一种ROV自动姿态稳定装置及ROV
技术领域
本发明涉及遥控水下机器人技术领域，更具体的说，是提供一种ROV自动姿态稳定装置，还提供具有所述稳定装置的ROV。
背景技术
ROV是实现水下探测、取样与维修操作的重要工具。ROV形体通常设计为四方形以便于搭载驱动、操作与感测等装置，但在有流环境中，四方形机体不利于ROV的稳定，尤其在ROV跟踪侦测横跨江河的水下管道时，受侧向流影响，不能稳定的跟踪管道运行。
现有的ROV通常利用多个推进器抵抗流的影响，但多个推进器的协同动作不易控制，并且多推进器驱动不仅增加了系统能耗，并且推进器的频繁动作会扰乱ROV周围流体，使得机体周边水环境变得浑浊，不利于ROV的探测工作。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种ROV自动姿态稳定装置，以提高ROV在有流环境下的运行稳定性。
本发明的另一个目的在于提供具有上述稳定装置的ROV。
为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：一种ROV自动姿态稳定装置，设置在一架体上，其包括一舵翼驱动装置、一舵翼、一流向探测装置和一控制单元，
所述舵翼驱动装置包括一水密电机和该水密电机上连接的传动机构；
所述舵翼与所述传动机构连接，使其在所述水密电机驱动下环绕所述架体回转而调整与水流的位置关系；
所述流向探测装置包括一流向标、一磁性标识盘和一非接触式传感器，所述流向标和所述磁性标识盘均可动地设置在所述架体上，该流向标与所述磁性标识盘连接，以使得随流向变化而运动的所述流向标带动所述磁性标识盘转动；该非接触式传感器与所述磁性标识盘对应地设置在所述架体上，以感知磁性标识盘所显示的水流方位；
所述控制单元包括一控制器，所述水密电机和所述非接触式传感器与所述控制器电性连接，以便于所述非接触式传感器根据感测到的所述流向标的流向，通过所述水密电机来调节所述舵翼的方位。
优选地，所述传动机构为齿轮传动机构，包括一个齿轮盘和一个传动齿轮，所述舵翼设置在该齿轮盘上该齿轮盘可转动地设置在该架体上的一环形滑槽件中的环形滑槽中，所述环形滑槽的内沿与所述齿轮盘外沿紧密结合；所述水密电机的输出轴上连接该传动齿轮，该传动齿轮与所述齿轮盘啮合，由此驱动所述齿轮盘在所述环形滑槽中转动。水密电机启动，舵翼即随齿轮盘转动。
优选地，在所述传动机构上还设置一水密编码器，以显示齿轮盘的转动角度，所述水密编码器与所述控制器电性连接。
具体地，所述传动机构还包括一齿轮，与该齿轮连接的齿轮轴设置在所述架体上，该齿轮与和舵翼连接的传动机构中的齿轮盘啮合，在该齿轮或连接该齿轮的齿轮轴上设置水密编码器。
水密电机通过与齿轮盘啮合的传动齿轮带动齿轮盘在环状滑槽内旋转滑动由此使得水密编码器通过传动齿轮探测所述齿轮盘或者更直接地说是舵翼的转动角度。
优选地，所述舵翼为十字舵翼，由四块舵翼板相互垂直地结合而成。
优选地，所述舵翼通过一连杆连接在所述齿轮盘上。舵翼通过连杆固定在齿轮盘上，随齿轮盘转动；
优选地，所述环形滑槽件为两个分体件构成，每个该分体件为半圆的环形滑槽件，两个分体件可拆地固连为一体。
优选地，所述环形滑槽件的至少环形滑槽表面为具有自润滑特性的材料制成。
优选地，所述环形滑槽件由四氟乙烯制成。
本发明提供的一种ROV，其上设置前述的ROV自动姿态稳定装置，所述架体固定在所述ROV的本体上。该架体可以是与所述本体固为一体。
所述架体连接在所述本体的下底面周缘上。
所述流向探测装置设置在所述ROV本体的下端的一个框体上。
所述ROV上可以挂载用于定位探测的声学探头与用于探测水下管道完整情况的电位传感器。
本发明提供的自动姿态稳定装置的工作机理是：
所述流向标指向流向，当水流发上变化时，流向标即转动一个角度，即带动与流向标相连的磁性标识盘转动，固定在磁性标识盘对应位置的非接触式传感器即可探测到磁性标识盘的转过的角度值，由于所述水密电机和所述非接触式传感器的信号端口可以是分别与所述控制器电性连接，也包含了分别与控制器上的相应IO端口连接，非接触式传感器进而即可向控制单元中的控制器反馈流向；控制单元根据反馈的流向令水密电机启动，使得齿轮盘转动而驱动舵翼达到顺流位置，起到稳定ROV姿态的作用。所述水密编码器具有零点记忆功能，可以准确反馈齿轮盘的转动角度。
所述控制单元根据非接触式编码器反馈的流向标方向，通过比例控制，产生驱动信号，控制舵翼转动到顺流位置。
本发明提供的ROV自动姿态稳定装置，只设置一个水密电机，不仅降低了能耗，还不会搅浑水流，方便ROV的水中探测，另外，其中的所述非接触式编码器通过与流向标相连的磁性标识盘测量流向标角度，进而反馈流向，磁耦合的测量方式避免了机械式密封产生的阻力损失，提高流向反馈的灵敏度。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本发明提供的ROV的结构示意图；
图2为齿轮盘与滑槽件的安装结构示意图；
图3为流向探测装置的结构示意图；
图4为流向标与十字舵翼的位置关系的示意图。
图中，1为水密电机、2为传动齿轮、3为水密编码器、4为齿轮盘、5为环状滑槽件、6为连杆、7为十字舵翼、8为控制单元、9为流向标、10为磁性标识盘、11为非接触式编码器、12为声学探头、13为水下电位计。
具体实施方式
如图1所示为本发明提供的一种ROV，在ROV的本体上一体地形成一个架体，在该架体上设置一ROV自动姿态稳定装置，该稳定装置包括：一舵翼驱动装置、一舵翼、一流向探测装置和一控制单元8，
所述舵翼驱动装置包括一水密电机1和该水密电机1上连接的传动机构；所述传动机构为齿轮传动机构，包括一个齿轮盘4和一个传动齿轮2，所述舵翼为十字舵翼7，设置在齿轮盘4上齿轮盘4可转动地设置在该架体上的一环形滑槽件5上的环形滑槽中，所述环形滑槽的内沿与齿轮盘4外沿紧密结合；水密电机1的输出轴上连接传动齿轮2，传动齿轮2与齿轮盘4啮合，由此驱动齿轮盘在环形滑槽中转动，而实现十字舵翼7在水密电机1驱动下环绕所述架体，也就是环绕ROV的本体回转而调整与水流的位置关系。
环状滑槽件5、水密电机1、水密编码器3、控制单元8固定在ROV本体上的架体上；
在所述传动机构上还设置一水密编码器，以显示齿轮盘4的转动角度。
如图1、图2和图4所示，所述传动机构还包括一齿轮2a，与齿轮2a连接的齿轮轴设置在所述架体上，齿轮2a与和十字舵翼连接的齿轮盘4啮合，在齿轮2a连接的齿轮轴上设置水密编码器3。
如图3和图4所示，所述流向探测装置包括一流向标9、一磁性标识盘10和一非接触式传感器11，流向标9和磁性标识盘10均可动地设置在所述架体上，流向标9与磁性标识盘10连接，以使得随流向变化而运动的所述流向标带动所述磁性标识盘转动；非接触式传感器11与磁性标识盘10对应地设置在所述架体上的一个框架上，以感知磁性标识盘10所显示的水流方位；
控制单元8包括一控制器，所述控制器与水密电机1和所述流向探测装置电连接且信号连接，以便于根据感测到的流向通过所述水密电机调节所述舵翼的方位。
控制单元8根据非接触式编码器11反馈的流向标方向，通过比例控制，产生驱动信号，控制十字舵转动到顺流位置。
如图2所示，环状滑槽件5上设置环状滑槽，在该环状滑槽内设置齿轮盘4，环状滑槽内沿与齿轮盘3外沿紧密结合。
水密电机1通过与齿轮盘4啮合的传动齿轮2带动齿轮盘4在环状滑槽件5上的环状滑槽内旋转滑动；
水密编码器3通过传动齿轮2反馈齿轮盘4的转动角度，十字舵翼7通过连杆6固定在齿轮盘4上，随齿轮盘4转动；
流向标9指向流向，带动与流向标相连的磁性标识盘10转动，固定在控制单元8内的非接触式传感器11探测磁性标识盘10角度，进而反馈流向；
控制单元8根据反馈的流向驱动十字舵翼7达到顺流位置，起到稳定ROV姿态的作用。
环状滑槽5由两个半圆组成，通过螺栓连接，材料为具有自润滑特性的四氟乙烯。
采用的水密编码器3具有零点记忆功能，可以准确反馈齿轮盘的转动角度。
非接触式编码器11通过与流向标9相连的磁性标识盘10测量流向标角度，进而反馈流向，磁耦合的测量方式避免了机械式密封产生的阻力损失，提高流向反馈的灵敏度。
流向标9指向流向，当水流发上变化时，流向标9转动一个角度，随即带动与流向标9相连的磁性标识盘10转动，固定在架体上与磁性标识盘10对应位置的非接触式传感器11即可探测到磁性标识盘10转过的角度值，由于水密电机1和非接触式传感器11的信号端口可以是分别与所述控制器电性连接，也包含了分别与控制器上的相应IO端口连接，非接触式传感器11进而即可向控制单元8中的控制器反馈流向；控制单元8根据反馈的流向令水密电机1启动，使得齿轮盘4转动而驱动十字舵翼7达到顺流位置，起到稳定ROV姿态的作用。水密编码器3具有零点记忆功能，可以准确反馈齿轮盘4的转动角度。
控制单元8根据非接触式编码器11反馈的流向标方向，通过比例控制，产生驱动信号，控制十字舵翼转动到顺流位置。
ROV可以挂载用于定位探测的声学设备12与用于探测水下管道完整情况的电位传感器13。
