[發明專利]一種仿生水母機器人

有效

• 申請號: 202110002094.6
• 申請日: 2021-01-04
• 公開（公告）號: CN112810785B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 于清澤;蘇玉民;王博;李寧宇;王璐瑤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52;B63H1/30;B63H11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種仿生水母機器人，適用于水下潛伏、水下偵查、目標跟蹤、反潛等軍事用途，以及海洋生物研究、海底勘探等民用需求。該仿生水母機器人，包括頭部部分、傘體部分、以及能源部分。頭部部分包括硬質外殼、固定板、環境感知模塊、單片機、電源。傘體部分包括多節骨架機構、舵機、傘體彈性薄膜。該仿生水母機器人采用水母式游動方式時，通過傘體部分周期性收縮舒張進行游動，具有噪聲小、隱蔽性好、能耗低等優勢。此外，該仿生水母機器人采用控制部分、動力部分、能源部分三者分離式的設計。此設計方便對易損壞的傘體部分更換，能源部分的更換與安裝，以及控制系統的維護和程序修改。

技術領域

本發明涉及一種仿生水下機器人，尤其涉及一種仿生水母機器人，是一種通過傘體收縮舒張變形而進行運動的仿生水母機器人。

背景技術

中國海軍的航跡越來越遠，中國海軍的陣容也越來越強。針對目前的海上新格局，中國海軍也需要注入更加新鮮的血液。傳統的水下機器人通常使用螺旋槳作為主要動力設備，然而螺旋槳運行過程中會產生巨大的噪聲，從而很容易被水下監聽設備發現。此外，以螺旋槳為動力設備的水下機器人能耗大，很難實現長航時水下作業。

隨著水下機器人技術的發展，水下機器人為海洋生物的研究者帶來了極大的便利，也使得研究者們可以通過使用水下機器人對海洋生物進行更加深入的研究。然而使用傳統的水下機器人進行科學研究的時候，其會對水下生物造成驚擾，從而無法觀察到水下生物最真實的生活狀態。此為，高速運轉的螺旋槳很容易對水下生物造成傷害。

水下機器人對于考古研究也具有重要的意義。由于地殼變遷，有許多古老的國度沉入茫茫的大海，古老的文化也隨之埋入深海。此外，海底也存有各個時代的各類沉船，其中也蘊含著許多歷史的秘密。使用傳統水下機器人進行勘探的時候，容易造成對文物的損壞。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種仿生水母機器人，具有噪音小、隱蔽性好、能耗低等特點。

本發明的目的是這樣實現的：包括頭部部分、傘體部分、能源部分，頭部部分包括相互連接的外殼上部分和外殼下部分、固定板、單片機、環境感知模塊、電源一，環境感知模塊固定于固定板上，固定板安裝于外殼上部分，所述電源一安裝于外殼下部分的凹槽內，所述單片機安裝于硬質外殼下部分；傘體部分包括與外殼下部分下端連接的固定架、等間距設置在固定架圓周方向上的六個傘體骨架機構、設置在傘體骨架外側的彈性薄膜，每個傘體骨架機構包括設置在固定架上的舵機、三節骨架，相鄰骨架通過齒輪機構以及主軸進行連接；能源部分包括與外殼下部分連接的硬質外殼、從下方插入硬質外殼內的固定內殼、設置在固定內殼內的電源二。

本發明還包括這樣一些結構特征：

1.所述三節骨架分別為骨架A、骨架B和骨架C，骨架A通過中軸A設置在固定架上，中軸A上安裝有錐形齒輪A和齒輪B，齒輪B與舵機輸出端的齒輪A嚙合，骨架A設置在中軸A上并與齒輪B固連，骨架A中設置有主軸A，主軸A的一端設置有與錐形齒輪A嚙合的錐形齒輪B、另一端設置有錐形齒輪C，骨架A的下端設置有中軸B，中軸B上設置有與錐形齒輪C嚙合的錐形齒輪D、錐形齒輪E，骨架B設置在中軸B上并與錐形齒輪D固連，骨架B中還設置有主軸B，主軸B的一端設置有與錐形齒輪E嚙合的錐形齒輪F、另一端設置有錐形齒輪G，骨架B的下端設置有中軸C，中軸C上設置有與錐形齒輪G嚙合的錐形齒輪H，骨架C設置在中軸C上并與錐形齒輪H固連。

2.采用水母式游動方式時，三節骨架運動帶動彈性薄膜運動以及變形，彈性薄膜變形使得仿生水母傘體部分的內腔體積增大，促使外界的流體順利從傘體下端進入腔體內部，實現仿生水母吸水的過程，改變舵機轉動方向，使得仿生水母傘體部分內腔體積縮小，促使流體從傘體下端噴出，實現仿生水母的噴水過程，為仿生水母機器人提供向前運動的動力，實現水母式游動。