一种喷水推进式水下球形重载机器人水压驱动器结构设计

来源：机床与液压杂志2026年第6期北京时间：

作者：刘靓，李晓晖

单位：南京工程学院机械工程学院；南京工程学院机械工程学院

摘要：针对传统螺旋桨推进方式的局限性以及普通水下机器人在执行重载任务时能力不足的问题，设计一种基于水液压传动原理的新型水下球形重载机器人。基于容积式液压泵控制体在推进系统中的分析，对中高压淹没水射流的推力特性与效率特性进行理论建模，表明高压喷水推进器的推进效率主要取决于推进泵的效率、射流速度与航行器航速之比、进出口压力损失和边界层影响系数等；明确了速比（射流速度与航行器航速之比）对喷射效率的决定性作用，并指出速比取决于船体湿周面积与喷嘴孔口截面积的比值，增加喷嘴孔口截面积可以降低速比。利用SolidWorks软件完成机器人壳体及内部元件的三维建模与布局优化。最后，搭建喷水推进式水下球形重载机器人样机，并在试验水池中进行直行、后退及任意方向运动的可行性初步验证。结果表明：机器人可实现0.6、1.2、1.8 m/s 3个速度等级的稳定航行，通过控制相邻喷嘴组合能灵活改变航向，运行过程平稳，验证了设计方案的可行性。研究为后续开展深海探测、水下作业及军事应用等重载任务奠定了理论和试验基础。

关键词：水下球形机器人;水压驱动器;喷水推进;矢量化