БЕЗВИНТОВОЙ ПОДВОДНЫЙ РОБОТ

Полезная модель относится к самоходным транспортным средствам, а именно к подводным мобильным роботам с движителем иным, чем обычные колеса или гусеницы, и может применяться в научных исследованиях в качестве экспериментальной модели при оценке эффективности инерционного движителя, использующегося для приведения подводного робота в движение.
Из уровня техники известен подводный плавающий робот с бионическим принципом движения (RU 124656 U1, МПК B62D 57/00, опубл. 10.02.2013), содержащий корпус с обтекаемой носовой частью, первый приводной блок, закрепленный на корпусе, второй приводной блок, закрепленный на выходном звене первого приводного блока, хвостовой плавник, закрепленный на выходном звене второго приводного блока, электропривод, закрепленный на корпусе робота, гидроцилиндр, закрепленный на корпусе робота, причем поршень гидроцилиндра соединен со штоком электропривода. Из гидроцилиндра выведена наружу трубка таким образом, что при перемещении поршня гидроцилиндр может забирать воду извне или выталкивать воду во внешнюю среду. Также на корпусе робота закреплен электропривод вращения, с валом которого соединены два плавника. Каждый приводной блок состоит из корпуса приводного блока, мотор-редуктора.
Недостатками известного устройства являются его низкая технологичность, связанная со сложностью предложенной конструкции робота, и низкая надежность, обусловленная наличием большого числа подвижных узлов.
Наиболее близким техническим решением к заявленной полезной модели является безвинтовой надводный робот (RU153711, МПК B62D 57/04, опубл. 27.07.2015), содержащий движитель, выполненный в виде двух вращающихся в противоположные стороны с постоянной разностью фаз эксцентриков, расположенных внутри корпуса робота и приводящихся в движение электродвигателем посредством зубчатых колес. Корпус робота выполнен в виде полого эллиптического цилиндра с килем, расположенным вдоль главной диагонали корпуса и обеспечивающим устойчивость робота и стабильную передачу силы сопротивления внешней среде в поперечном направлении.
Недостатком известного технического решения являются ограниченные возможности его движителя для осуществления управляемого перемещения, а также отсутствие в его конструкции узлов регулировки плавучести.
Технической задачей заявленной полезной модели является расширение функциональных возможностей подводного робота за счет реализации управляемых перемещений под водой как в горизонтальной, так и вертикальной плоскостях, а также регулирования его плавучести.
Указанная техническая задача решена за счет того, что безвинтовой подводный робот содержит корпус, выполненный в виде эллипсоида, состоящего из двух половин, герметично соединенных друг с другом в экваториальной плоскости с помощью дискообразной опорной перегородки, содержащей четыре прямоугольных окна, выполненных под углом 90° относительно друг друга.
В опорной перегородке установлен узел маховиков, включающий в себя два больших маховика, установленных на главной оси, расположенной вдоль корпуса, симметрично и на некотором расстоянии относительно упомянутой перегородки, а также четыре малых маховика, размещенных в окнах опорной перегородки перпендикулярно главной оси, соединенных кинематически попарно с помощью дополнительных осей и зубчатых пар, при этом каждая пара малых маховиков выполнена с возможностью синхронного вращения. Большие маховики, а также каждая пара малых связаны посредством зубчатой передачи с мотор-редукторами, установленными на опорной перегородке.
В пространствах между опорной перегородкой и большими маховиками симметрично друг другу установлены две панели, на которых смонтированы модули питания и подключенный к ним блок управления роботом.
Также робот снабжен двумя однотипными модулями плавучести, закрепленными в вершинах каждой из половин корпуса, каждый из которых включает в себя лопастной насос с приводом на основе микроэлектродвигателя и редуктора; полости насоса - воздушная и жидкостная - имеют каналы, соединяющие их с внешней средой.
Блок управления роботом выполнен на основе микроконтроллера, содержащего память программ и данных, оснащенного универсальным синхронно-асинхронным приемопередатчиком, а также снабжен модулем беспроводной связи и драйверами для управления мотор-редукторами и модулями плавучести.
Положительный технический результат, обеспечиваемый раскрытой совокупностью признаков устройства, состоит в расширении функциональных возможностей подводного робота за счет осуществления управляемого движения в произвольном направлении в жидкости, посредством узла маховиков, а также регулирования глубины его погружения за счет модулей плавучести.
Устройство подводного безвинтового робота поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано устройство в сборе; на фиг. 2 - конструкция половин корпуса и опорной перегородки; на фиг. 3 - конструкция узла маховиков; на фиг. 4 - основные узлы робота со снятыми корпусными деталями.
Безвинтовой подводный робот устроен следующим образом. Его основой является корпус 1, выполненный в виде эллипсоида, состоящего из двух половин 2 и 3, герметично соединенных друг с другом в экваториальной плоскости с помощью дискообразной опорной перегородки 4, содержащей четыре прямоугольных окна 5, выполненных под углом 90° относительно друг друга. Для надежного соединения половин корпуса по краю каждой из них выполнена выемка, а поперечный профиль опорной перегородки имеет Т-образную форму. Указанные конструктивные особенности придают дополнительную жесткость корпусу и позволяют разместить подвижные узлы в корпусе таким образом, чтобы в максимальной степени обеспечить максимально симметричное распределение их масс относительно геометрического центра корпуса робота.
В опорной перегородке 4 установлен узел маховиков 6, включающий в себя два больших маховика 7, установленных на главной оси 8, расположенной вдоль корпуса, симметрично и на некотором расстоянии относительно упомянутой перегородки, а также четыре малых маховика 9, размещенных в окнах 5 опорной перегородки 4 перпендикулярно главной оси 8. Малые маховики 9 соединены кинематически попарно с помощью дополнительных осей 10 и зубчатых пар, при этом каждая пара упомянутых маховиков выполнена с возможностью синхронного вращения. Большие маховики 7, а также каждая пара малых связаны посредством зубчатой передачи с мотор-редукторами 11, установленными на опорной перегородке.
В пространствах между опорной перегородкой 4 и большими маховиками 7 симметрично друг другу установлены две панели 12, на которых смонтированы модули питания 13 и подключенный к ним блок управления роботом (на чертежах условно не показан).
Дополнительно робот снабжен двумя однотипными модулями плавучести 14, закрепленными в вершинах каждой из половин корпуса, каждый из которых включает в себя лопастный насос 15 с приводом 16 на основе микроэлектродвигателя и редуктора; полости насоса - воздушная и жидкостная - имеют каналы 17, соединяющие их с внешней средой.
Безвинтовой подводный робот работает следующим образом. Предварительно собирают узел маховиков 6 и устанавливают его в опорной перегородке 4. Далее устанавливают панели 12, монтируют на них модули питания и подключают их к блоку управления роботом. В вершинах каждой из половин 2 и 3 корпуса 1 устанавливают модули плавучести 14. На последнем этапе мотор-редукторы 11 и приводы 16 модулей плавучести 14 подключают к блоку управления роботом и герметизируют корпус 1.
Далее безвинтовой робот спускают на воду, активизируют станцию управления и, подавая с ее помощью управляющие команды блоку управления посредством беспроводного интерфейса, регулируют плавучесть робота и приводят его в движение.