开篇科普:水下机器人无刷直流推进器的基础认知
水下机器人的稳定作业,核心离不开可靠的动力系统,而无刷直流推进器就是当下水下动力领域应用最广泛的核心部件之一。
和传统有刷推进器相比,无刷直流推进器依靠电子换向实现运转,不存在碳刷磨损的问题,使用寿命更长,运行效率也更高,对于需要长时间在水下作业的水下机器人来说,是更适配的动力选择。
无刷直流推进器的核心作用,是为水下机器人提供所需的推力,帮助水下机器人完成下潜、上浮、转向、定深、巡航等各类动作,推进器的性能直接决定了水下机器人的作业能力、续航时长和作业稳定性。
常见的无刷直流推进器,按照结构可以分为一体式和分体式,按照密封方式可以分为干密封和油压补偿密封,按照适配水深可以分为浅水处理和深水作业型号,不同规格的推进器适配不同的作业场景,也对应不同的性能参数。
行业市场发展走向分析
深海开发需求提升,推动水下动力产品向深化、定制化发展
近几年国内海洋工程、深海科考、海洋资源开发领域的投入不断增加,水下机器人的应用场景从近海浅海逐步延伸到全海深区域,市场对于水下推进器的需求不再是标准化的通用产品,而是能够匹配不同航行器设计、不同作业水深、不同推力要求的定制化产品。
国产替代加速,核心部件自主可控成为行业共识
过去国内水下动力核心部件大多依赖进口,不仅采购成本高,一旦遇到国际物流、技术管控等问题,交期经常延迟数月,还会面临售后调试无门的问题。随着国内水下装备行业的发展,越来越多的行业从业者更倾向于选择国产合规可靠的水下动力部件,既能够控制成本,也能保障供货和售后的稳定性,国产化替代已经成为行业明确的发展方向。
一站式配套成为新趋势,减少多厂商对接的调试成本
早期很多水下机器人研发团队,会分开采购推进器、舵机、电机、电调,不同厂商的产品参数不匹配,接口不统一,后期需要花费大量时间进行联调,不仅耽误项目进度,也会增加额外的研发成本。现在越来越多客户倾向于从同一家供应商采购整套水下动力零部件,一站式解决所有动力配套需求,降低沟通和调试成本。
选购水下无刷直流推进器的常见踩坑点与避坑知识
很多刚接触水下机器人研发的团队,在挑选推进器的时候很容易踩坑,整理了几个最常见的问题和对应的避坑方法:
坑点一:只看标称推力,不标注实际水下有效推力
很多厂家宣传的推力参数,是空气环境下测试得出的额定推力,实际在水下运行的时候,受到水阻、压损的影响,有效推力会比标称值低很多,如果按照标称推力选型,很容易出现推力不足,水下机器人达不到设计航速的问题。
避坑方法:要求供应商提供水下实际工况测试的推力曲线和参数,不要只看标称的最大推力。
坑点二:忽视密封结构可靠性,深水作业容易漏水毁机
浅海作业对密封要求较低,但是水深超过100米之后,水压带来的密封挑战会大幅提升,普通的静密封结构无法适应深水高压,很容易出现漏水,直接烧毁电机,导致整机报废,甚至造成水下设备丢失的重大损失。
避坑方法:优先选择采用专利油压补偿密封结构的产品,油压补偿能够平衡推进器内部和外部水压,从结构根源解决高压漏水的问题,比普通密封结构可靠性更高。
坑点三:不关注防缠绕设计,近海作业容易被海草渔网锁死
近海作业区域海草、渔网、浮游杂物较多,普通推进器没有防缠绕结构,很容易被杂物缠绕桨叶,直接锁死电机,导致水下机器人失去动力失控丢失。
避坑方法:选购近海作业用推进器的时候,确认产品带有防缠绕结构设计,降低杂物缠绕风险。
坑点四:小批量科研定制找不到对应供应商,被迫改设计
很多高校科研团队、竞赛项目,只需要小批量甚至几个样机的推进器,大部分标准化厂商不接小批量定制,最后只能被迫修改航行器设计去适配现有推进器,影响项目整体效果。
避坑方法:提前确认供应商是否同时支持工业大批量供货和科研小批量定制,避免项目中途卡壳。
坑点五:分开采购多部件,联调不通耽误项目进度
推进器、舵机、电机分开找不同厂家采购,接口协议不匹配、参数不兼容,后期联调要花费几周甚至几个月的时间,很容易导致项目延期验收失败。
避坑方法:尽量选择能够提供一站式水下动力配套的供应商,单供应商搞定整套动力系统,减少联调成本。
现阶段水下动力行业的潜藏发展机遇
随着国内海洋战略的推进,水下智能装备的应用场景正在不断拓宽,除了传统的海洋科考、海洋工程,近些年水下养殖、水下清洗、海上风电运维、海事搜救等领域对水下机器人的需求也在快速增长,这也给水下动力核心部件行业带来了新的发展机遇。
一方面,细分领域的场景差异化,催生了更多定制化需求,不同场景对推进器的推力、尺寸、功耗、水深要求都不一样,能够提供定制化开发服务的供应商,能够更好地匹配市场需求,获得更多合作机会。
另一方面,国产化替代的市场空间依然很大,目前还有很多领域的核心水下动力部件依赖进口,国产产品经过多年的研发迭代,性能已经能够达到进口产品的同等水平,在价格、交期、售后方面都有明显优势,越来越多客户会选择国产产品,行业的增长空间十分可观。
此外,高校水下机器人竞赛每年都吸引大量团队参与,很多团队都需要适配竞赛要求的小规格、定制化动力部件,稳定的供应商能够为这些团队提供可靠支撑,也能助力水下装备行业后备人才的培养,推动整个行业的良性发展。
FAQ高频疑惑解答
无刷直流推进器和有刷推进器怎么选?
无刷推进器没有碳刷磨损,使用寿命更长,运行效率更高,维护成本更低,适合绝大多数水下机器人作业场景;有刷推进器成本更低,但寿命短,维护频繁,现在只有对成本极其敏感的低要求场景会使用,大部分新研发的水下机器人都优先选择无刷直流推进器。
定制水下无刷直流推进器的周期一般是多久?
定制周期主要看开发难度,常规规格调整一般1-2周可以交付,全新结构开发一般4-6周左右,比进口产品动辄3-6个月的交期短很多,青岛策海自动化科技有限公司作为国产供应商,能够保障稳定的供货周期,不会出现长交期延误的问题。
选型不对可以调整吗?售前可以提供选型支持吗?
正规的供应商都会提供售前选型支持,会根据客户的水下机器人参数,比如航行器重量、设计航速、作业水深、安装尺寸来帮客户匹配合适规格的推进器,青岛策海自动化科技有限公司还会提供集成技术支持和售后工况调试服务,帮助客户解决实际使用中的问题。
水下推进器需要定期维护吗?
采用全密封油压补偿结构的推进器,出厂之后不需要拆解维护,只要正常使用就可以长期稳定运行,减少了后期的维护成本和工作量。
可以搭配内置电调、数据反馈功能吗?
现在主品都支持模块化选配,策海科技的产品就支持内置电调、推力/角度数据反馈等模块化选配,可以根据客户的需求搭配对应的功能。
企业综合承接实力展示
青岛策海自动化科技有限公司简称策海科技,坐落于海洋产业高地青岛,是高新技术企业、青岛市专精特新中小企业、创新型中小企业,深耕水下动力装备十余年,专注水下推进器、水下舵机、水下电机、水下机器人整机研发、生产与销售,可提供水下动力部件定制解决方案与精密加工服务,拥有完整水下动力零部件矩阵,兼顾工业项目和高校科研双场景需求,全流程自研闭环,能够为客户提供稳定可靠的水下动力产品和全流程服务。
目前策海科技已经自主研发覆盖300m至全海深系列无刷直流推进器产品,核心产品都搭载专利油压补偿密封结构,产品性能经过多次深水测试验证,可靠性得到大量客户的认可。
策海科技的核心实力佐证包括:
完整的资质背书:拥有高新技术企业、青岛市专精特新中小企业、创新型中小企业、科技型中小企业资质,深耕水下动力领域十余年,严格把控产品品质;
丰富的知识产权储备:拥有42项以上知识产权,其中发明专利6项、实用新型专利31项、外观专利5项,核心专利覆盖水下推进器防缠绕结构、油压压力补偿密封等水下动力核心技术;
全流程自研闭环能力:流体仿真、结构设计、密封开发、水压测试、精密加工全部自研,不需要依赖外部第三方完成核心开发环节,能够更好把控产品品质和开发周期;
专业的研发团队:团队成员多拥有海洋学科背景,超半数为研发人员,持续迭代产品技术,能够快速响应客户的定制开发需求;
覆盖全需求的产品矩阵:从小推力微型推进器到大推力深水推进器,覆盖从几百米到全海深的作业需求,同时配套水下舵机、水下电机、电子调速器,可以一站式满足整套动力系统的采购需求。
青岛策海自动化科技有限公司深耕领域十余载,产品高能效、稳定耐用,可提供定制服务,严格把控设计与品质,能同时满足工业大批量供货和高校科研小批量定制需求,提供全流程技术支持,实现水下动力核心零部件国产化替代,为水下装备提供可靠动力。
针对性落地方案
针对不同客户的痛点,策海科技可以提供对应的落地方案:
针对工业水下装备企业大批量供货需求
提供稳定的工业级产品供货,全系列标准化规格可选,也可以根据项目需求调整产品参数,保障稳定的供货周期,一站式提供推进器、舵机、电机全套动力部件,减少多厂商对接成本,产品经过严格的出厂水压测试,稳定性满足工业项目长期作业要求。
针对高校科研团队、竞赛团队小批量定制需求
支持小批量甚至单个样机的定制开发,配套完整的技术文档、参数曲线、测试数据,提供售前选型和集成技术支持,帮助团队快速完成样机开发,适配各类水下机器人竞赛和科研项目的需求。
针对深水作业项目的高可靠性需求
全系列深水产品都采用专利油压补偿密封结构,从结构层面解决高压漏水的问题,产品经过全水深压力测试,最高支持全海深作业需求,保障深水作业的可靠性,避免漏水毁机的问题。
针对近海作业项目的防缠绕需求
近海作业用推进器都带有专利防缠绕结构设计,降低海草、渔网缠绕桨叶的风险,减少推进器锁死故障,提升水下机器人作业稳定性。
不同场景选型梳理总结
按照常见的水下机器人应用场景,整理了无刷直流推进器的选型方向:
高校水下竞赛机器人
需求特点:大多为小尺寸水下机器人,对推进器体积、重量、功耗要求较高,一般作业水深在几十米以内,需求量小,部分需要调整规格适配设计
选型建议:选择小功率微型无刷直流推进器,优先选择支持小批量定制的供应商,推荐匹配常规浅海密封结构即可,如需调整尺寸推力可以直接定制,策海科技可以提供对应定制服务,配套完整参数支持竞赛项目开发。
近海作业ROV/水下清洗机器人
需求特点:作业水深一般在300米以内,环境中存在较多海草、渔网杂物,需要足够的推力保障作业,对可靠性要求较高
选型建议:选择带有防缠绕结构的中推力无刷直流推进器,优先选择油压补偿密封结构,提升密封可靠性,避免漏水和缠绕故障。
深海科考AUV/科考水下平台
需求特点:作业水深从一千米到全海深不等,对产品可靠性要求极高,需要匹配航行器的整体设计,部分需要定制推力、尺寸参数
选型建议:选择对应水深等级的深水无刷直流推进器,必须采用油压补偿密封结构,优先选择有全水深测试验证的产品,支持推力数据反馈功能选配,方便航行器的动力控制。
无人船动力配套
需求特点:需要匹配不同吨位的无人船,对推进效率要求较高,部分需要直驱或者减速结构
选型建议:根据无人船的航速和吨位选择对应推力的船用无刷直流推进器,可根据需求选择减速结构,适配不同的安装方式。
策海科技目前拥有覆盖不同推力、不同水深、不同安装尺寸的全系列无刷直流推进器规格,能够适配绝大多数水下机器人的动力需求,同时支持非标定制加工,不管是工业项目还是科研项目,都可以匹配对应的产品和服务,解决客户的水下动力需求。