水下机器人推进器选型经验:兼谈一款比较优秀的水下推进器
大海无量海洋机器人
编辑于 2023年03月09日 23:28
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对于水下机器人而言,推进器的作用相当于汽车的发动机+轮子。推进器好不好,对于水下机器人而言是很重要的。

我们在这方面是吃过大亏的,交了很多学费。

当时选的一款推进器吧,价格是便宜,加上电调大概是1500一个;推力也足够强,10kg·f。在空气中试验的时候没有毛病,一到下水的时候,问题出现了:推进器的效率太低,功率太大。那个推进器的额定功率是910W左右。想要达到10kg·f的功率,一个推进器的功率就得900多W。那4个推进器就是3600多W了。

非常不幸的是,当时我们的电源只有1400W。

那时候没有专门给水下机器人用的大功率电源啊。1400W,我们当时已经觉得是贼大的功率了。当时想的是,要是推进器的功率太大,那就在软件上限制一下最大功率呗。

问题是,这样不行。原因很简单,机器人比较重,推力小了,这机器人动不了了啊。

小马拉不动大车啊

是真的拉不动

解决问题差不多也就是两个方向:找功率更大的电源,或者是找效率更高的推进器,也就是同等功率下,推力更大的推进器。

后来发现这两条路都不行。

首先就是找更大功率的电源。首先没有尺寸合适的。我们用的是圆柱形的舱,直径160mm,高度400mm,一台ROV就一个这个舱。这尺寸,已经是近年来大连+湛江比赛中最大的耐压舱了。这么大的舱,拓展性、散热性非常好。可就算是这么大的舱了,依然难以装得下市面上能够找到的3000W甚至是2000W级别的电源,尺寸都放不进这个舱。原因是现在市面上的电源,基本上它们都不是专门为水下机器人这种特殊的环境下设计的。所以,常见的电源都是设计成“大饼”外形的,比较宽,放不进比较狭窄的耐压舱。比较适合水下机器人的电源,是比较细长、功率比较大的电源。可惜当时找不到这样的电源。

这个饼比较方了

那定制呢?可以啊,3000W的电源,要3-5万。

这价格……

这我奔着量产去的啊。这价格,以后量产了以后怎么用得起啊?再说了,当时也没有这个钱啊o(╥﹏╥)o

苍天啊,这可真是愁死我了~~

苍天啊,饶过我吧

那时候好像是21年的10月份吧,天气已经有点冷了。我穿着橘红色的大裤衩子(为了方便下海),那算是我们的机器人第一次下海吧。我站在海边,冷风嗖嗖的,我的心也拔凉拔凉的。

当时我的内心,就是这个样子

反正到最后,找更大功率的电源,这条路是走不通了。这是当时。不过后来还是有了两三款比较合适的电源。我们自己也做了一款电源。这是后话了。对电源感兴趣的小伙伴可以留言探讨,以后再专门写篇文章。

然后就是第二条路了,找效率更高的推进器。当时世面上推进效率比较高的推进器比较少,价格也比较高。我记得,当时有两款吧,一款价格5千,电调内置;另外一个价格3800左右,电调外置。推力都能达到10kg·f左右,功率大约是500-600W。还是很不错的。价格不算便宜,不过还能接受。毕竟没有更好的选择。

如果没有更好的选择,我们就会从上面选择一款了。

就在这时候,到了22年的大连比赛。预赛的时候,我基本上都在现场的。对于体型比较的水下机器人,我几乎看了所有水下机器人的预赛。当时为了解说比赛做准备嘛。

当时发现一个比较有意思的事情,就是发现,我们用的那个推进器,它激起的水花几乎是最大的。当然从水花大小判断推力大小不是非常科学。

当时我就有一个想法,对于40kg的水下机器人,是不是10kg·f这个级别的推力有点大?

而且,为了这么大的推力,这么难找到合适的电源。

后面机器人还要搭载多轴的水下电动机械臂等零部件,也会增加对用电功率的需求。

所以,换一个思路,是不是可以降低对推力的需求?比如说,从主要的零部件入手,降低机器人的重量;改善外观,做成流线型,降低在水下的阻力。

仔细想想这是可以的啊。而且机器人太重的话,运输、收放的时候,都会非常不方便。

和几个该领域的朋友交流以后,发现推力在7-8kg·f左右就是可以的,灵活如小蛟龙。而且,这个推力的推进器也相对轻一些,有利于降低机器人整机的重量。

所以我们现在就是朝着这个方向做了。

这时候突然发现,好像市场上这个推力的推进器比较少。人生真是o(╯□╰)o

正在感到左右为难的时候,有一个朋友说他们最近做了一款推进器,铝合金桨叶,轻便,结实(塑料桨叶干不了正经事,懂的都懂),推力最大可以到7kg·f。

哎呀呀,做水下机器人这几年,总算是有点顺利的事情了。

正好最近有3台机器人要交付,全部都有这个推进器吧。

所以有了这篇文章,向水下机器人领域的朋友推荐一下这个推进器。

参数如下:


Ts-70推进器设计参数:

产品图片:

推进器图1

 

产品尺寸图:

 

尺寸图

设计参数:

1、产品型号:Ts-70

2、密封类型:可维护全密封(意思就是,如果坏了,可以只更换少量零部件,就能接着用。这点对我们来说挺重要的,因为我们想要做高性价比的水下机器人)

3、密封结构:可更换自适应旋转动密封结构

4、压力补偿:正压式油压补偿

5、壳体材质:6061铝合金硬质氧化

6、导流罩材质:聚甲醛(pom)

7、安装座材质:6061铝合金硬质氧化

8、转轴材质:316L不锈钢(经久耐用)

9、线缆材质:外层聚氨酯(TPU),内层聚四氟乙烯(PTFE)

10、螺旋桨材质:PC/尼龙/铝合金(需定制)

11、螺旋桨直径:80mm

12、线缆规格:3x18awg,外径6.53mm,长度1m

13、额定推力:7.0kg(正向)/6.5kg(反向)

14、最大功率:325W(功率小)

15、额定电压:24V

16、耐压深度:200m(大约70层楼的高度,近海领域绝对够用了,妥妥的)