[發(fā)明專利]一種基于射流推進的仿生扇貝機器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811042721.3
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN108860530B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張世武;王馭陌;王二龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52;B63H11/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明;顧煒

本發(fā)明公開了一種基于射流推進的仿生扇貝機器人，包括外殼、外殼連接件、電機、彈簧、柔性薄板、相應(yīng)電路模塊；兩個外殼由外殼連接件用銷釘連接，并可繞銷釘自由轉(zhuǎn)動；外殼連接件上固定有電機；電機前端安有轉(zhuǎn)臂；轉(zhuǎn)臂的兩端設(shè)有軸承；外殼的內(nèi)部設(shè)有光滑凸臺、轉(zhuǎn)向裝置、彈簧固定件和柔性薄板固定板；光滑凸臺由臺身和臺蓋組成，內(nèi)部有較大空間，用于放置相應(yīng)電路模塊；轉(zhuǎn)向裝置由驅(qū)動器和阻擋裝置組成；彈簧固定件的中心設(shè)有通孔，彈簧的兩端可穿過通孔并被固定在彈簧固定件上。本發(fā)明能有效提高射流推進的效率和連續(xù)性，并大幅提升射流推進的轉(zhuǎn)向能力等游動性能，可輕松實現(xiàn)零轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)向，并具有低噪音、小擾動以及高隱身的特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種水下仿生機器人，具體涉及一種基于射流推進的仿生扇貝機器人。

背景技術(shù)

在海洋探測和開采的各種技術(shù)中，水下仿生機器人是其中最為重要的組成部分之一。它們在水質(zhì)檢測、水下資源勘探、海底火山監(jiān)測、水下搜救以及軍事領(lǐng)域中都有著非常重要的應(yīng)用前景。水下仿生機器人主要分為身體尾鰭推進式、中央鰭對鰭推進式和射流式三大類。傳統(tǒng)的射流式由于運動連續(xù)性差、運動效率低、轉(zhuǎn)向能力弱而無法取得非常好的運動效果。扇貝是一種非常獨特的水生生物，擁有一種很特殊的噴流推進形式。傳統(tǒng)的噴流推進形式比如頭足類生物或其他貝類均是從一端吸水再從同一端噴水，因此限制了運動連續(xù)性。而扇貝從前端吸水后會從尾端噴水，極大提高了運動連續(xù)性與運動效率。而尾端兩側(cè)的兩個射流口形成的不對稱射流又可以讓扇貝實現(xiàn)甚至是零轉(zhuǎn)彎半徑的自由轉(zhuǎn)向。以扇貝為仿生對象而成功研制的仿生扇貝機器人克服了傳統(tǒng)射流推進的幾大弊端，成功提高了射流式機器人的運動連續(xù)性、運動效率與轉(zhuǎn)向能力，可輕松實現(xiàn)零轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)向，并具有低噪音、小擾動以及高隱身的特性，為水下仿生機器人提供了全新的思路，對射流這種推進形式的研究亦具有重要的意義。在軍事、海底設(shè)施維護、水產(chǎn)養(yǎng)殖、考古尋寶、攝影、VR體驗等諸多方面均有著非常豐富的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了提供一種全新的射流推進機器人的形式，并解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提高了射流式機器人的運動連續(xù)性、運動效率與轉(zhuǎn)向能力，可輕松實現(xiàn)零轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)向，并具有低噪音、小擾動以及高隱身的特性，為水下仿生機器人提供了全新的思路，對射流這種推進形式的研究亦具有重要的意義，在軍事、海底設(shè)施維護、水產(chǎn)養(yǎng)殖、考古尋寶、攝影、VR體驗等諸多方面均有著非常豐富的應(yīng)用前景。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種基于射流推進的仿生扇貝機器人，包括外殼、外殼連接件、電機、彈簧、柔性薄板、相應(yīng)電路模塊；兩個外殼由外殼連接件用銷釘連接，并可繞銷釘自由轉(zhuǎn)動；外殼連接件上固定有電機；電機前端安有轉(zhuǎn)臂；轉(zhuǎn)臂的兩端設(shè)有軸承；外殼的內(nèi)部設(shè)有光滑凸臺、轉(zhuǎn)向裝置、彈簧固定件和柔性薄板固定板；光滑凸臺由臺身和臺蓋組成，內(nèi)部有較大空間，用于放置相應(yīng)電路模塊；彈簧固定件的中心設(shè)有通孔，彈簧的兩端可穿過通孔并被固定在彈簧固定件上；柔性薄板固定在柔性薄板固定板上；相應(yīng)電路模塊包括電路板、電源及控制模塊，用于控制機器人的啟停、前進速度與轉(zhuǎn)向。

其中，外殼連接件的尾部的上下兩端均設(shè)有通孔，兩個外殼的尾部也設(shè)有同樣尺寸的通孔，可用銷釘將外殼與外殼連接件連接起來，并且外殼可繞銷釘自由轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)開合運動。

其中，外殼連接件的前部設(shè)有環(huán)狀套筒結(jié)構(gòu)，電機剛好可以放置在套筒內(nèi)并被固定。

其中，電機在工作過程中帶動轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)，當轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)到特定位置時，轉(zhuǎn)臂兩端設(shè)置的軸承會與光滑凸臺的臺蓋接觸，隨著轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)，光滑凸臺被軸承撐開，兩個貝殼也隨即被打開。

其中，光滑凸臺由臺身與臺蓋組成，臺蓋與臺身過盈配合，便于臺蓋的安裝與拆卸。

其中，蓋上臺蓋后，光滑凸臺內(nèi)部有較大的相對封閉的空間，相應(yīng)電路模塊放置在其中。

其中，光滑凸臺的臺身設(shè)有數(shù)個通孔，便于電路模塊的線路與電機和轉(zhuǎn)向模塊的聯(lián)接。