一种用于水下机器人浮力材的隐藏式固定装置

1.本发明涉及水下机器人领域，具体地说是一种用于水下机器人浮力材的隐藏式固定装置。


背景技术：

2.随着人类对海洋资源的开发利用越来越重视，各式各样的水下机器人被研究制造出来，在水下机器人设计中有个重要的环节就是机器人本身的重力和在水中的浮力差值，由于水下机器人主体往往是由铝合金、钛合金等金属制成，其重量大于浮力，需要用浮力材配平，并且由于浮力材本身的材料加工性能相对于金属更好，所以也需要利用浮力材流线型设计保证水下机器人外形的水动力特性，但是现有技术中通常是利用螺栓将外形浮力材块体与机器人框架固定在一起，这需要在外形浮力块外表面加工多个孔，这样不仅对整个机器人水动力特性有一定影响，也影响整个水下机器人的美观。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种用于水下机器人浮力材的隐藏式固定装置，能够方便地实现浮力块和框架的安装和拆卸，而且结构紧凑占用空间小，可隐藏于浮力块角端空隙中，不会影响浮力块外表面。
4.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
5.一种用于水下机器人浮力材的隐藏式固定装置，包括固定环、壳体以及设于所述壳体内的阻杆、凸轮、挂杆和复位弹簧，所述阻杆包括拨杆段和压杆段，所述拨杆段伸出至壳体外部，所述拨杆段和压杆段连接处转动设于所述壳体中并设有挂接凹槽，所述压杆段上设有阻杆拨片与壳体上端内侧面相抵，所述压杆段自由端设有凸轮挂钩部，所述凸轮转动设于壳体内，且所述凸轮上侧设有与所述凸轮挂钩部配合的限位凸起部，所述凸轮下侧设有与所述固定环挂接的挂接凸起部，所述限位凸起部与挂接凸起部之间设有侧弧面，所述挂杆下端转动设于所述壳体中，所述挂杆上端设有与所述挂接凹槽配合的挂杆挂钩部，所述挂杆中部设有朝向所述凸轮一侧的挂杆凸起部，所述挂杆远离凸轮一侧形成挂杆压面与设于所述壳体侧板内侧的挂杆拨片相抵。
6.所述壳体内设有凸轮转轴、阻杆转轴和挂杆轴孔，所述凸轮上设有凸轮轴孔套装于所述凸轮转轴上，所述阻杆的拨杆段和压杆段连接处设有阻杆轴孔套装于所述阻杆转轴上，所述挂杆下端设有挂杆转轴安装于所述挂杆轴孔中。
7.所述壳体上端设有供所述拨杆段穿过的阻杆通孔，所述壳体靠近固定环的一侧下部设有供所述固定环插入的开口，所述壳体上设有盖板。
8.所述凸轮下侧设有固定环抵接面，且所述固定环抵接面与所述挂接凸起部之间形成固定环凹槽，所述固定环与所述固定环抵接面接触并沿着所述固定环抵接面滑动出入所述固定环凹槽。
9.所述凸轮一侧设有第一弹簧安装孔，所述壳体一侧上端设有第二弹簧安装孔，所
述复位弹簧下端安装于所述第一弹簧安装孔上、上端安装于所述第二弹簧安装孔上。
10.所述阻杆拨片呈u型折弯，且所述阻杆拨片一侧固定于所述阻杆的压杆段、另一侧设有第一抵接板与所述壳体上端内侧面相抵。
11.所述挂杆拨片呈u型折弯，且所述挂杆拨片一侧固定于所述壳体的侧板内侧、另一侧设有第二抵接板与所述挂杆压面相抵。
12.所述壳体一侧设有固定板，所述固定环一侧设有安装板。
13.锁定时所述凸轮通过所述固定环驱动转动，且转动到位后所述挂接凸起部与所述固定环挂接，同时所述阻杆的压杆段通过所述阻杆拨片驱动转动，转动到位后所述凸轮挂钩部与所述限位凸起部挂接锁定凸轮。
14.解锁时所述阻杆先转动使挂接凹槽与所述挂杆挂钩部挂接，同时使所述凸轮挂钩部与所述限位凸起部脱离，然后固定环移动带动所述凸轮转动，所述凸轮的侧弧面先压动所述挂杆凸起部，进而压动所述挂杆转动使所述挂杆挂钩部脱离所述阻杆上的挂接凹槽，此时所述阻杆的凸轮挂钩部与所述凸轮的侧弧面相抵，然后凸轮继续转动直至所述挂接凸起部与所述固定环脱离，脱离后凸轮在复位弹簧带动下继续转动至极限位置。
15.本发明的优点与积极效果为：
16.1、本发明的壳体和固定环分别固定于浮力块和框架上，并利用固定环与壳体内的凸轮挂接配合实现浮力块和框架的连接，同时利用壳体内的阻杆、挂杆等结构实现浮力块和框架连接时的锁定以及浮力块与框架拆卸时的解锁，结构简单、连接牢靠。
17.2、本发明通过拨动阻杆的拨杆段配合浮力块移动实现浮力块和框架连接锁定和解锁，操作简单方便。
18.3、本发明结构紧凑占用空间小，可隐藏于浮力块角端空隙中，不会影响浮力块外表面，有效保证机器人水动力特性，并且水下机器人外表更加美观。
附图说明
19.图1为本发明的整体示意图，
20.图2为图1中本发明去掉壳体盖板后的结构示意图，
21.图3为图2中本发明锁紧状态示意图，
22.图4为图2中本发明解锁过程状态示意图，
23.图5为图2中本发明解锁后的状态示意图，
24.图6为本发明的使用状态示意图，
25.图7为图6中的a处放大图，
26.图8为图2中的凸轮结构示意图，
27.图9为图2中的壳体结构示意图，
28.图10为图2中的阻杆结构示意图，
29.图11为图2中的挂杆结构示意图，
30.图12为图2中的阻杆拨片结构示意图，
31.图13为图2中的挂杆拨片结构示意图。
32.其中，1为固定环，101为安装板，2为壳体，201为固定板，202为盖板，203为开口，204为阻杆通孔，205为凸轮转轴，206为阻杆转轴，207为挂杆轴孔,208为第二弹簧安装孔，3
为阻杆，301为拨杆段，302为压杆段，303为挂接凹槽，304为凸轮挂钩部，305为阻杆轴孔，4为阻杆拨片，401为第一抵接板，402为第一安装孔，5为凸轮，501为限位凸起部，502为挂接凸起部，5021为斜面，503为固定环抵接面，504为第一弹簧安装孔，505为凸轮轴孔，506为侧弧面，6为挂杆，601为挂杆挂钩部，602为挂杆凸起部，603为挂杆内侧面，604为挂杆压面，605为挂杆转轴，7为挂杆拨片，701为第二抵接板，702为第二安装孔，8为复位弹簧。
具体实施方式
33.下面结合附图对本发明作进一步详述。
34.如图1～13所示，本发明包括固定环1、壳体2以及设于所述壳体2内的阻杆3、凸轮5、挂杆6和复位弹簧8，其中如图3和图10所示，所述阻杆3包括拨杆段301和压杆段302，所述拨杆段301伸出至壳体2外部，所述拨杆段301和压杆段302连接处转动设于所述壳体2中，并且所述拨杆段301和压杆段302连接处设有挂接凹槽303，所述压杆段302上表面设有阻杆拨片4与壳体2上端内侧面相抵，所述压杆段302自由端设有凸轮挂钩部304，所述凸轮5转动设于壳体2内，如图3和图8所示，所述凸轮5上侧设有与所述凸轮挂钩部304配合的限位凸起部501，所述凸轮5下侧设有与所述固定环1挂接的挂接凸起部502，所述挂杆6下端转动设于所述壳体2中，如图3和图11所示，所述挂杆6上端设有与所述挂接凹槽303配合的挂杆挂钩部601，所述挂杆6中部设有朝向所述凸轮5一侧的挂杆凸起部602，所述挂杆6远离凸轮5一侧的挂杆压面604与设于所述壳体2侧板内侧的挂杆拨片7相抵。
35.如图9所示，所述壳体2内设有凸轮转轴205、阻杆转轴206和挂杆轴孔207，如图8所示，所述凸轮5上设有凸轮轴孔505套装于所述凸轮转轴205上实现转动，如图10所示，所述阻杆3的拨杆段301和压杆段302连接处设有阻杆轴孔305套装于所述阻杆转轴206上实现转动，如图11所示，所述挂杆6下端设有挂杆转轴605安装于所述挂杆轴孔207中实现转动。
36.如图2～5以及图9所示，所述壳体2上端设有阻杆通孔204供所述阻杆3的拨杆段301穿过，且所述阻杆通孔204具有足够宽度以满足所述拨杆段301的拨动要求，所述壳体2靠近固定环1的一侧下部设有开口203供所述固定环1插入，所述壳体2上设有盖板202将内部结构覆盖。
37.如图2～5以及图8所示，所述凸轮5下侧设有倾斜的固定环抵接面503，且所述固定环抵接面503与所述挂接凸起部502之间形成固定环凹槽，所述固定环1与所述固定环抵接面503接触推动所述凸轮5转动，并且在所述凸轮5转动过程中，所述固定环1沿着所述固定环抵接面503滑动移入或移出所述固定环凹槽，从而实现凸轮5与固定环1的挂接锁定和脱离解锁。
38.如图8所示，所述凸轮5的限位凸起部501与挂接凸起部502之间设有侧弧面506，如图5所示，解锁时，所述阻杆3的凸轮挂钩部304和所述挂杆6的挂杆凸起部602均与所述侧弧面506相抵，其中随着所述凸轮5的逆时针转动，所述侧弧面506可压动所述挂杆凸起部602，进而压动所述挂杆6转动，并使所述挂杆6上端的挂杆挂钩部601与所述挂接凹槽303脱离，当所述凸轮5转动至与壳体2侧壁之间形成最大开口的极限位置时，所述挂杆拨片7抵住所述挂杆6，而所述挂杆6中部的挂杆凸起部602抵住所述侧弧面506靠近所述挂接凸起部502一侧实现限位。所述侧弧面506弧度可根据实际需要设计。
39.如图8所示，所述凸轮5的挂接凸起部502下端设有斜面5021，如图11所示，所述挂
杆6下部远离所述压杆压面604一侧形成挂杆内侧面603，如图5所示，解锁后所述斜面5021转至所述挂杆内侧面603一侧避免干涉，同时也可以辅助限定凸轮5位置。
40.如图8所示，所述凸轮5一侧设有第一弹簧安装孔504，如图9所示，所述壳体2一侧上端设有第二弹簧安装孔208，如图2～5，所述复位弹簧8下端通过螺钉安装于所述凸轮5上的第一弹簧安装孔504上，所述复位弹簧8上端通过螺钉安装于所述壳体2上的第二弹簧安装孔208上。
41.如图12所示，所述阻杆拨片4呈u型折弯，且所述阻杆拨片4一侧设有第一安装孔402用于与螺钉配合固定于所述阻杆3的压杆段302，所述阻杆拨片4另一侧设有第一抵接板401与所述壳体2上端内侧面相抵实现阻杆拨片4压缩。
42.如图13所示，所述挂杆拨片7呈u型折弯，且所述挂杆拨片7一侧设有第二安装孔702用于与螺钉配合固定于所述壳体2的侧板内侧，所述挂杆拨片7另一侧设有第二抵接板701与所述挂杆6后侧的挂杆压面604相抵实现挂杆拨片7的压缩。
43.如图1所示，所述壳体2一侧设有固定板201与相应的装置(浮力块或框架)相连，所述固定环1一侧设有安装板101与相应的装置(框架或浮力块)相连。
44.本发明的工作原理为：
45.本发明工作时，所述壳体2和固定环1分别固定于浮力块和框架上，其中如图7～8所示，本发明以壳体2安装于浮力块上、固定环1安装于框架上为例进行说明，安装浮力块时，首先拨动阻杆3的拨杆段301，以如图5所示确保凸轮5在复位弹簧8作用下与壳体2侧板之间形成最大开口，此时本发明处于完全解锁状态，然后如图7所示，将浮力材向框架方向按压，按压过程中固定于框架上的固定环1与凸轮5上的固定环抵接面503接触并推动所述凸轮5转动，并且在转动过程中如图3所示，所述固定环1沿着固定环抵接面503滑入所述固定环抵接面503与挂接凸起部502之间的固定环凹槽，从而实现所述挂接凸起部502与所述固定环1挂接，同时如图7所示，浮力块两侧均设有本发明，且两侧壳体2内的凸轮5分别作用于框架上对应侧的固定环1将其挂接抱紧，从而实现浮力块与框架固连，此时如图3所示，阻杆3的压杆段302在所述阻杆拨片4作用下转动使末端的凸轮挂钩部304挂接于所述凸轮5上的限位凸起部501实现锁定，所述阻杆拨片4一直处于压缩状态，能够确保阻杆3和凸轮5在没有外力作用下使凸轮5一直挂紧包裹所述固定环1。
46.拆卸浮力块时，如图7所示，利用工具伸入浮力块角端的空隙中按动阻杆3，此时如图4所示，所述阻杆3转动并使挂接凹槽303与所述挂杆6上部的挂杆挂钩部601挂接实现固定，并且所述挂杆拨片7一直处于压缩状态，能够确保挂杆6在没有外力作用下锁定所述阻杆3，同时所述阻杆3的凸轮挂钩部304与所述凸轮5上的限位凸起部501脱离，从而使阻杆3不再锁定所述凸轮5，然后操作人员将浮力块向远离框架一侧移动取出浮力块，此时所述固定环1通过所述挂接凸起部502带动所述凸轮5逆时针转动，所述凸轮5的侧弧面506先与所述挂杆6上的挂杆凸起部602接触，然后所述固定环1继续带动凸轮5转动，随着凸轮5转动，所述凸轮5的侧弧面506压动所述挂杆凸起部602，进而压动所述挂杆6顺时针转动使所述挂杆挂钩部601脱离所述阻杆3上的挂接凹槽303，但同时由于所述凸轮5转过一定角度，所述阻杆3的凸轮挂钩部304不能再与所述凸轮5的限位凸起部501挂紧锁定，其只能与所述凸轮5的侧弧面506相抵，然后凸轮5继续转动直至所述挂接凸起部502与所述固定环1脱离，如图5所示，凸轮5与固定环1脱离后在所述复位弹簧8作用下继续转动至与壳体2侧板之间形成
最大开口处的极限位置，此时本发明为完全解锁状态，所述浮力块实现与框体的拆卸。

技术特征：
1.一种用于水下机器人浮力材的隐藏式固定装置，其特征在于：包括固定环(1)、壳体(2)以及设于所述壳体(2)内的阻杆(3)、凸轮(5)、挂杆(6)和复位弹簧(8)，所述阻杆(3)包括拨杆段(301)和压杆段(302)，所述拨杆段(301)伸出至壳体(2)外部，所述拨杆段(301)和压杆段(302)连接处转动设于所述壳体(2)中并设有挂接凹槽(303)，所述压杆段(302)上设有阻杆拨片(4)与壳体(2)上端内侧面相抵，所述压杆段(302)自由端设有凸轮挂钩部(304)，所述凸轮(5)转动设于壳体(2)内，且所述凸轮(5)上侧设有与所述凸轮挂钩部(304)配合的限位凸起部(501)，所述凸轮(5)下侧设有与所述固定环(1)挂接的挂接凸起部(502)，所述限位凸起部(501)与挂接凸起部(502)之间设有侧弧面(506)，所述挂杆(6)下端转动设于所述壳体(2)中，所述挂杆(6)上端设有与所述挂接凹槽(303)配合的挂杆挂钩部(601)，所述挂杆(6)中部设有朝向所述凸轮(5)一侧的挂杆凸起部(602)，所述挂杆(6)远离凸轮(5)一侧形成挂杆压面(604)与设于所述壳体(2)侧板内侧的挂杆拨片(7)相抵。2.根据权利要求1所述的用于水下机器人浮力材的隐藏式固定装置，其特征在于：所述壳体(2)内设有凸轮转轴(205)、阻杆转轴(206)和挂杆轴孔(207)，所述凸轮(5)上设有凸轮轴孔(505)套装于所述凸轮转轴(205)上，所述阻杆(3)的拨杆段(301)和压杆段(302)连接处设有阻杆轴孔(305)套装于所述阻杆转轴(206)上，所述挂杆(6)下端设有挂杆转轴(605)安装于所述挂杆轴孔(207)中。3.根据权利要求1所述的用于水下机器人浮力材的隐藏式固定装置，其特征在于：所述壳体(2)上端设有供所述拨杆段(301)穿过的阻杆通孔(204)，所述壳体(2)靠近固定环(1)的一侧下部设有供所述固定环(1)插入的开口(203)，所述壳体(2)上设有盖板(202)。4.根据权利要求1所述的用于水下机器人浮力材的隐藏式固定装置，其特征在于：所述凸轮(5)下侧设有固定环抵接面(503)，且所述固定环抵接面(503)与所述挂接凸起部(502)之间形成固定环凹槽，所述固定环(1)与所述固定环抵接面(503)接触并沿着所述固定环抵接面(503)滑动出入所述固定环凹槽。5.根据权利要求1所述的用于水下机器人浮力材的隐藏式固定装置，其特征在于：所述凸轮(5)一侧设有第一弹簧安装孔(504)，所述壳体(2)一侧上端设有第二弹簧安装孔(208)，所述复位弹簧(8)下端安装于所述第一弹簧安装孔(504)上、上端安装于所述第二弹簧安装孔(208)上。6.根据权利要求1所述的用于水下机器人浮力材的隐藏式固定装置，其特征在于：所述阻杆拨片(4)呈u型折弯，且所述阻杆拨片(4)一侧固定于所述阻杆(3)的压杆段(302)、另一侧设有第一抵接板(401)与所述壳体(2)上端内侧面相抵。7.根据权利要求1所述的用于水下机器人浮力材的隐藏式固定装置，其特征在于：所述挂杆拨片(7)呈u型折弯，且所述挂杆拨片(7)一侧固定于所述壳体(2)的侧板内侧、另一侧设有第二抵接板(701)与所述挂杆压面(604)相抵。8.根据权利要求1所述的用于水下机器人浮力材的隐藏式固定装置，其特征在于：所述壳体(2)一侧设有固定板(201)，所述固定环(1)一侧设有安装板(101)。9.根据权利要求1所述的用于水下机器人浮力材的隐藏式固定装置，其特征在于：锁定时所述凸轮(5)通过所述固定环(1)驱动转动，且转动到位后所述挂接凸起部(502)与所述固定环(1)挂接，同时所述阻杆(3)的压杆段(302)通过所述阻杆拨片(4)驱动转动，转动到位后所述凸轮挂钩部(304)与所述限位凸起部(501)挂接锁定凸轮(5)。
10.根据权利要求9所述的用于水下机器人浮力材的隐藏式固定装置，其特征在于：解锁时所述阻杆(3)先转动使挂接凹槽(303)与所述挂杆挂钩部(601)挂接，同时使所述凸轮挂钩部(304)与所述限位凸起部(501)脱离，然后固定环(1)移动带动所述凸轮(5)转动，所述凸轮(5)的侧弧面(506)先压动所述挂杆凸起部(602)，进而压动所述挂杆(6)转动使所述挂杆挂钩部(601)脱离所述阻杆(3)上的挂接凹槽(303)，此时所述阻杆(3)的凸轮挂钩部(304)与所述凸轮(5)的侧弧面(506)相抵，然后凸轮(5)继续转动直至所述挂接凸起部(502)与所述固定环(1)脱离，脱离后凸轮(5)在复位弹簧(8)带动下继续转动至极限位置。

技术总结
本发明涉及一种用于水下机器人浮力材的隐藏式固定装置，其中阻杆包括拨杆段和压杆段，拨杆段伸出至壳体外部，拨杆段和压杆段连接处转动设于壳体中并设有挂接凹槽，压杆段上设有阻杆拨片与壳体上端内侧面相抵，压杆段自由端设有凸轮挂钩部，凸轮转动设于壳体内，且凸轮上侧设有与凸轮挂钩部配合的限位凸起部，凸轮下侧设有与固定环挂接的挂接凸起部，限位凸起部与挂接凸起部之间设有侧弧面，挂杆下端转动设于壳体中、上端设有与所述挂接凹槽配合的挂杆挂钩部，挂杆中部设有挂杆凸起部，挂杆远离凸轮一侧形成挂杆压面与设于壳体侧板内侧的挂杆拨片相抵。本发明方便浮力块和框架拆装，且可隐藏于浮力块角端空隙中，不会影响浮力块外表面。力块外表面。力块外表面。


技术研发人员：贾洪铎 张竺英 胡志强 王晓飞 王富强 王和伟
受保护的技术使用者：中国科学院沈阳自动化研究所
技术研发日：2021.12.17
技术公布日：2023/6/20