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五、应用方面

无人有缆水下机器人ROV的优点在于动力充足,可以支撑复杂的探测设备和较大的机械作业用电,信息和数据的传递和交换快捷方便、数据量大,其总体决策水平较高,因此应用广泛。目前,小型遥控水下机器人已广泛用于: 1、管道容器检查

市政饮用水系统中水罐、水管、水库检查; 排污/排涝管道、下水道检查; 洋输油管道检查;

跨江、跨河管道检查; 2、船舶河道海洋石油

船体检修;水下锚、推进器、船底探查;

码头及码头桩基、桥梁、大坝水下部分检查;

航道排障、港口作业;

钻井平台水下结构检修、海洋石油工程; 3、科学研究教学

水环境、水下生物的观测、研究和教学; 海洋考察; 冰下观察; 4、水下娱乐

水下电视拍摄、水下摄影; 潜水、划船、游艇;

看护潜水员,潜水前合适地点的选择; 5、能源

核电站反应器检查、管道检查、异物探测和取出;

水电站船闸检修;

水电大坝、水库堤坝检修(排沙洞口、拦污栅、泄水道检修); 6、安全

检查大坝、桥墩上是否安装爆炸物以及结构好坏情况; 遥控侦察、危险品靠近检查; 水下基阵协助安装/拆卸;

船侧、船底走私物品检测(公安、海关); 水下目标观察,废墟、坍塌矿井搜救等;

搜寻水下证据(公安、海关);

海上救助打捞、近海搜索; 7、考古

水下考古、水下沉船考察; 8、渔业

深水网箱渔业养殖,人工渔礁调查 六、发展趋势

无人有缆潜水器的发展趋势有以下见点:一是水深普遍在6000米;二是操纵控制系统多采用大容量计算机,实施处理资料和进行数字控制;三是潜水器上的机械手采用多功能,力反馈监控系统:四是增加推进器的数量与功率,以提高其顶流作业的能力和操纵性能。此外,还特别注意潜水器的小型化和提高其观察能力。

水下机器人的海水液压执行机构系统

摘要:潜水机器人的海水液压执行机构系统已经发展起来。这个系统包括一个高压轴向柱塞泵,流量控制伺服阀和用来使约束流量运动的执行机构,而且这个系统可以非常有效的使潜水机器人小型化。为了确认这个系统的全部特性,建立了一个为水下工作的远程操作器。操作器控制系统是依据主人—阀思想,还带有些电子控制技术使操作简单。通过水下操作实验海水液压系统的所有特性和机器人模型的工作表现都被证实足够用于实际。

Ⅰ、简介

液压系统作为潜水机器人的能量系统是非常流行的。如果这个系统应用海水

作为液体,那么将对潜水机器人更有益。因为这个系统也就是海水液压执行机构系统可以消除液压油的额外重量。没有笨重的液压灌,管道系统和机械运动的润滑油膛提升了潜水机器人的移动性。海水低粘度高压缩的特性为水下执行机构提供了较高的效率和良好的控制性能。另外海水十分干净和安全,因为不可能发生油污染和意外火灾。但是海水液压执行机构系统有几个问题。海水具有腐蚀性和磨损性,而且海水较低的粘度(大约是油的1/30)使组件内部巨大的泄露。 尽管有这些问题,目前一些海水液压系统已经被报道,就像[1]中提到的。但是这些系统的额定压力和效率不是很高,也就是说液压能量系统高能量密度的特点没有被最好的利用。

这篇文章介绍了一个用来解决这些问题的高压力高效率的海水液压执行机构系统已经得以实行,这个系统由一个轴向的柱塞泵、流量控制伺服阀和执行机构构成。而且还使用这些海水液压构件构建了一个带有远程压力技术的远程操作系统。

Ⅱ.海水液压执行机构系统

A. 液压泵

图1展示了海水液压泵的结构。主要的结构是参考常见的油压轴向柱塞泵。内部零件被用于其它组件最恶劣的环境中。为了避免缠绕和磨损保证较低的内部泄露,轴承和摩擦零件(活塞、阀门挡板、推力板等)由CFRP、陶瓷或者镀铬不锈钢做成。而且,海水静态压力润滑装置也用于这些零件中。使用海水润滑装置后,一切油润滑罐都不需要。

获得的输出能量的质量比是0.65kw/kg,这几乎是以前使用的油压泵的四倍。最大压力为210(300psi),额定流量是35L/min,可获得的最大效率为92%。

图1 海水液压泵的结构

B. 伺服阀

伺服阀的流量控制特性是决定操纵器精确平稳运动的重要因素之一。因此一个直接驱动型的芯阀被采用,这个阀是用压电陶瓷驱动器驱动的。由于这个驱动器的位移太小无法获得符合要求的流速,因此采用一个带有柔性铰链的位移放大装置。图2显示了这个海水伺服阀的轮廓。阀芯的位移通过使用张力测量仪测量回程封锁弹簧的弯曲张力测得。

额定流量为4.5L/min,额定压力为140(2000psi),内部泄露不到0.1L/min。频率响应能够达到大约200Hz(-90°)。