[發明專利]新型推進結構的仿生蝠鲼水下機器人

有效

• 申請號: 201811072877.6
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN109229311B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 張世豪;雷富強;王文亮;韓鵬;陳明棟;趙斌
• 申請（專利權）人: 中船（浙江）海洋科技有限公司
• 主分類號: B63G8/00
• 分類號: B63G8/00;B63H1/30
• 代理公司: 寧波甬致專利代理有限公司 33228
• 代理人: 張楠

新型推進結構仿生蝠鲼水下機器人，包括頭部傳感氣艙室、攝像頭、回聲探測儀、側掃聲吶、陀螺儀、主體結構、電路控制盒、arduino電路控制板、電源、功率放大器、配重室、表面防水薄膜、推進翼、連接桿、翼型板、橫向控制步進電機、縱向控制步進電機和尾鰭，所述頭部傳感氣艙室內安裝攝像頭進行水下環境實時畫面傳輸和監測，回聲探測儀安裝氣艙室內發出聲波通過聲波傳回數據探測前方地形，側掃聲吶安裝在氣艙室內通過聲波全方位掃描傳輸周圍地形環境，氣艙室內的陀螺儀作為水平、垂直、俯仰、航向和角速度傳感器；本發明的優點：柔性軀體、實現容易、機動性高、在水下運行噪音低和適合海域、水域完成監測任務。

技術領域

本發明涉及一種新型推進結構的仿生蝠鲼水下機器人，主要是一種采用新型推進翼結構工作的仿生蝠鲼水下機器人，屬于仿生學以及水下航行器領域。

背景技術

隨著海洋仿生機器人的迅猛發展，越來越多的機器人應用于海洋探測與海洋監控。仿生機器人有兩個主要特點：1、通用性：能完成各種任務、擁有多種多樣功能的機器人；2、適應性：機器人對各種復雜環境的自適應能力。

仿生機器人是仿生學與機器人學交叉結合的產物，是利用生物系統結構、性狀、原理、行為以及相互作用的完美來啟發與指導機器人的研制。仿生機器人和其他機器人相比有合理的結構、強大的功能、較強的自然環境適應性。

本發明的目標是建立一個能適應實際環境并且能適用于水下環境探測的仿生蝠鲼機器人，該機器人能夠攜帶傳感器設備例如水下攝像機、回聲探測儀、側掃聲吶等等，實時的給控制人員提供水下的環境的具體信息。

魚的運動模式主要根據致動部位分為兩種：第一種是身體和尾鰭的致動模式，第二種是成對的胸鰭致動模式。大部分水下仿生機器人的研究關注點在身體和尾鰭的致動模式，胸鰭致動模式很少被提及，少數幾個仿生蝠鲼機器人的胸鰭結構都不能夠完整模仿出蝠鲼的運動狀態。本發明針對世界上對于胸鰭制動機器人的缺點，通過設計一種新型的翼型結構，成功的模仿出了蝠鲼在水中的運行狀態。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有柔性軀體、實現容易、機動性高、在水下運行噪音低和適合海域、水域進行監測任務的新型推進結構的仿生蝠鲼水下機器人。

本發明要解決的問題是現有的胸鰭制動機器人不能夠有效仿生蝠鲼運動導致的工作效率較低。

為實現本發明的目的，本發明采用的技術方案是：

新型推進結構的仿生蝠鲼水下機器人，包括頭部傳感器艙室、攝像頭、回聲探測儀、側掃聲吶、陀螺儀、主體結構、電路控制盒、arduino電路控制板、電源、功率放大器、配重室、表面防水薄膜、推進翼、連接桿、翼型板、橫向控制步進電機、縱向控制步進電機和尾鰭，所述頭部傳感器艙室內安裝攝像頭進行水下環境實時畫面傳輸和監測，回聲探測儀安裝器艙室內發出聲波通過聲波傳回數據探測前方地形，側掃聲吶安裝在器艙室內通過聲波全方位掃描傳輸周圍地形環境，器艙室內的陀螺儀作為水平、垂直、俯仰、航向和角速度傳感器。

主體結構上方采用螺栓和防水緊固膠連接，其下艙室內放置電路控制盒控制電路系統，電路系統內部通過arduino電路控制板進行控制，下艙室安裝電源提供動能，電源連接安裝功率放大器，將電源的功率轉換為按照輸入信號變化的電流。

主體結構上艙室為配重室，控制上升和下降，外層覆蓋表面防水薄膜防止有水進入主體內部。

推進翼和主體結構通過螺紋連接安裝進行推進，推進翼通過使用相互之間齒輪嚙合的連接桿將翼型板均勻插入連接并固定，連接桿之間使用萬向接頭相連接，翼型板上安裝橫向控制步進電機和縱向控制步進電機控制推進翼的前進后退、方向控制。

尾鰭配合陀螺儀控制整個機器人水下航行的平衡。

附圖說明

圖1為本發明推進結構的仿生蝠鲼水下機器人的立體圖；