[發明專利]一種水底掘進軟體機器人

有效

• 申請號: 201610114163.1
• 申請日: 2016-03-01
• 公開（公告）號: CN105735391B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 徐林森;劉效;施云高
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院;常州先進制造技術研究所
• 主分類號: E02F5/00
• 分類號: E02F5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，具體是一種水底掘進軟體機器人。

背景技術

海洋面積占地球總面積的71%，空間廣闊，資源豐富，是自然界主要的地理形態，也是人類生存支持系統的重要組成部分，對海洋的不斷探索促進了海洋裝備技術的發展。水底掘進技術可廣泛應用于海底資源勘探、石油工業、海底通訊等行業設備的錨固和系泊中，對設備的安全性和作業效率有著重要的影響。

水下自主機器人(AUV)廣泛應用于科考、國防和地質勘探等領域，有時AUV需要在洋流環境中定位，由于自身所帶能量有限，所以目前采取的方法是將AUV著陸在海底并使其不能上浮，這種方式具有安全隱患：可能使AUV陷入泥沼、被海洋植物纏住或由于應急體系的失敗而不能上浮。而一種低功耗、具備自掘進和自復位功能的機器人可使AUV在與海底保持安全距離的同時將其錨固于某一位置。

現有的海洋石油開采設備用的錨重量大，運輸和操作困難；而且必須通過人為干涉進行下錨、起錨，不能應用于超深水作業設備(如4000m超深水油井鉆探)的系泊，所以一種能夠獨立粘附和自動回收的小型機器人在石油工業具有極高的應用價值。

目前20m以下淺海區域的電纜必須通過潛水員手動掩埋，這種掩埋方式不但效率低(25m/天)而且成本極高。所以一種能夠固定在電纜上并自動錨固于海底的機器人對于淺水和沿海區域的電纜鋪設實現自動化具有重要意義。

由以上分析可以看出，海底資源勘探、石油工業、海底通訊等行業的設備亟需一種具備自掘進和自復位功能、低能耗、結構緊湊的機器人，以確保設備安全、降低作業能耗、實現作業自動化。

貝殼已經進化出高效、緊湊的水底掘進方法，它們的掘進機理為我們的仿生學設計提供了素材。雙殼類生物幾乎能夠在任何種類的顆粒底層存活，而且其掘進時所消耗的能量相對較小，所以引起了仿生機器人研究者的注意。蘇黎世大學的Germann等用電機-拉索拉動兩個3D打印的殼體開發了仿雙殼貝機器人，用以探索貝殼外形和掘進效率之間的關系。該系統只是論證了貝殼外形與掘進效率間的關系，并沒有設計出具有自行掘進功能的機器人。麻省理工學院的AmosG.Winter等人模擬竹蟶開發出了水底錨固機器人。該機器人采取氣動雙活塞和楔形機構實現機構的下探和殼體的橫向運動，利用一個半球形的探頭模擬竹蟶軟體足部下探功能，掘進到一定深度后實現錨固。但該機器人將竹蟶的軟體簡化為剛體，忽略了竹蟶軟體的變形在掘進過程中的作用，導致下探距離短；該機器人通過活塞驅動，需要將機器人通過活塞桿連接在設備上，在實際海洋作業時就需要很長的活塞桿，這也會設備的制造、運輸帶來困難；且探頭形狀固定，收縮時阻力大，掘進效率有待進一步提升。

發明內容

本發明的目的在于提供一種安全可靠、效率高的水底掘進軟體機器人，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種水底掘進軟體機器人，包括基座、楔形塊、殼體、聯接彈簧和軟體足部，所述殼體由兩瓣鏡像對稱的單片殼體通過聯接彈簧連接組成，所述殼體安裝在基座上，所述機器人軟體足部包括伸縮軟體和膨脹軟體，所述楔形塊連接在伸縮軟體上。

作為本發明再進一步的方案：所述楔形塊與殼體上的楔形相配合。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明安全可靠、降低了作業能耗、實現了作業自動化，具備自掘進和自復位功能，低能耗、結構緊湊，可用于海底資源勘探、石油工業、海底通訊等行業設備的錨固和系泊中，為保障設備的安全性和作業效率提供了新的手段和裝備。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為使用本發明時的掘進周期示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。