23、水陆空机器人建造实用指南

水陆空机器人建造实用指南

防水开口设计

防水工作即便在理想情况下也颇具挑战。由于浮力的存在，水生系统的质量预算比飞行载具更加宽松。传统水下船体的厚且刚性强的结构能可靠地防止水进入，但飞行所需的更轻结构不可避免地更具柔韧性，这削弱了夹紧橡胶密封的效果。特别是当机身撞击水面时，会承受非常高的负载，很可能使密封件弯曲并导致水渗入。

为应对可靠密封的问题，明智的设计有助于减缓潜在的漏水情况：
- 减少泄漏点 ：只设置一个可能的泄漏点，因为多个密封舱口会使空气同时逸出和水进入，从而加速水的渗透。
- 避免高压和应力区域 ：要注意使密封件远离高水压或结构应力区域。

当机器人船体内部存在盐水时，即使是少量的盐水也会迅速损坏现成的电子设备。由于电流效应和电池的存在，腐蚀会进展得更快。因此，在海洋野外工作时应配备非导电清洁液，以便机器人在储存时不残留盐分。“灌封”或涂覆电子设备是有效的保护措施，但必须注意热管理，因为大多数飞行推进电子设备依靠气流进行冷却，可能需要额外的散热器。

电机是最难密封的部件。潜艇和船只常用的迷宫式密封（通常称为“填料函”）通过使水进入路径又长又窄来防止水从旋转轴轴承周围进入。然而，迷宫式密封通常又大又重，对于水陆空系统来说，往往会给传动系统增加过多的重量。磁耦合在保持水密密封方面非常有效，但同样很重。对于小型机器人，最好的方法通常是将电机直接置于水中，并通过防水电缆密封套输送电力。大多数无刷电机本身具有防水性（电机线涂有虫胶，外壳由阳极氧化铝制成），但必须注意防止腐蚀，特别是磁铁和轴轴承。必要时，前者可以涂覆，后者可以更换为耐腐蚀的部件。