【技术实现步骤摘要】
本申请涉及水下机器人，具体涉及一种推进器结构、矢量推进器及水下机器人。
技术介绍
1、水下机器人(remotely operated vehicle，简称rov)被广泛应用于水底探测、监测、设备检修等多种水下场景，作业场景的复杂性对水下机器人的运动提出了更高的要求。
2、水下机器人的推进结构可分为固定推进器和矢量推进器两种形式，目前的水下机器人多采用固定推进器的形式获取动力，即水下机器人搭载一定数量的固定推进器完成移动、转向等运动。当水下机器人需要运动时，首先由控制器下发控制指令，通过分析运动学方程进行推力系统的分配，再通过水下机器人的动力学系统实现水下机器人运动状态的改变；其中，推力分配系统可改变各固定推进器中螺旋桨的转速，令各固定推进器存在转速差而使得水流改变方向，从而可改变水流对水下机器人的反作用力，实现水下机器人运动姿态的改变。在这一过程中，水下机器人的推进器结构并没有发生变化，只是改变了各固定推进器的推力分配大小。
3、与固定推进器不同的是，矢量推进器需要在推进器旁增加相应的结构，在水下机器人需要运动时，通过这些结构改变矢量推进器的方向，使得水流方向发生变化，从而利用水流对水下机器人所产生的反作用力的改变而实现水下机器人运动姿态的改变。相较于固定推进器，矢量推进器在转向过程中，由于推进器的方向可以改变，因此各矢量推进器均可提供正向的作用力，而固定推进器则是部分提供正向作用力，所以在相同功率的情况下，矢量推进器转变运动状态的速度较快，即转向更快；但由于矢量推进器需要在各推进器旁增加相应的结构，占用
4、基于上述问题，在水下机器人运动过程中，亟需一种新的推进器结构，既能保持固定推进器结构简单、便于安装维护的特性，又兼具矢量推进器的快速转向能力，以使得水下机器人的动力系统可更快响应控制系统，实现精准、快速的水下作业。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种推进器结构，旨在解决现有水下机器人的推进器结构难以兼具固定推进器便于安装维护的优势和矢量推进器转向快速的优势这一技术问题。
2、本申请为达到其目的，所采用的技术方案如下：
3、一种推进器结构，所述推进器结构包括：
4、第一过流管，所述第一过流管的进水端用于与螺旋桨连通；
5、第二过流管。所述第二过流管的进水端绕所述第一过流管的中心轴可转动地连接于所述第一过流管的出水端，且所述第二过流管的进水端与所述第一过流管的出水端连通；所述第二过流管沿第一路径延伸设置，所述第一路径具有第一分路径和第二分路径，所述第一分路径平行于所述第一过流管的中心轴，所述第二分路径垂直于所述第一过流管的中心轴；
6、驱动装置，所述驱动装置的固定部安装于所述第一过流管上，所述驱动装置的活动部与所述第二过流管连接；所述驱动装置用于驱动所述第二过流管相对所述第一过流管转动，以改变所述第二过流管的出水端的出水方向。
7、进一步地，所述第二过流管的进水端的管径大于所述第一过流管的出水端的管径，且所述第一过流管的出水端延伸至所述第二过流管的进水端的管腔内部。
8、进一步地，所述推进器结构包括连接轴承，所述连接轴承的内圈套合于所述第一过流管的出水端的外管壁上，所述连接轴承的外圈配合于所述第二过流管的进水端的内管壁上。
9、进一步地，所述第二过流管的进水端开设有连接凹腔，所述连接轴承的外圈配合于所述连接凹腔中，所述连接轴承的一侧端面与所述连接凹腔的底壁贴合；
10、所述推进器结构包括压环和螺纹锁固件；所述第一过流管的出水端穿设于所述压环的内孔中；所述螺纹锁固件将所述压环锁接于所述第二过流管的进水端上，以使所述压环压合于所述连接轴承的另一侧端面上。
11、进一步地，所述驱动装置包括驱动电机，所述推进器结构包括电机支架；所述电机支架安装于所述第一过流管上，所述驱动电机安装于所述电机支架上；所述驱动电机的电机轴与所述第二过流管传动连接，以驱动所述第二过流管相对所述第一过流管转动。
12、进一步地，所述驱动电机的电机轴上设有第一齿轮，所述第二过流管的进水端设有第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合传动。
13、进一步地，所述第一路径呈弧状延伸。
14、对应地，本申请还提出一种矢量推进器，所述矢量推进器包括如前述的推进器结构。
15、对应地，本申请还提出一种水下机器人，所述水下机器人包括机器人本体以及如前述的矢量推进器；所述矢量推进器安装于所述机器人本体上。
16、进一步地，所述水下机器人包括运动控制器、推力分配模块和姿态传感器；所述运动控制器预存有推力参数与所述机器人本体的运动位姿参数之间的第一对应关系，所述推力分配模块预存有推力参数与所述驱动装置的驱动参数之间的第二对应关系；所述运动控制器的输出端与所述推力分配模块的输入端电连接，所述推力分配模块的输出端与所述驱动装置电连接，所述姿态传感器与所述运动控制器的输入端电连接；
17、所述姿态传感器用于获取所述机器人本体的运动位姿参数并发送至所述运动控制器；所述运动控制器用于在获得运动位姿参数后根据所述第一对应关系输出对应的推力参数至所述推力分配模块；所述推力分配模块用于在获得推力参数后根据所述第二对应关系输出对应的驱动参数至所述驱动装置，以控制所述驱动装置驱动所述第二过流管转动至预设角度。
18、与现有技术相比，本申请的有益效果是：
19、本申请提出的推进器结构，通过驱动装置驱动第二过流管相对第一过流管转动至不同的角度，可灵活便捷地改变水流方向，从而水流可对推进器产生不同方向的反作用力，进而可推动水下机器人沿不同的方向行进并完成转向；该推进器结构以简洁、易于安装维护的结构形式实现了矢量推进器的快速转向功能，使得水下机器人的动力系统可更快响应控制系统，实现精准、快速的水下作业，为水下机器人的快速运动、精准运动姿态调整提供了重要的工程价值和理论指导意义。
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1.一种推进器结构，其特征在于，所述推进器结构包括：
2.根据权利要求1所述的推进器结构，其特征在于，所述第二过流管的进水端的管径大于所述第一过流管的出水端的管径，且所述第一过流管的出水端延伸至所述第二过流管的进水端的管腔内部。
3.根据权利要求2所述的推进器结构，其特征在于，所述推进器结构包括连接轴承，所述连接轴承的内圈套合于所述第一过流管的出水端的外管壁上，所述连接轴承的外圈配合于所述第二过流管的进水端的内管壁上。
4.根据权利要求3所述的推进器结构，其特征在于，所述第二过流管的进水端开设有连接凹腔，所述连接轴承的外圈配合于所述连接凹腔中，所述连接轴承的一侧端面与所述连接凹腔的底壁贴合；
5.根据权利要求1所述的推进器结构，其特征在于，所述驱动装置包括驱动电机，所述推进器结构包括电机支架；所述电机支架安装于所述第一过流管上，所述驱动电机安装于所述电机支架上；所述驱动电机的电机轴与所述第二过流管传动连接，以驱动所述第二过流管相对所述第一过流管转动。
6.根据权利要求5所述的推进器结构，其特征在于，所述驱动电机的电机轴上
7.根据权利要求1所述的推进器结构，其特征在于，所述第一路径呈弧状延伸。
8.一种矢量推进器，其特征在于，所述矢量推进器包括如权利要求1至7中任一项所述的推进器结构。
9.一种水下机器人，其特征在于，所述水下机器人包括机器人本体以及如权利要求8所述的矢量推进器；所述矢量推进器安装于所述机器人本体上。
10.根据权利要求9所述的水下机器人，其特征在于，所述水下机器人包括运动控制器、推力分配模块和姿态传感器；所述运动控制器预存有推力参数与所述机器人本体的运动位姿参数之间的第一对应关系，所述推力分配模块预存有推力参数与所述驱动装置的驱动参数之间的第二对应关系；所述运动控制器的输出端与所述推力分配模块的输入端电连接，所述推力分配模块的输出端与所述驱动装置电连接，所述姿态传感器与所述运动控制器的输入端电连接；
...【技术特征摘要】
1.一种推进器结构，其特征在于，所述推进器结构包括：
2.根据权利要求1所述的推进器结构，其特征在于，所述第二过流管的进水端的管径大于所述第一过流管的出水端的管径，且所述第一过流管的出水端延伸至所述第二过流管的进水端的管腔内部。
3.根据权利要求2所述的推进器结构，其特征在于，所述推进器结构包括连接轴承，所述连接轴承的内圈套合于所述第一过流管的出水端的外管壁上，所述连接轴承的外圈配合于所述第二过流管的进水端的内管壁上。
4.根据权利要求3所述的推进器结构，其特征在于，所述第二过流管的进水端开设有连接凹腔，所述连接轴承的外圈配合于所述连接凹腔中，所述连接轴承的一侧端面与所述连接凹腔的底壁贴合；
5.根据权利要求1所述的推进器结构，其特征在于，所述驱动装置包括驱动电机，所述推进器结构包括电机支架；所述电机支架安装于所述第一过流管上，所述驱动电机安装于所述电机支架上；所述驱动电机的电机轴与所述第二过流管传动连接，以驱动所述第二过流管相对所述第一过流管转动。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：杨仁友，杨永俊，秦浩，杨靓，郑凯健，李日富，何琛，崔志坚，叶威，梁浩权，
申请(专利权)人：南方海洋科学与工程广东省实验室湛江，
类型：新型
国别省市：
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