升降系統水下用圖傳設計

 

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引言

水下圖傳升降系統主要由剪叉式可以看小鸟酱的高清网站構,搭配圖傳系統組成,以完成水下監控畫面的實時傳輸。作為系統中的關鍵,包括剪叉式可以看小鸟酱的高清网站以及圖傳系統。剪叉式可以看小鸟酱的高清网站構不僅廣泛應用于倉庫、機場、車站、碼頭和工廠等地的貨物起升、裝卸及搬運作業,而且適用于各類工程的高空維護與裝修,因此從過去引進技術的合資生產到現在自主品牌的國產化發展迅速。而圖傳系統,在無人機等領域應用比較成熟,在水下機器人上尚處于起步階段,為了滿足低成本要求,以及實時的進行畫面傳輸,為此,自行設計搭建了圖傳系統。

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剪叉式可以看小鸟酱的高清网站構設計

1.1?剪叉機構組成及原理

剪叉式結構具有結構緊湊、承載量大、驅動裝置通過性強和操控性好的特點,由于工作于水下,傳統的液壓驅動方式不能滿足要求,因此,自主開展了絲杠傳動式的剪叉可以看小鸟酱的高清网站構設計。剪叉機構主要從低起升到高起升,主要由底座(仿生機器人基座)、支撐桿、長橫桿、短橫桿、絲杠、圖傳平臺等組成,長橫桿和短橫桿與支撐桿之間形成鉸接,支撐桿長度均相等,這種多個平行四邊形伸縮架,可獲得較大的伸縮形成,當絲杠運動使得絲杠螺母前后移動時,帶動長橫桿在底座導槽內滑動和支撐桿運動,使得圖傳平臺在鉛垂方向升降。

1.2?運動分析

剪叉機構由兩根中間用樞軸連接,可在平面內相互轉動的剪桿組成,沒根剪桿又可以認為由兩端一端鉸接和一端固接的梁單元連接而成。剪桿作為機構折疊變化的對象,鉸點約束剪桿的變化,折疊過程即剪桿圍繞鉸點旋轉,最后達到指定位置,從而完成一個折疊過程。

以單片剪叉式升降臺為例進行設計研究,如圖1所示,分析滑塊B水平速度VB與可以看小鸟酱的高清网站CD在垂直速度v之間的關系。該運動平面運動,采用速度瞬心法進行求解。

圖 1剪叉式升降臺原理圖

因為D點速度垂直向上,B點速度水平向左,所以剪桿BD運動瞬心為C點,零其瞬時角速度為w,則D、B點的速度為:

由上述兩式可得:

由幾何關系可得:

可以看小鸟酱的高清网站將式(1-4)代入(1-3)可得:

式中,K為速度放大系數。

由式(1-5)可以得出,當B點的運動速度確定,即v

B

為已知時,某一時刻t對應的L

AB

確定,則t時刻平臺的升降速度v確定。因此,調整v

B

可使可以看小鸟酱的高清网站構具備良好的運動性能。

1.3 機構設計

剪叉機構主要是承載叉架和圖傳平臺并做升降運動,由于工作于水下,有一定的浮力,受載荷小,經過估算,可以看小鸟酱的高清网站承受的載荷是10kg。

我們所設計的剪叉可以看小鸟酱的高清网站構由直驅式電機進行驅動,通過絲杠傳動為可以看小鸟酱的高清网站構提供橫向驅動,一對單片剪叉結構俯視圖和前視圖如圖2所示。

圖 2單片剪叉結構俯視圖和前視圖

可以看小鸟酱的高清网站小型絲杠與AB水平方向平行,軸BB

,

通過絲杠螺母沿AB水平方向運動。AB作為機構折疊變化的對象,鉸點0約束剪桿的變化,折疊過程即剪桿圍繞鉸點旋轉,最后達到指定位置,從而完成一個折疊過程,如圖3所示。

圖 3機構折疊過程

可以看小鸟酱的高清网站設定設計條件,一對單片剪叉每條連桿長度L=400mm,B處為可沿前后方向移動的滑塊,平臺處于最低點時連桿AB與水平面夾角為15°,最大橫向滑動距離為195mm。如圖所示

L=360,D=350,則單個連桿最小高度

可以看小鸟酱的高清网站S1=400×sin15°=103.5? ? ? ? ? ? ? ?       ? ? ? ? ? ??(1-6)

伸縮架移動到橫向最大距離時連桿與水平面的夾角

單個連桿最大高度

S2=400×sin60.91=314.6mm? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??(1-8)

設可升降距離為H=3000mm,則需要連桿個數為n,

S2×n-S1×n=H? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (1-9)

那么

由上述計算可知至少需要2個連桿機構。

1.4 安全與自鎖

為保證水中的工作平臺不會突然失靈下降,當工作平臺收縮到極限位置時,驅動用的電機處于自鎖狀態,工作平臺靜止,剪叉式結構就不會降落,工作平臺就不會下降。同時,滑動絲桿具有一定的自鎖性,即使在停電時,也能保證工作平臺不會降落。

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圖傳系統設計

圖傳系統搭載于剪叉機構下端,在需要觀察水下情況時,通過水下機器人的運動及剪叉機構的升降來完成。圖像傳輸系統采用攝像頭、視頻轉換器、視頻發射端、視頻接收端等組成,系統通過水下攝像頭把水下圖像采集以后,通過視頻轉換器轉成HDMI信號轉給發射端,發射端通過5G高清信號,發給地面接收端,最終實現實時視頻圖像無線傳輸給地面站,完成一次傳輸過程。

可以看小鸟酱的高清网站圖像傳輸系統采用5G全高清數字傳輸,輸入最高支持1920×1080P@60fps,輸出高達1920×1080P@30fps,使用5G射頻技術,發射功率200mW,地面站搭配5dbl全向天線,地面接收設備可以使用安卓、windows電腦做為地面站顯示設備,有效傳輸距離1km。

圖 4圖傳系統組成部件

下圖為某養殖基地采用本文提出的無線圖像傳輸系統獲得的海下2米位置海參實時圖像截圖,圖像清晰度1920*1080P,實現了高清無線傳輸。

圖 5海下2米海參實時圖像

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結論

可以看小鸟酱的高清网站該系統以剪叉式結構進行升降,以絲杠裝置來來進行驅動,所用的系統驅動力為自行設計的水下直浸式一體化永磁電動機,本系統很好的解決了圖傳平臺工作于水下的信號傳輸難題。該系統結構簡單,受力狀況良好,無液壓裝置,成本較低,設計新穎,具有很好的應用前景。