訊信號，并在保持信號不變的情況下增大信號功率，將信號傳輸給上位機;第一電源模塊通過防水接頭33的電源線與外部電源相連;通訊驅動模塊通過防水接頭33的信號線與上位機相連;所述單片機可以采用MICROCHIP公司型號為PIC18F45K50的產(chǎn)品，但不限于此;第一電源模塊和第二電源模塊使用GODSEND的DCDC電源模塊，其型號分別為WD12-12S12和WD12-12S05，但不限于此;參考電壓穩(wěn)壓模塊使用TI的REF5050芯片，但不限于此；通訊驅動模塊使用MAXIM的DS275;第一濾波模塊、第二濾波模塊和第三濾波模塊均采用型號為MAXIM的MAX291的產(chǎn)品，但不限于此;AD轉換模塊可以采用TI公司型號為THS107的產(chǎn)品，但不限于此。
[0047]本水下機器人自排油式浮力調節(jié)裝置的工作過程:
[0048]如圖10和圖11所示，蓄能器壓力傳感器20的壓力測量結果經(jīng)AD模塊轉換為數(shù)字量輸入到單片機，得到皮囊32的體積;同時由于海水深度與壓力成正比，深度壓力傳感器21的壓力測量結果經(jīng)AD模塊轉換為數(shù)字量輸入到單片機后可得到深度;基于以上兩個測量值，增大或減少皮囊32的體積，或維持體積不變，從而改變排水體積已改變浮力，實現(xiàn)浮沉控制。
[0049]當需要減小皮囊32體積時，啟動液壓栗總成22，使其栗油(如已啟動則保持啟動狀態(tài))，將換向閥23切換到左位;此時，皮囊32接在液壓栗總成22的回油口上，而液壓栗總成22的出油口與蓄能器1相連，且液壓油流動方向與液控單向閥4相同，液控單向閥4打開，皮囊32內的油液在液壓栗總成22的作用下栗入蓄能器1，皮囊32的體積減小。
[0050]當需要增大皮囊32體積時，啟動液壓栗總成22，使其栗油(如已啟動則保持啟動狀態(tài))，將換向閥23切換到右位;此時，液壓栗總成22出油口與液控單向閥4相連并被堵住，溢流閥24與液壓栗總成22并聯(lián)，皮囊32經(jīng)過液控單向閥4與蓄能器1直接相連。因為液壓栗總成22已經(jīng)啟動，建立了壓力，所以打開液控單向閥4，使得皮囊32與蓄能器1連通，在蓄能器1內氣體的壓力作用下，油液從蓄能器1進入皮囊32內，皮囊32體積增大。同時，因為液壓栗總成22的出油口被堵，液壓栗總成22通過溢流閥24回流。
[0051]當需要保持皮囊32體積不變時，有兩種方法實現(xiàn)，不同情況使用適合的方法。方法一是通過控制換向閥23實現(xiàn)。切換至換向閥23的中位時，切斷了蓄能器1與其他油路的聯(lián)系，使得油液無法進出蓄能器1。且在液控單向閥4的作用下，更減少了因為換向閥23閥芯縫隙帶來的油路泄漏。方法二是通過控制液壓栗總成22。停止液壓栗總成22時，由于沒有建立壓力皮囊32內的油液不能進入蓄能器1，同時沒有壓力無法逆向打開液控單向閥4，使得油液不能從蓄能器1流入皮囊32。
[0052]另外，在減小皮囊32體積的工作過程中，調節(jié)液壓栗總成22的轉速以保持液壓栗總成22栗口壓力不變。
【主權項】
1.一種水下機器人自排油式浮力調節(jié)裝置，其特征在于，包括:蓄能器(1)、下艙蓋(2)、下閥塊(3)、液控單向閥(4)、上閥塊(5)、栗口壓力傳感器(19)、蓄能器壓力傳感器(20)、深度壓力傳感器(21)、液壓栗電機總成(22)、換向閥(23)、溢流閥(24)、控制板(25)、艙筒(30)、上艙蓋(31)、皮囊(32)、防水接頭(33)和上位機;其中， 所述蓄能器(1)、下艙蓋(2)、艙筒(30)、上艙蓋(31)和皮囊(32)依次固定連接，防水接頭(33)固定連接在上艙蓋(31)上； 所述深度壓力傳感器(21)安裝在下艙蓋(2)上，用于檢測水下深度壓力；上閥塊(5)、液控單向閥(4)和下閥塊(3)通過管路依次相連，下閥塊(3)固定在下艙蓋(2)上； 所述栗口壓力傳感器(19)和蓄能器壓力傳感器(20)均安裝于下閥塊(3)上；換向閥(23)與上閥塊(5)通過管路相連;液壓栗電機總成(22)和溢流閥(24)均通過管路與下閥塊(3)相連; 所述深度壓力傳感器(21)、栗口壓力傳感器(19)和蓄能器壓力傳感器(20)均與控制板(25)相連;控制板(25)通過防水接頭(33)分別與外部電源和上位機相連。2.如權利要求1所述的水下機器人自排油式浮力調節(jié)裝置，其特征在于，所述下閥塊(3)上表面開有下閥塊第十油口(44)、下閥塊第十一油口(45)和下閥塊第十二油口(46);下閥塊(3)的側面開有下閥塊第二油口(36)、下閥塊第三油口(37)、下閥塊第四油口(38)、下閥塊第五油口(39)、下閥塊第六油口(40)、下閥塊第七油口(41)、下閥塊第八油口(42)和下閥塊第九油口(43);在下閥塊(3)下表面開有下閥塊第一油口(35);下閥塊(3)內部有流道，下閥塊第二油口(36)、下閥塊第三油口(37)、下閥塊第九油口(43)、下閥塊第十二油口(46)通過流道相連;下閥塊第一油口(35)、下閥塊第七油口(41)、下閥塊第八油口(42)、下閥塊第十一油口(45)通過流道相連;下閥塊第四油口( 38)、下閥塊第五油口(39)、下閥塊第六油口(40)、下閥塊第十油口(44)通過流道相連； 下閥塊第一油口(35)通過下艙蓋(2)與蓄能器(1)相連;下閥塊第二油口(36)與液壓栗總成(22)的排油口相連，下閥塊第三油口(37)與溢流閥(24)的進油口相連，下閥塊第四油口(38)與溢流閥(24)的出油口相連，下閥塊第五油口(39)與液壓栗總成(22)的回油口相連，下閥塊第六油口(40)與皮囊(32)相連;下閥塊第七油口(41)、下閥塊第八油口(42)和下閥塊第九油口(43)均封死;下閥塊第十油口(44)與液控單向閥(4)的回油口相連，下閥塊第i^一油口(45)與液控單向閥(4)的第一工作口相連，下閥塊第十二油口(46)和液控單向閥(4)的進油口相連。3.如權利要求2所述的水下機器人自排油式浮力調節(jié)裝置，其特征在于，所述上閥塊(5)上表面開有上閥塊第一油口(47)、上閥塊第二油口( 48)、上閥塊第三油口( 49)、上閥塊第四油口(50);其中，換向閥(23)的第二工作口通過上閥塊第一油口(47)與液控單向閥(4)的第二工作口相連，換向閥(23)的出油口通過上閥塊第二油口(48)與液控單向閥(4)的回油口相連，換向閥(23)的第一工作口通過上閥塊第三油口(49)與液控單向閥(4)的第一工作口相連，換向閥(23)的進油口通過上閥塊第四油口(50)與液控單向閥(4)的進油口相連。4.如權利要求1所述的水下機器人自排油式浮力調節(jié)裝置，其特征在于，控制板(25)包括:第一電源模塊、第二電源模塊、通訊驅動模塊、參考電壓穩(wěn)壓模塊、第一濾波模塊、第二濾波模塊、第三濾波模塊、AD轉換模塊和單片機;其中，所述第一電源模塊將外部12V電源轉成控制板內部12V電源;第二電源模塊將控制板內部12V電源轉成5V電源，為單片機供電;第一電源模塊分別與第二電源模塊和參考電壓穩(wěn)壓模塊相連;栗口壓力傳感器(19)、蓄能器壓力傳感器(20)、深度壓力傳感器(21)、液壓栗總成(22)、換向閥(23)的電源輸入端均與第二電源模塊相連；深度壓力傳感器(21)的信號線與第一濾波模塊相連;栗口壓力傳感器(19)的信號線與第二濾波模塊相連；蓄能器壓力傳感器(20)的信號線與第三濾波模塊相連;第一濾波模塊、第二濾波模塊、第三濾波模塊、參考電壓穩(wěn)壓模塊均與AD轉換模塊相連；AD轉換模塊與單片機的輸入端相連;液壓栗總成(22)、換向閥(23)的控制線均與單片機的輸出端相連;通訊驅動模塊與單片機相連;第一電源模塊通過防水接頭(33)的電源線與外部電源相連;通訊驅動模塊通過防水接頭(33)的信號線與上位機相連。
【專利摘要】本實用新型公開了一種水下機器人自排油式浮力調節(jié)裝置，蓄能器、下艙蓋、艙筒、上艙蓋和皮囊依次固定連接，防水接頭固定連接在上艙蓋上；所述深度壓力傳感器安裝在下艙蓋上，用于檢測水下深度壓力；上閥塊、液控單向閥和下閥塊通過管路依次相連，下閥塊固定在下艙蓋上；所述泵口壓力傳感器和蓄能器壓力傳感器均安裝于下閥塊上；換向閥與上閥塊通過管路相連；液壓泵電機總成和溢流閥均通過管路與下閥塊相連；所述深度壓力傳感器、泵口壓力傳感器和蓄能器壓力傳感器均與控制板相連；控制板通過防水接頭分別與外部電源和上位機相連。本實用新型采用完全的液壓方案；通過蓄能器，實現(xiàn)主動排油被動回油；疊加閥塊設計使結構緊湊，具有可靠、節(jié)能等優(yōu)點。
【IPC分類】B63G8/24, B63C11/52
【公開號】CN205150199
【申請?zhí)枴緾N201520808359
【發(fā)明人】康昌霖, 周春琳, 朱琦
【申請人】浙江大學
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年10月19日