齿轮马达驱动水下ROV

在过去几年中，ROVS（远程操作车辆）的水下申请涨幅上升，特别是加强对海事安全的关注，并要求需要满足越来越严格的执法法规。水线ROV在港口和港口中一再招募，发现并识别未知的异物（从违禁品到爆炸物），这可能已经被秘密地附着在船上。

小型底栖爬行器(LBC)诞生于几年前，并在美国海军主办的hulfest大会上首次亮相，该大会为各公司提供了一个展示识别船体上ied的最先进设备的机会。从那时起，SeaBotix提高了LBC的产量，其系统已部署在全球各地。摄影:吉姆Hellemn

Seabotix公司的小型底栖爬行器(LBC™)是目前最具创新性的水下作业机器人之一。LBC采用双垂直推进器配置，可在水中进行精确的滚动运动，并可在水下30米(100英尺)处保持稳定。切换到附着模式，操作员只需将LBC导向船体，并将左舵或右舷轮置于靠近船体的位置。使用系统操纵杆上的横向功能，操作人员启动LBC进入滚动状态。一旦LBC的角度与船体的角度匹配，操作员就会启动涡流发生器，将LBC吸引到船体上。

当LBC连接到表面时，它可以“驱动”而不是“飞行”。操作人员将控制从ROV模式切换到“爬行器”模式。使用与LBC在水中飞行相同的控制，操作人员可以用电机驱动的轮子驱动LBC。随着系统固定在船体，履带作为一个三脚架稳定传感器在船体没有相对运动。

驱动机构被设计为促进检查期间的牵引力，直线跟踪，以及最大的操作能力的最高扭矩。LBC Drivetrain通过Ametek技术和工业产品，Inc。集成了Pittman®刷装直流电动机和行星齿轮小号，为四轮中的每一个齿轮。

摄影:吉姆Hellemn

车辆的心脏
注册商标的SeaBotix LBV300-5系统(随后配备了专利履带式防滑装置来创建LBC)最适合被描述为车辆的“心脏”。一个集成控制系统(位于地面)由一个坚固的防护外壳组成，外壳上装有防风雨监视器、地面电源和可移动的操作员控制单元。LBV300-5系统的额定深度为300米(1,000英尺)，可实现四轴机动，并提供透明光纤视频传输(视野270º)，内置发射器、高分辨率彩色摄像机和高亮度白色led。LBV还可以支持高分辨率声纳和大量其他传感器阵列。

系统携带的更加有趣的技术之一是具有专利设计的涡旋VRAM。VRAM产生涡流效果，产生23千克的吸引力，并且可以强烈地粘附到任何在电流中被强大为5节的硬表面。该技术有利地比较较大，效率低的管道或磁性吸引力。例如，由于磁性吸引子，应用潜力本质上是有限的，因为极光滑和黑色金属表面是磁性吸引器的必须进行工作。而且，对于军事应用，将被排除出磁吸引子，因为它们会在船壳上留下残余和可能检测到的磁图案。Seabotix VRAM代表更实用的技术，在任何硬度和相对平坦的表面上成功驾驶。

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齿轮电动机设计
LBC性能的关键是传动系统。四个主要标准(速度、拉力、尺寸和重量)帮助指导电机的选择和规格。其目标是使LBC能够以相对较快的速度移动，并为系绳提供足够的拉力，同时最小化整个总成中电机的尺寸和重量。

通过开发360盎司英寸。在40转/分的扭矩下，皮特曼齿轮马达可以驱动LBC的速度高达30米/分钟(100英尺/分钟)，这使得水下检测能够快速进行，在时间可能非常关键的情况下尤为重要。25公斤的拉力可以轻松处理缆绳，确保车轮在出现阻力时不会失速，并有助于克服强大的水流。指定的传动比为84:1，符合LBC的速度/扭矩要求。

发动机的设计相对较小，这意味着尺寸当然很重要。电机尺寸由轴的布局决定，轴包含电机和驱动电子设备。因此，尽管配合紧密，工程师仍能够确保电机和电机控制器的足够热管理。该装置通过壳体与海水的传导进行冷却。由此产生的软件包既紧凑又高效。一个特别设计的铝圆柱形外壳执行多种功能，支持车轮，作为轴，并舒适地合并电机(每个约5英寸。长)和电子产品。

发动机重量也是一个重要的考虑因素，因为任何增加到飞行器上的重量都会转化为需要额外的浮力来补偿和保持浮力。每个齿轮马达重约2磅。重量和平衡计算是为了确认将有中性浮力和车辆将在机动时保持稳定。

就连LBC的轮子也被设计成有浮力的元素。他们在每个车轮的中心集成了一个轻铝轮毂，并被一个轻聚氨酯泡沫车轮包围。这种轮胎实际上更像一根橡皮筋，延伸到聚氨酯车轮上，以提供一个耐用的、高摩擦的表面。

LBC的动力传动系统设计涉及相当数量的定制。电机定制的示例包括专门设计的输出轴和前部安装配置以及光学编码器的集成。

罗夫的仰视图，显示了皮特曼刷的直流电动机和行星齿轮齿轮。LBC提供强大的尺寸/重量比（21英寸x 19.7英寸x 15.7英寸），整个组件重61.7磅。

电机的输出轴在某种程度上被指定为安装一个柔性联轴器，该联轴器将轴与一个特殊的轴适配器连接，以减少轴和适配器之间潜在的不对中。轴适配器可以承受使用中的极端滥用，由316系列不锈钢制造，设计用于安装、密封和锁定轮毂。

电机的前安装配置(圆形而不是标准的方形设计)符合圆形外壳，以实现紧密配合，并提供一个低热阻路径，通过外壳壁到海水。定制安装孔，这是一个机械布局要求，适合更好，使组装更简单。

为驱动前轮的两个电动机的后轴指定了光学编码器。它们的功能包括测量和显示行程的距离和速度，并且如柔性耦合的情况一样，电机的轴被指定为适合编码器，而不是另外的方式。

在标准电机产品的其他变化中，使用一个电动机控制器可以节省成本，以控制端口轮电机和另一个控制器的右舷轮电机。这对于刷子电机来说是可行的，并且在预期的锁定步骤中保持良好。滑动转向进一步促进对LBC的充分控制，同时保持机械简单性。

检查在海上
当马士基(Maersk)™集装箱船肯德尔(Kendal)去年在新加坡海峡触礁时，对船体的损坏情况进行检查成为当务之急。但波涛汹涌的大海和强烈的洋流为任何潜水员的冒险创造了非常危险的条件。解决方案是部署专门用于水下检测的LBC ROV。

系绳的LBC被放入水中，并使用推进器向船体移动。当它到达目的地时，涡流发生器产生必要的吸引力附着在船体上。然后，一个四轮驱动系统接管，使LBC驱动在船体上有足够的牵引力(很像一个坦克)，并在一个稳定的方向上。LBC将受损情况的实时高分辨率视频和声纳图像传输到甲板上的监视器上，并提供了有价值的传感器和图像数据，最终证明这些数据对释放船舶很有帮助。对数据的回顾进一步成功地减轻了人们对暗礁事故可能造成的污染物或其他环境危害的担忧。

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