一种用于UDC集群工作环境监测的水下自主航行器

本发明涉及水下航行器，具体为一种用于udc集群工作环境监测的水下自主航行器。

背景技术：

1、随着海洋资源的开发和利用，水下数据中心作为一种新兴的技术解决方案，正在逐步引起人们的关注，水下数据中心能够利用海洋的自然冷却环境，有效降低数据中心的能耗，提升运行效率，然而，udc的稳定运行依赖于准确的环境监测，包括水温、水压、水流速度及水质等参数。

2、水下自主航行器是一种能够在水下环境中自主运行的无人航行器，auv通常配备多种传感器和先进的导航系统，能够在没有外部控制的情况下，根据预先设定的任务路径或指令自主完成水下探测、测量、采样等任务，由于auv能够在复杂且危险的水下环境中长时间运行，并实时采集并传输数据，因此其在海洋科学研究、资源勘探、环境监测和军事侦察等领域得到了广泛应用。

3、中国专利(公告号：cn116295449b)，该方案具体：采集海洋环境对航行器的影响因素的步骤；采集航行器的可行动动作的步骤；建立奖励函数的步骤；根据奖励函数，建立强化网络的建模步骤；采集航行器的高不确定性动作策略和对应的航行器状态，得到经验元组集合的收集步骤；随机抽取集合中的经验元组对强化网络进行训练的训练步骤；重复收集步骤和训练步骤，至达到预设次数的步骤；根据训练后的强化网络确定航行器的最佳路径的步骤，适合应用于未知水下空间内的最优路径规划工作中。

4、现有的水下自主航行器在对udc集群进行检测时，需要但不局限于检测udc数据仓的生物附着情况以及向海水散发热量的情况，因此，为确保水下自主航行器能够更全面地对udc设备进行视觉检查，需要精确控制其运动轨迹，且在实际使用过程中，使水下航行器采用螺旋向下的运动方式能够提供多个角度和高度的视点，它有助于识别设备上可能存在的问题，如腐蚀、结构损伤或生物附着，但是现有的水下自主航行器在使用时，难以精确调节其在螺旋运动时与水平方向上的夹角，即其在运动时，难以根据所需检测高度的不同调节其转动单圈时在垂直方向上运动距离，因此，提出一种用于udc集群工作环境监测的水下自主航行器。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于udc集群工作环境监测的水下自主航行器，具备精确调节其在螺旋运动时与水平方向上的夹角的优点，解决了难以根据所需检测高度的不同调节其转动单圈时在垂直方向上运动距离的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于udc集群工作环境监测的水下自主航行器，包括舱体及其上设置的动力模块，动力模块包括多组桨叶，舱体上设有用于支撑摄像模块的外伸舱，还包括与摄像模块配合使用的控制模块，所述舱体上设有调节其运动方向的偏心结构；

3、所述偏心结构包括设置在舱体上的分隔板，分隔板的外周面固定连接在舱体内壁上，分隔板的水平两侧分别设有一组配重物，且分隔板上设有驱使两组配重物在水平方向上同向运动的横移组件；

4、所述偏心结构还包括设置在舱体上的空心弹头座，空心弹头座与舱体之间通过轴承转动连接，多组桨叶环形阵列设置在空心弹头座上，舱体上设有调节桨叶倾角的偏向组件；

5、所述舱体上设有舱体的重心调节时驱使摄像模块转动的扭向组件。

6、优选的，所述横移组件包括由电机驱动且定轴转动在分隔板上的螺纹杆，螺纹杆的一侧设有横向基座，且横向基座固定连接在舱体内壁上，轴凸部上包括一体成型的轴凸部，横向基座上开设有供轴凸部在水平方向上滑动连接的横向滑槽，两组配重物均螺纹连接在轴凸部上。

7、优选的，所述偏向组件包括在设置在空心弹头座上且呈环形阵列排布的多组定位盘，多组定位盘均定轴转动在空心弹头座上，多组桨叶与多组定位盘之间一一对应且桨叶固定连接在定位盘上；

8、所述空心弹头座内设有与其同轴设置的轴心块，轴心块固定连接在空心弹头座内壁上，轴心块上设有在水平方向上自由运动的推位轴，推位轴滑动贯穿在定位柱上。

9、优选的，所述推位轴上固定套设有横动座，横动座上定轴转动有摆位柱，摆位柱远离横动座的一端固定连接有套位环；

10、所述定位盘远离桨叶的一侧面固定连接有定位柱，套位环上开设有供定位柱滑动贯穿的让位孔。

11、优选的，所述舱体上设有与螺纹杆之间传动连接的齿轮，齿轮定轴转动在舱体上，齿轮啮合连接有齿柱，推位轴远离空心弹头座的一端定轴转动在齿柱上；

12、所述舱体内壁上固定连接有限位块，且限位块上开设有供齿柱滑动贯穿的通槽。

13、优选的，所述扭向组件包括固定连接在摄像模块上的安装座，安装座远离摄像模块的一端设有在垂直方向上以扇形轨迹往复运动的从动盘体；

14、所述安装座与从动盘体两者之间同轴固定，且从动盘体定轴转动在舱体上。

15、优选的，所述舱体上设有与螺纹杆之间传动连接的主动盘体，且主动盘体定轴转动在舱体上，主动盘体上定轴转动有连杆，连杆远离主动盘体的一端定轴转动在从动盘体上。

16、优选的，所述连杆端部与主动盘体转动中心点的间距小于连杆另一端与从动盘体转动中心点的间距。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

18、1、本发明通过设置偏心结构，能够驱使航行器以螺旋向下的方式移动，这种运动模式能够提供多个角度和高度的视点，适合复杂结构的udc设备监测，这样的运动方式有助于全面观察设备的整体状态，包括难以观察的部位，同时航行器能够精确调节其与水平方向上的夹角，优化每一圈的垂直运动距离，这一特性对于根据不同检测高度的需求进行调整至关重要，确保了监测的精确性和针对性。

19、2、本发明通过设置偏向组件，能够根据航行器的运动状态调整推进效率，通过增加桨叶的攻击角，即使在桨叶转速不变的情况下，也能产生更大的推力，对抗水下的阻力，有效提升机动性和加速能力。

技术特征：

1.一种用于udc集群工作环境监测的水下自主航行器，包括舱体(1)及其上设置的动力模块，动力模块包括多组桨叶(3)，舱体(1)上设有用于支撑摄像模块(2)的外伸舱(101)，还包括与摄像模块(2)配合使用的控制模块，其特征在于：所述舱体(1)上设有调节其运动方向的偏心结构；

2.根据权利要求1所述的一种用于udc集群工作环境监测的水下自主航行器，其特征在于：所述横移组件包括由电机驱动且定轴转动在分隔板(8)上的螺纹杆(9)，螺纹杆(9)的一侧设有横向基座(5)，且横向基座(5)固定连接在舱体(1)内壁上，轴凸部(7)上包括一体成型的轴凸部(7)，横向基座(5)上开设有供轴凸部(7)在水平方向上滑动连接的横向滑槽(6)，两组配重物(4)均螺纹连接在轴凸部(7)上。

3.根据权利要求2所述的一种用于udc集群工作环境监测的水下自主航行器，其特征在于：所述偏向组件包括在设置在空心弹头座(10)上且呈环形阵列排布的多组定位盘(16)，多组定位盘(16)均定轴转动在空心弹头座(10)上，多组桨叶(3)与多组定位盘(16)之间一一对应且桨叶(3)固定连接在定位盘(16)上；

4.根据权利要求3所述的一种用于udc集群工作环境监测的水下自主航行器，其特征在于：所述推位轴(11)上固定套设有横动座(12)，横动座(12)上定轴转动有摆位柱(13)，摆位柱(13)远离横动座(12)的一端固定连接有套位环(14)；

5.根据权利要求4所述的一种用于udc集群工作环境监测的水下自主航行器，其特征在于：所述舱体(1)上设有与螺纹杆(9)之间传动连接的齿轮(19)，齿轮(19)定轴转动在舱体(1)上，齿轮(19)啮合连接有齿柱(18)，推位轴(11)远离空心弹头座(10)的一端定轴转动在齿柱(18)上；

6.根据权利要求5所述的一种用于udc集群工作环境监测的水下自主航行器，其特征在于：所述扭向组件包括固定连接在摄像模块(2)上的安装座(21)，安装座(21)远离摄像模块(2)的一端设有在垂直方向上以扇形轨迹往复运动的从动盘体(23)；

7.根据权利要求6所述的一种用于udc集群工作环境监测的水下自主航行器，其特征在于：所述舱体(1)上设有与螺纹杆(9)之间传动连接的主动盘体(22)，且主动盘体(22)定轴转动在舱体(1)上，主动盘体(22)上定轴转动有连杆(24)，连杆(24)远离主动盘体(22)的一端定轴转动在从动盘体(23)上。

8.根据权利要求7所述的一种用于udc集群工作环境监测的水下自主航行器，其特征在于：所述连杆(24)端部与主动盘体(22)转动中心点的间距小于连杆(24)另一端与从动盘体(23)转动中心点的间距。

技术总结本发明公开了一种用于UDC集群工作环境监测的水下自主航行器，包括舱体及其上设置的动力模块，舱体上设有用于支撑摄像模块的外伸舱，还包括与摄像模块配合使用的控制模块，舱体上设有调节其运动方向的偏心结构，偏心结构包括设置在舱体上的分隔板，分隔板的外周面固定连接在舱体内壁上，分隔板的水平两侧分别设有一组配重物，且分隔板上设有驱使两组配重物在水平方向上同向运动的横移组件，舱体上设有调节桨叶倾角的偏向组件，本发明通过设置偏心结构，能够驱使航行器以螺旋向下的方式移动，这种运动模式能够提供多个角度和高度的视点，适合复杂结构的UDC设备监测，这样的运动方式有助于全面观察设备的整体状态。技术研发人员：周海峰,单秋钰,倪钰坤,鄢常瑞,肖钟湧,宋佳声,罗成汉,肖龙海受保护的技术使用者：集美大学技术研发日：技术公布日：2024/11/14