[實(shí)用新型]一種微型仿生水下機(jī)器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202023179035.6
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN214383408U
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡林江;熊飛;馬澤利;蔡岸;張湖川
• 申請（專利權(quán)）人: 諾非（北京）技術(shù)有限公司
• 主分類號: B63H1/36
• 分類號: B63H1/36;B63C11/52
• 代理公司: 北京眾元弘策知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11462
• 代理人: 白元群

一種微型仿生水下機(jī)器人，包括機(jī)身，以及至少一個(gè)與所述機(jī)身配合驅(qū)動(dòng)的擺動(dòng)件，所述機(jī)身包括外殼，所述外殼具備防水結(jié)構(gòu)，所述外殼內(nèi)部包括電磁驅(qū)動(dòng)裝置，所述擺動(dòng)件在所述防水結(jié)構(gòu)的外部與所述外殼活動(dòng)連接，所述擺動(dòng)件能夠響應(yīng)于所述電磁驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及自主水下機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種由電磁驅(qū)動(dòng)的微型仿生水下機(jī)器人。

背景技術(shù)

自主水下機(jī)器人(AutonomousUnderwater Vehicle，AUV)已經(jīng)成為了人類進(jìn)行水下研究和探索的重要平臺。AUV大多具有類似魚雷的水動(dòng)力學(xué)外形，采用螺旋槳推進(jìn)器來產(chǎn)生推進(jìn)力，利用多個(gè)控制面進(jìn)行機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。采用這種設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的AUV存在著推進(jìn)效率低，機(jī)動(dòng)性能差，對環(huán)境擾動(dòng)大等缺點(diǎn)，因此極大地限制了AUV在狹窄，復(fù)雜和動(dòng)態(tài)環(huán)境中的應(yīng)用。與人造水下潛器相比，魚類和鯨豚類等海洋生物經(jīng)過億萬年的自然選擇和環(huán)境適應(yīng)，進(jìn)化出了集推進(jìn)和機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)于一體的推進(jìn)機(jī)制，獲得了非凡的水中運(yùn)動(dòng)能力，其游動(dòng)的高效率，高機(jī)動(dòng)性以及良好的隱蔽性都是AUV所無法企及的。隨著人類對魚類游動(dòng)機(jī)理認(rèn)識的不斷深入和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，近年來一種采用仿生推進(jìn)機(jī)制的水下潛器應(yīng)運(yùn)而生。

機(jī)器魚是一種利用魚類游動(dòng)機(jī)理實(shí)現(xiàn)推進(jìn)的水下潛器，大多采用柔軟的身體和擺動(dòng)的尾鰭來產(chǎn)生推進(jìn)力，如美國麻省理工學(xué)院的第一條機(jī)器魚“Robotuna”和后來的“RoboPike”，美國Draper實(shí)驗(yàn)室的采用渦控制實(shí)現(xiàn)推進(jìn)的自主水下機(jī)器人“VCUUV”，日本運(yùn)輸省船舶技術(shù)研究所的系列機(jī)器魚，日本名古屋大學(xué)采用形狀記憶合金推進(jìn)的微型波動(dòng)式水下機(jī)器人以及英國Essex大學(xué)開發(fā)的各種機(jī)器魚。為了實(shí)現(xiàn)防水密封，機(jī)器魚大多采用整體密封方式，即以防水蒙皮包裹柔性尾部，并用密封膠粘接在剛性頭部上的方式。整體密封方式可在一定程度上實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚的防水密封，但是具有密封性能差，游動(dòng)效率低，上升下潛困難等缺點(diǎn)，嚴(yán)重地限制了機(jī)器魚推進(jìn)性能的提高。另外，以往的機(jī)器魚都采用單一的尾鰭實(shí)現(xiàn)推進(jìn)和轉(zhuǎn)彎，然而自然界中的魚類除了尾鰭，還具有胸鰭，背鰭，臀鰭，腹鰭等，它們在魚類的推進(jìn)，轉(zhuǎn)彎，維持平衡，上升下潛，減速制動(dòng)等方面起著重要的作用，研究各類魚鰭的結(jié)構(gòu)和功能，并采用人工的手段模擬復(fù)現(xiàn)魚鰭的運(yùn)動(dòng)將大幅提高機(jī)器魚的游動(dòng)性能。以上兩個(gè)方面是機(jī)器魚投入實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)難題，靈活可靠的防水密封方式以及運(yùn)動(dòng)自如的仿魚鰭機(jī)構(gòu)在仿生機(jī)器魚領(lǐng)域仍是空白，有待開發(fā)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于，提供用于水中的電磁仿生擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，并簡化制造難度與制造成本、操作靈活、運(yùn)行方便。

本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案為：

一種微型仿生水下機(jī)器人，其特征在于，包括機(jī)身，以及至少一個(gè)與所述機(jī)身配合驅(qū)動(dòng)的擺動(dòng)件，所述機(jī)身包括外殼，所述外殼具備防水結(jié)構(gòu)，所述外殼內(nèi)部包括電磁驅(qū)動(dòng)裝置，所述擺動(dòng)件在所述防水結(jié)構(gòu)的外部與所述殼體活動(dòng)連接，所述擺動(dòng)件能夠響應(yīng)于所述電磁驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)。

可選地，所述外殼上具有至少一個(gè)容納所述擺動(dòng)件的空腔結(jié)構(gòu)，所述擺動(dòng)件包括擺動(dòng)件本體和致動(dòng)部，所述致動(dòng)部活動(dòng)連接于所述空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)具有磁場，空腔結(jié)構(gòu)的外形與所述磁場共同限制所述致動(dòng)部的活動(dòng)范圍。

可選地，所述擺動(dòng)件的所述致動(dòng)部的永磁體為圓柱形徑向磁鐵。

可選地，所述空腔結(jié)構(gòu)具備將圓柱形結(jié)構(gòu)橫向插入的開口，并在空腔內(nèi)形成供圓柱形結(jié)構(gòu)由橫向轉(zhuǎn)動(dòng)至豎直的空間。

可選地，所述機(jī)身底部包括多個(gè)電子觸點(diǎn)，所述電子觸點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)入水檢測，并在所述微型仿生水下機(jī)器人入水后自動(dòng)打開電源。

可選地，所述電磁驅(qū)動(dòng)裝置包括電池、電路板、固定支架以及至少一個(gè)電磁感應(yīng)線圈和至少兩個(gè)永磁體。

可選地，所述固定支架包括電磁感應(yīng)線圈安裝部、永磁體安裝部、電路板安裝部、充電模塊安裝部、電池安裝部。

可選地，所述電磁感應(yīng)線圈、永磁體、電路板、充電模塊、電池采用卡接的方式安裝于所述固定支架對應(yīng)的位置。