的一端与安装支座连接，另一端伸出于水密外壳与观测云台连接，俯仰轴能够随蜗轮同轴转动，观测云台能随俯仰轴的旋转进行俯仰运动。
11.进一步的，所述俯仰机构还包括检测齿轮、旋转式电位器和电位器座；
12.传动轮还包括与蜗轮同轴设置同步旋转的传动齿轮；
13.电位器座固定设置在安装支座上，旋转式电位器设置在电位器座内，旋转式电位器的旋转轴与检测齿轮同轴固定连接，旋转式电位器的旋转轴可随检测齿轮的旋转而同步旋转；
14.传动齿轮和检测齿轮啮合设置；
15.旋转式电位器尾部的线缆通过水密电连接器与外部的中控单元电性连接。
16.进一步的，蜗轮和蜗杆能够自锁。
17.进一步的，令蜗杆的两端分别为左端和右端，蜗杆的左端和右端均设置有轴肩，中部设置有螺纹；
18.蜗杆的左端和右端分别通过一个轴承ⅰ设置在安装支座内，安装支座的右端设置有限位台阶，右端的轴承ⅰ位于限位台阶和与蜗杆右端的轴肩之间；安装支座的左端固定有端盖，左侧的轴承ⅰ位于端盖与蜗杆左端的轴肩之间。
19.进一步的，蜗杆的右端面设置有定位孔，电机的输出轴与蜗杆的定位孔孔轴配合；
20.定位孔为半圆弓形孔、优弧弓形孔或多边形孔；相对应地，电机的输出轴的横截面形状为能够与定位孔孔轴配合的半圆弓形、优弧弓形或多边形。
21.进一步的，俯仰轴由一端到另一端依次为同轴设置的轴颈ⅰ、轴肩、轴头ⅰ、轴颈ⅱ和轴头ⅱ；
22.俯仰轴的轴头ⅰ与传动轮孔轴配合，轴头ⅰ上设置有键槽，通过键与传动轮连接；
23.水密外壳包括箱体和箱盖，箱体和箱盖之间设置有o形圈ⅰ；
24.安装支座通过固定设置在箱体的内底面上；
25.俯仰轴的一端的轴颈ⅰ通过轴承ⅱ与安装支座连接，轴承ⅱ轴向位于安装支座与轴肩之间，箱盖内表面一体型设置有安装凸台，安装凸台上设置有通孔；俯仰轴的轴颈ⅱ与安装凸台上的通孔孔轴配合，轴颈ⅱ通过轴承ⅲ与箱盖的安装凸台连接；
26.轴头ⅱ的端部伸出于箱盖上的通孔后，与观测云台孔轴配合连接；
27.轴颈ⅱ与安装凸台之间设置有o形圈ⅱ。
28.进一步的，轴头ⅱ的端部伸出于箱盖上的通孔后，与观测云台孔轴配合连接，轴头ⅱ的横截面为半圆弓形、优弧弓形或多边形，观测云台上设置有相应的半圆弓形孔、优弧弓形孔或多边形孔。
29.有益效果：
30.(1)本实用新型电机尾部的电缆通过水密电连接器与水密外壳外部的中控单元连接，电机的输出轴与蜗杆同轴连接，蜗轮与蜗杆啮合设置，俯仰轴的中部与蜗轮孔轴配合设置，观测云台设置在俯仰轴的端部，中控单元对电机上电，电机输出轴双向旋转，蜗杆随之同步旋转，蜗杆带动蜗轮双向旋转，蜗轮带动俯仰轴双向旋转，从而俯仰轴端部的观测云台进行俯仰运动，实现水下多角度的观测，本实用新型在能够实现俯仰功能的同时，结构简单且成本低。
31.(2)本实用新型还设置有旋转式电位器和检测齿轮，传动轮还包括与蜗轮同轴设置同步旋转的传动齿轮，传动齿轮将俯仰轴的旋转通过与检测齿轮之间的啮合传递至检测齿轮，检测齿轮带旋转式电位器的旋转轴与其同步旋转，从而能够通过测量旋转式电位器的旋转轴的旋转角度得到俯仰轴的俯仰角度信息，并传递至中控单元，以便对俯仰轴的端部的观测云台的角度进行监测和控制。
32.(3)本实用新型蜗轮和蜗杆能够自锁，以避免观测云台在自身重力和内部观测设备重力的作用下出现翻转，从而保证观测云台的稳定。
33.(4)本实用新型蜗杆的右端面设置有定位孔，定位孔为半圆弓形孔、优弧弓形孔或多边形孔；电机的输出轴的横截面形状为能够与定位孔孔轴配合的半圆弓形、优弧弓形或多边形，通过电机的输出轴与蜗杆的定位孔孔轴配合，能够保证二者稳定的同步旋转。
34.(5)水密外壳包括箱体和箱盖，箱体和箱盖之间设置有o形圈ⅰ；轴颈ⅱ与安装凸台
之间设置有o形圈ⅱ，通过设置o形圈ⅰ和o形圈ⅱ实现水密外壳的水密，以保证水密外壳内的电机、蜗轮和蜗杆等传动机构的正常工作。
附图说明
35.图1为用于观测型水下机器人的俯仰机构的主视图；
36.图2为图1的剖视图。
37.其中，1-端盖，2-紧固件ⅰ，3-轴承ⅰ，4-蜗杆，5-安装支座，6-紧固件ⅱ，7-紧固件ⅲ，8-电机，9-电缆，10-水密电连接器，11-箱体，12-传动轮，13-键，14-轴承ⅱ，15-俯仰轴，16-o形圈ⅰ，17-箱盖，18-o形圈ⅱ，19-检测齿轮，20-旋转式电位器，21-电位器座，22-轴承ⅲ。
具体实施方式
38.下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。
39.实施例1：
40.本实施例提供了一种用于观测型水下机器人的俯仰机构，包括：水密外壳、安装支座5、电机8、蜗杆4、传动轮12和俯仰轴15；
41.外围部件包括水下机器人的外部安装框架、观测云台和中控单元；
42.水密外壳固定设置在外部安装框架上，水密外壳为耐压密封结构，包括箱体11和箱盖17，箱体11和箱盖17之间设置有o形圈ⅰ；
43.安装支座通过紧固件ⅱ6固定设置在箱体11的内底面上；
44.蜗杆4设置在安装支座5内，且蜗杆4能绕自身轴线旋转，具体为，令蜗杆2的两端分别为左端和右端，蜗杆4的左端和右端均设置有轴肩，中部设置有螺纹；蜗杆4的左端和右端分别通过一个轴承ⅰ3设置在安装支座内，安装支座的右端设置有限位台阶，右端的轴承ⅰ3位于限位台阶和与蜗杆4右端的轴肩之间；安装支座的左端固定有端盖1，左侧的轴承ⅰ3位于端盖1与蜗杆4左端的轴肩之间，左、右两个轴承ⅰ3对蜗杆4起支撑和限位的作用；
45.电机8固定连接在安装支架的右端，电机8的输出轴与蜗杆4同轴连接，且能同步旋转；具体为，蜗杆4的右端面设置有定位孔，电机8的输出轴与蜗杆4的定位孔孔轴配合；定位孔为半圆弓形孔、优弧弓形孔、多边形孔或其他不规则形孔；相对应地，电机8的输出轴的横截面形状为能够与定位孔孔轴配合的半圆弓形、优弧弓形、多边形或其他不规则形状；
46.水密外壳的侧壁设置有水密电连接器10，电机8尾部的电缆9通过水密电连接器10与外部的中控单元电性连接，中控单元为电机8供电，能够控制电机8双向旋转，从而带动蜗杆4双向旋转；
47.传动轮12为蜗轮，蜗轮与蜗杆4啮合设置；
48.俯仰轴15由一端到另一端依次为同轴设置的轴颈ⅰ、轴肩、轴头ⅰ、轴颈ⅱ和轴头ⅱ；
49.俯仰轴15的轴头ⅰ与传动轮12孔轴配合，轴头ⅰ上设置有键槽，通过键13与传动轮12连接，实现同步旋转；
50.俯仰轴15的一端的轴颈ⅰ通过轴承ⅱ14与安装支座连接，轴承ⅱ14轴向位于安装支座与轴肩之间；箱盖17内表面一体型设置有安装凸台，安装凸台上设置有通孔；俯仰轴15
的轴颈ⅱ与安装凸台上的通孔孔轴配合，轴颈ⅱ通过轴承ⅲ22与箱盖17的安装凸台连接；轴承ⅱ14和轴承ⅲ22共同对俯仰轴15起支撑作用，使俯仰轴15能够随蜗轮同步转动；
51.轴颈ⅱ与安装凸台之间还设置有o形圈ⅱ18，以实现水密外壳的密封。
52.轴头ⅱ的端部伸出于箱盖17上的通孔后，与观测云台孔轴配合连接，轴头ⅱ的横截面为半圆弓形、优弧弓形、多边形或其他不规则形状，观测云台上设置有相应的半圆弓形孔、优弧弓形孔、多边形孔或其他不规则形孔，观测云台能随俯仰轴15的双向旋转进行俯仰运动。
53.此外，蜗轮和蜗杆4能够自锁，以避免观测云台在自身重力和内部观测设备重力的作用下出现翻转，保证观测云台的稳定性。
54.工作原理：
55.中控单元可控制电机8双向旋转，电机8带动蜗杆4同步旋转，蜗杆4与蜗轮啮合带动蜗轮双向旋转，蜗轮通过键13带动俯仰轴15双向旋转，从而带动设置在俯仰轴15端部的观测云台以及云台内的观测设备进行俯仰动作，实现水下的多角度观测。
56.实施例2：
57.本实施例基于实施例1，提供一种用于观测型水下机器人的俯仰机构，还包括检测齿轮19、旋转式电位器20和电位器座21；
58.传动轮12还包括与蜗轮同轴设置且一体成型的传动齿轮；
59.电位器座21固定设置在安装支座5上，旋转式电位器20设置在电位器座21内，旋转式电位器20的旋转轴与检测齿轮19同轴连接，旋转式电位器20的旋转轴可随检测齿轮的旋转而同步旋转；传动齿轮和检测齿轮啮合设置；
60.旋转式电位器20尾部的线缆通过水密电连接器10与外部的中控单元电性连接，从而将旋转使电位器20产生的俯仰角度信息传递至中控单元。
61.工作原理：
62.传动齿轮与蜗轮同轴设置且一体成型，能够同通过键13随俯仰轴15同步转动，通过传动齿轮和检测齿轮19的啮合，将传动齿轮的旋转运动传递至检测齿轮19；旋转式电位器20的旋转轴与检测齿轮19孔轴配合设置，同步转动，所以旋转式电位器20的旋转轴转动能够采集检测齿轮19的角度信息，并传递至中控单元，根据传动齿轮和检测齿轮19的传动关系，能够获得俯仰轴的俯仰角度信息，以便对俯仰轴15的端部的观测云台的角度进行监测和控制。
63.综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于观测型水下机器人的俯仰机构，其特征在于，包括：水密外壳、安装支座、电机、蜗杆、传动轮和俯仰轴；外围部件包括水下机器人的外部安装框架、观测云台以及中控单元；水密外壳固定设置在外部安装框架上，安装支座固定设置在水密外壳的内壁；蜗杆设置在安装支座内，电机固定连接在安装支架的一侧，电机的输出轴与蜗杆同轴连接，蜗杆能够随电机的输出轴同步旋转；水密外壳的侧壁设置有水密电连接器，电机尾部的电缆通过水密电连接器与外部的中控单元连接，中控单元为电机供电；传动轮为蜗轮，蜗轮与蜗杆啮合设置，俯仰轴的中部与蜗轮孔轴配合设置，俯仰轴的一端与安装支座连接，另一端伸出于水密水密外壳与观测云台连接，俯仰轴能够随蜗轮同轴转动，观测云台能随俯仰轴的旋转进行俯仰运动。2.如权利要求1所述一种用于观测型水下机器人的俯仰机构，其特征在于，还包括检测齿轮、旋转式电位器和电位器座；传动轮还包括与蜗轮同轴设置同步旋转的传动齿轮；电位器座固定设置在安装支座上，旋转式电位器设置在电位器座内，旋转式电位器的旋转轴与检测齿轮同轴固定连接，旋转式电位器的旋转轴可随检测齿轮的旋转而同步旋转；传动齿轮和检测齿轮啮合设置；旋转式电位器尾部的线缆通过水密电连接器与外部的中控单元电性连接。3.如权利要求1所述一种用于观测型水下机器人的俯仰机构，其特征在于，蜗轮和蜗杆能够自锁。4.如权利要求1-3任意一项所述一种用于观测型水下机器人的俯仰机构，其特征在于，令蜗杆的两端分别为左端和右端，蜗杆的左端和右端均设置有轴肩，中部设置有螺纹；蜗杆的左端和右端分别通过一个轴承ⅰ设置在安装支座内，安装支座的右端设置有限位台阶，右端的轴承ⅰ位于限位台阶和与蜗杆右端的轴肩之间；安装支座的左端固定有端盖，左侧的轴承ⅰ位于端盖与蜗杆左端的轴肩之间。5.如权利要求4所述一种用于观测型水下机器人的俯仰机构，其特征在于，蜗杆的右端面设置有定位孔，电机的输出轴与蜗杆的定位孔孔轴配合；定位孔为半圆弓形孔、优弧弓形孔或多边形孔；相对应地，电机的输出轴的横截面形状为能够与定位孔孔轴配合的半圆弓形、优弧弓形或多边形。6.如权利要求3所述一种用于观测型水下机器人的俯仰机构，其特征在于，俯仰轴由一端到另一端依次为同轴设置的轴颈ⅰ、轴肩、轴头ⅰ、轴颈ⅱ和轴头ⅱ；俯仰轴的轴头ⅰ与传动轮孔轴配合，轴头ⅰ上设置有键槽，通过键与传动轮连接；水密外壳包括箱体和箱盖，箱体和箱盖之间设置有o形圈ⅰ；安装支座通过固定设置在箱体的内底面上；俯仰轴的一端的轴颈ⅰ通过轴承ⅱ与安装支座连接，轴承ⅱ轴向位于安装支座与轴肩之间，箱盖内表面一体型设置有安装凸台，安装凸台上设置有通孔；俯仰轴的轴颈ⅱ与安装凸台上的通孔孔轴配合，轴颈ⅱ通过轴承ⅲ与箱盖的安装凸台连接；轴头ⅱ的端部伸出于箱盖上的通孔后，与观测云台孔轴配合连接；
轴颈ⅱ与安装凸台之间设置有o形圈ⅱ。7.如权利要求6所述一种用于观测型水下机器人的俯仰机构，其特征在于，轴头ⅱ的端部伸出于箱盖上的通孔后，与观测云台孔轴配合连接，轴头ⅱ的横截面为半圆弓形、优弧弓形或多边形，观测云台上设置有相应的半圆弓形孔、优弧弓形孔或多边形孔。

技术总结
本实用新型公开了一种用于观测型水下机器人的俯仰机构，包括：水密外壳、安装支座、电机、蜗杆、传动轮和俯仰轴；安装支座固定设置在水密外壳的内壁；蜗杆设置在安装支座内，电机固定连接在安装支架的一侧，电机的输出轴与蜗杆同轴连接；传动轮为蜗轮，蜗轮与蜗杆啮合设置，俯仰轴的中部与蜗轮孔轴配合设置，俯仰轴的一端伸出于水密水密外壳与观测云台连接，俯仰轴能够随蜗轮同轴转动，观测云台能随俯仰轴的旋转进行俯仰运动；本实用新型结构简单，且制造成本低。制造成本低。制造成本低。


技术研发人员：金碧霞 王世强 王梦璇
受保护的技术使用者：宜昌测试技术研究所
技术研发日：2022.11.25
技术公布日：2023/6/20