浙江大学海南研究院黄豪彩获国家专利权
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龙图腾网获悉浙江大学海南研究院申请的专利一种带有姿态调节器的水下直升机及其姿态控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118651388B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-12发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411151712.3,技术领域涉及:B63G8/14;该发明授权一种带有姿态调节器的水下直升机及其姿态控制方法是由黄豪彩;冯仁栋;王章霖;谢心怡;吴哲远;虞冬凌设计研发完成,并于2024-08-21向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种带有姿态调节器的水下直升机及其姿态控制方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种带有姿态调节器的水下直升机及其姿态控制方法,水下直升机包括:防水电子舱、支撑件、姿态调节系统、推进系统、上壳体和下壳体:所述上壳体和下壳体固定在支撑件的上下两端形成主体外壳,所述推进系统包括两个水平的推进器和四个垂直的推进器以及用于控制推进器速度的电机调速器;所述防水电子舱固定于支撑件的正中心位置。本发明高效的姿态调节机构,具备卓越的能力,旨在实现任何复杂姿态的精确和灵活调整,确保机构运行的持久稳定性和高度可靠性。
本发明授权一种带有姿态调节器的水下直升机及其姿态控制方法在权利要求书中公布了:1.一种带有姿态调节器的水下直升机的姿态控制方法,其特征在于,所述姿态控制方法基于一种带有姿态调节器的水下直升机而实施,所述姿态控制方法包括以下步骤: 使用位置向量rp1、rp2和rp3描述体坐标系中上浮块、下浮块和移动载荷的位置,其中,l表示上下浮块的p1和p2的旋转半径; p1表示上浮块,p2表示下浮块,上浮块和下浮块的体积为V1和V2,质量忽略不计,用于水平浮心调节;p3表示移动载荷,移动载荷的质量为m3,用于垂直重心调节,xi,yi,zi分别表示p1、p2和p3沿轴ox轴、oy轴和oz轴方向的位置; 重心的位置向量rCG和浮心的位置向量rCB由上浮块、下浮块和移动载荷的位置确定,表示为: 其中,mrb,Vrb,rrb分别表示刚体的质量、体积和位置向量; p1和p2的质量忽略不计,它们的体积相同:V1=V2=Vc,则rCG和rCB简化为; 其中浮力B近似等于重力W,当水下直升机处于静止状态时,施加的扭矩为零,可得静态状态下的横滚角和俯仰角θs的公式,表示为: 求反函数得: 姿态调整策略分为两个阶段; 第一阶段:避免调整p3,而是移动p1和p2;保持p3在最下方位置静止,确保水平推进器和重心在同一平面上对齐,得到: 其中当-a2-b2+40时,α1和α2不产生解,因此在第一阶段,和θs具有最大解;随后,过渡到第二阶段,其中通过操纵重心位置来调整姿态; 第二阶段:调整p1、p2和p3的位置,同时确保α1等于α2,得到: 水下直升机包括:防水电子舱、支撑件、姿态调节系统、推进系统、上壳体和下壳体: 所述上壳体和下壳体以及铝环通过螺栓固定在支撑件的上下两端形成主体外壳,所述推进系统包括两个水平的推进器和四个垂直的推进器以及用于控制推进器速度的电机调速器,两个水平的推进器分别位于水下直升机的左右两侧,四个垂直的推进器固定于支撑件上;所述防水电子舱固定于支撑件的正中心位置; 所述姿态调节系统包括浮心调节结构和重心调节结构; 所述浮心调节结构包括上滚珠轴承、下滚珠轴承、两个防水伺服电机、两个编码器、上浮块和下浮块; 其中,上滚珠轴承和下滚珠轴承的外圈、防水伺服电机和编码器均固定于支撑架上,上下浮块分别固定于上滚珠轴承和下滚珠轴承的内圈;滚珠轴承的内圈分别由两个防水伺服电机通过齿轮驱动,从而使安装在内圈上的浮块跟随内圈进行旋转;两个编码器分别测量上下滚珠轴承内圈的旋转角度; 所述重心调节结构包括骨架、角度传感器、移动载荷、丝杆、滚珠丝杆、直线轴承、伺服电机和姿态传感器; 骨架固定于铝环,角度传感器、丝杆和伺服电机均固定于骨架上; 移动载荷和直线轴承固定在一起跟随丝杆垂直上下移动;伺服电机通过齿轮组驱动滚珠丝杆使移动载荷垂直上下移动,而角度传感器测量滚珠丝杠的旋转角度; 所述主体的上壳体中心位置设有深度传感器; 主体外壳为扁平状的碟形结构。
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