[發明專利]一種采集海床科學信息的仿生水下足式機器人

有效

• 申請號: 202011189959.6
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112339952B
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 杜付鑫;許延杰;李貽斌;陳子霄;秦川界;羅皓麒;王鴻輝;李文軒;類延強;王建軍;張濤
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52;B63G8/24;B62D57/032;G01N1/10
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發明提供一種直接在海床上移動的水下機器人，包括主體部分、泥沙采集裝置、六條腿結構和六個足部結構；主體部分包括主體框架、模塊化浮力塊、視覺系統和照明裝置；所述的模塊化浮力塊固定在主體框架頂部，視覺系統和照明裝置設置在主體框架內；所述的六條腿結構固定在主體部分的兩側，每側設置三條，兩側的腿結構對稱設置，在每條腿結構的底部設有足部結構；所述的泥沙采集裝置固定在主體部分，用于泥沙采集。

技術領域

本公開總體上涉及仿生水下機器人領域，特別地涉及一種在海床上穩定運動行進的基于串聯彈性驅動器的足式水下機器人。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

近年來，機器人被應用于數個領域，機器人也可以用來研究自然，也是收集那些難以獲得的科學數據的珍貴工具。其中水下機器人在海洋探索領域變得越來越受歡迎，其設計要求為有能力承受惡劣的環境、到達偏遠的地方、并且可以由人自主的操作。

目前現存的大多數水下機器人是通過推進器在水中移動，使機器人懸浮在某個位置上，同時執行定位和操縱算法，此方式計算量大、受到海流的干擾且受到建模和識別不確定性的影響，故它們在與環境互動時存在固有的局限性，為了簡化與環境的相互作用，傾向于著陸，然而，不是所有的海底類型都適合著陸，推進器產生的湍流會卷起海底的泥沙，而導致能見度降低。這已經在相關研究中得到證實。

發明內容

本公開為了解決上述問題，提出了一種水下使用的仿生機器人，該仿生機器人能夠在海底保持良好的工作空間、移動性和動態穩定性，使其在海底環境進行泥沙取樣的水下作業。

根據一些實施例，本公開采用如下技術方案：

一種水下使用的仿生機器人，包括主體部分、泥沙采集裝置、六條腿結構和六個足部結構；

主體部分包括主體框架、模塊化浮力塊、視覺系統和照明裝置；所述的模塊化浮力塊固定在主體框架頂部，視覺系統和照明裝置設置在主體框架內；

所述的六條腿結構固定在主體部分的兩側，每側設置三條，兩側的腿結構對稱設置，在每條腿結構的底部設有足部結構；

所述的泥沙采集裝置固定在主體部分，用于泥沙采集。

根據本公開的另一方面，所述的模塊化浮力塊用插銷固定安裝在主體的主體框架上，視覺系統和照明裝置用固定圈固定在主體鋼架上。視覺系統被密封罐包裹。

根據本公開的另一方面，每條腿結構包括第一伺服電機、第二伺服單機、第三伺服電機、SEA彈簧驅動器、脛骨、股骨；所述的第一伺服電機固定在所述的主體框架的側面，驅動一個連接件轉動，在所述的連接件與第二伺服電機相連，所述的第二伺服電機驅動股骨轉動，股骨通過SEA彈簧驅動器與脛骨相連，所述的第三伺服電機驅動SEA彈簧驅動器。

作為進一步的技術方案，所述的SEA彈簧驅動器包括外殼，第一擋塊、第二擋塊、彈簧、圓環導軌、軸承；

所述的SEA彈簧驅動器包括外殼、第一擋塊、第二擋塊、彈簧、圓環導軌、軸承；外殼為一個空心圓盤，在圓盤的中心設有一個軸；第一擋塊位于外殼內，且第一擋塊的中心通過軸承套裝在所述軸上，第一擋塊包括多個掃臂；多個第二擋塊沿外殼的環形方向固定外殼內壁上，且多個第二擋塊間隔分布在相鄰的掃臂之間；圓環導軌位于外殼內且穿過所有的掃臂和第二擋塊，在相鄰的掃臂和第二擋塊之間的圓環導軌段上套裝有彈簧。

作為進一步的技術方案，所述的第三伺服電機的軸端與位于外殼中心軸相連。