本發(fā)明涉及機器人技術領域,尤其涉及一種水母機器人。
背景技術:
隨著海洋保護與水下偵查的需要,水下機器人越來越受到人們的重視,這些機器人將在水中偵查,監(jiān)視艦船和潛水艇,探測化學溢出物,以及監(jiān)測魚類遷徙情況等方面大顯身手。水母是一種理想的無脊椎動物,依靠肌肉纖維控制內腔的收縮和擴張來吸入和噴出水流,由此產生推力使水母沿身體軸向方向運動。目前在國內外已經作為仿生對象受到較高的重視。但是目前的仿水母機器人游動穩(wěn)定性差、方向不易控制。因此,需要一種新的技術方案以解決上述問題。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術中所存在的技術問題,從而提供一種游動速度快、穩(wěn)定性好、運行姿態(tài)控制簡單方便的水母機器人。
本發(fā)明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:
本發(fā)明提供一種水母機器人,其包括:
上腔室,包括外殼體、內殼體和封板,所述內殼體設置在所述外殼體的內部,所述外殼體和內殼體的底部通過所述封板密封連接,且所述外殼體、內殼體和封板之間圍合成第一封閉腔,所述內殼體的內部與封板之間圍合成第二封閉腔,其中,所述外殼體上設有第一進水機構,所述第一進水機構用于將外部的水周期性地輸入到所述第一封閉腔中,所述內殼體上還設有第二進水機構,所述第二進水機構用于將所述第一封閉腔中的水輸入到第二封閉腔中;
下腔室,包括筒體,所述筒體的頂部與所述封板的下表面密封連接,所述筒體內左右兩側對稱的設有左增壓腔和右增壓腔,所述左增壓腔和右增壓腔內設有增壓器,且所述左增壓腔和右增壓腔均與所述第二封閉腔相連通;
驅動機構,安裝在所述下腔室中心位置處,所述驅動機構與所述第一進水機構相連接,并用于驅動所述第一進水機構往復動作;
左噴水機構和右噴水機構,設置在所述下腔室的底部,所述左噴水機構和右噴水機構分別與所述左增壓腔和右增壓腔相連接,并分別用于將左增壓腔和右增壓腔中的壓力水噴出至外部。
進一步地,所述第一進水機構包括多個運動板和多個第一進水口,所述第一進水口開設在所述外殼體上,所述運動板與所述第一進水口一一對應,所述驅動機構用于驅動所述運動板打開或關閉所述第一進水口。
進一步地,所述驅動機構包括動力源、豎桿、多個連桿和圓盤,所述圓盤的上表面設有多個鉸接座,所述連桿與所述鉸接座一一對應,且所述連桿的一端與所述鉸接座相鉸接,其另一端與所述運動板相連接,所述豎桿的底部與所述動力源相連接,所述豎桿的頂部穿過所述封板后伸入到所述第二封閉腔中,并與所述圓盤的下表面相連接,其中,所述動力源用于驅動所述豎桿上下往復移動。
進一步地,所述封板和圓盤的下表面之間還設有一彈簧,所述彈簧穿設在所述豎桿上。
進一步地,所述動力源包括蓄電池、電機、基座和凸輪,所述凸輪設置在所述基座上,并與所述基座旋轉連接,所述蓄電池與所述電機相連接,所述電機用于驅動所述凸輪旋轉,其中,所述凸輪的外圓周上還設有一滑槽,所述豎桿的底部與所述滑槽的底部相接觸。
進一步地,所述筒體的內部設有一隔板,所述隔板將所述筒體的內部分割成左增壓腔、右增壓腔、前蓄電池放置室、后蓄電池放置室和中心位置處的驅動機構安裝室,所述蓄電池分別放置在所述前蓄電池放置室和后蓄電池放置室中,所述基座和電機均固定在所述驅動機構安裝室內。
進一步地,所述第二進水機構包括多個第二進水口,所述第二進水口間隔地開設在所述內殼體的圓周方向上,所述連桿的另一端穿過所述第二進水口后與所述運動板相連接。
進一步地,位于所述第二封閉腔中的封板上還設有兩個漏水孔,所述左增壓腔和右增壓腔分別通過所述漏水孔與所述第二封閉腔相連通,其中,所述漏水孔上還設有單向閥。
進一步地,所述左噴水機構和右噴水機構的結構完全相同,所述左噴水機構包括噴水管、多個噴水支管和多個噴水葉片,所述噴水支管和噴水葉片一一對應,所述噴水管的上端與所述左增壓腔相連通,其下端經所述噴水支管與所述噴水葉片的上部相連接,所述噴水葉片的底部設有多個噴水口。
進一步地,所述外殼體的頂部還設有一頂球,所述頂球內設有一處理器和一掃描成像聲納,所述處理器分別與所述電機、增壓器和掃描成像聲納相連接,且所述處理器還與一外部的遠程控制器相連接。
本發(fā)明的有益效果在于:通過第一進水機構將外部的水周期性地輸入到第一封閉腔中,第二進水機構將第一封閉腔中的水再輸入到第二封閉腔中,接著讓水從第二封閉腔中流入到筒體內的左增壓腔和右增壓腔中進行加壓,加壓后的水從左噴水機構和右噴水機構中分別噴出,作為水母機器人前進的動力,其不僅游動速度快,而且穩(wěn)定性好,同時,通過單獨調節(jié)左增壓腔或右增壓腔中的水壓,即可改變水母機器人的前進方向和角度,從而使機器人的運行姿態(tài)控制更加簡單方便。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發(fā)明的水母機器人的結構示意圖;
圖2是本發(fā)明的水母機器人的運動板打開時的結構示意圖;
圖3是本發(fā)明的水母機器人的剖視圖;
圖4是本發(fā)明的水母機器人的驅動機構的結構示意圖;
圖5是本發(fā)明的水母機器人的內殼體的俯視圖;
圖6是本發(fā)明的水母機器人的左噴水機構或右噴水機構的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細闡述,以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領域技術人員理解,從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
參閱圖1-3所示,本發(fā)明的水母機器人,其包括:
上腔室1,包括外殼體11、內殼體12和封板13,內殼體12設置在外殼體11的內部,外殼體11和內殼體12的底部通過封板13密封連接,且外殼體11、內殼體12和封板13之間圍合成第一封閉腔14,內殼體12的內部與封板13之間圍合成第二封閉腔15,其中,外殼體11上設有第一進水機構16,第一進水機構16用于將外部的水周期性地輸入到第一封閉腔14中,內殼體12上還設有第二進水機構17,第二進水機構17用于將第一封閉腔14中的水輸入到第二封閉腔中15;
下腔室2,包括筒體21,筒體21的頂部與封板13的下表面密封連接,筒體21內設有左增壓腔22和右增壓腔23,左增壓腔22和右增壓腔23內設有增壓器24,且左增壓腔22和右增壓腔23均與第二封閉腔15相連通;增壓器24主要用于對左增壓腔22和右增壓腔23中的水進行增壓形成壓力水。
驅動機構3,安裝在下腔室2的中心位置處,驅動機構3與第一進水機構16相連接,并用于驅動第一進水機構16往復動作;
左噴水機構4和右噴水機構5,設置在下腔室2的底部,左噴水機構4和右噴水機構5分別與左增壓腔22和右增壓腔23相連接,并分別用于將左增壓腔22和右增壓腔23中的壓力水噴出至外部。
本發(fā)明通過第一進水機構16將外部的水周期性地輸入到第一封閉腔14中,第二進水機構17將第一封閉腔14中的水再輸入到第二封閉腔15中,接著讓水從第二封閉腔15中流入到筒體21內的左增壓腔22和右增壓腔23中進行加壓,加壓后的水從左噴水機構4和右噴水機構5中分別噴出,作為水母機器人前進的動力,其不僅游動速度快,而且穩(wěn)定性好,同時,通過單獨調節(jié)左增壓腔22或右增壓腔23中的水壓,即可改變水母機器人的前進方向和角度,從而使機器人的運行姿態(tài)控制更加簡單方便。
具體地,第一進水機構16包括多個運動板161和多個第一進水口162,第一進水口162開設在外殼體11上,運動板161與第一進水口162一一對應,驅動機構3用于驅動運動板161打開或關閉第一進水口162。本發(fā)明中,為了在進水過程中,能使水母機器人受到水的壓力保持均衡,避免對運行方向和角度產生影響,多個運動板161沿外殼體11的外圓周方向上等間隔分布。而為了減小水的阻力和均衡運動過程中受力狀態(tài),本實施例中的外殼體11和內殼體12的形狀優(yōu)選為半球體,當然,在其他應用場合下,外殼體11和內殼體12的形狀也可以為圓錐型等其他形狀。
參閱圖3和4所示,驅動機構3包括動力源31、豎桿32、多個連桿33和圓盤34,圓盤34的上表面設有多個鉸接座35,連桿33與鉸接座35一一對應,且連桿33的一端與鉸接座35相鉸接,其另一端與運動板161相連接,豎桿32的底部與動力源31相連接,豎桿32的頂部穿過封板13后伸入到第二封閉腔15中,并與圓盤34的下表面相連接,其中,動力源31用于驅動豎桿32上下往復移動。本發(fā)明中,豎桿32穿過封板13,使封板13對豎桿32的移動方向起到一定的導向和限位作用。具體地,通過動力源31驅動豎桿32上下往復移動,帶動豎桿32和圓盤34上下移動,從而使連桿33帶動運動板161伸出(或縮回),打開(或關閉)第一進水口162,實現(xiàn)周期性的將外部的水輸入到第一封閉腔14中。
較佳的,封板13和圓盤34的下表面之間還設有一彈簧36,彈簧36穿設在豎桿32上。在圓盤34上下移動的過程中,彈簧36可以起到有效的緩沖作用,從而對連桿33和運動板161進行緩沖保護,提高連桿33和運動板161的使用壽命。
本發(fā)明實施例中的動力源31包括蓄電池311、電機312、基座313和凸輪314,凸輪314設置在基座313上,并與基座313旋轉連接,蓄電池311與電機312相連接,電機312用于驅動凸輪314旋轉,蓄電池311主要用于給電機312進行供電,電機312旋轉帶動凸輪314旋轉,從而使豎桿32沿著凸輪314的外形軌跡進行周期性的上下往復移動。其中,為了防止豎桿32滑落到凸輪314的外部,凸輪314的外圓周上還設有一滑槽315,豎桿32的底部與滑槽315的底部相接觸。
參閱圖3-5所示,第二進水機構17包括多個第二進水口171,第二進水口171間隔地開設在內殼體12的圓周方向上,連桿33的另一端穿過第二進水口171后與運動板161相連接。第二進水口171不僅用于將第一封閉腔14中的水輸入到第二封閉腔15中,而且還可以對連桿33的位置進行限位。
具體地,筒體21的內部設有一隔板25,隔板25將筒體21的內部分割成左增壓腔22、右增壓腔23、前蓄電池放置室26、后蓄電池放置室27和中心位置處的驅動機構安裝室28,蓄電池311分別放置在前蓄電池放置室26和后蓄電池放置室27中,蓄電池311可以起到配重的作用,調節(jié)水母的前后平衡?;?13和電機312均固定在驅動機構安裝室28內。
本發(fā)明中,位于第二封閉腔15中的封板13上還設有兩個漏水孔18,左增壓腔22和右增壓腔23分別通過漏水孔18與第二封閉腔15相連通,其中,漏水孔18上還設有單向閥19。在左增壓腔22和右增壓腔23進行增壓時,通過設置單向閥19防止水反流至第二密封腔15中,從而保證了增壓過程的順利進行。
參閱圖6所示,左噴水機構4和右噴水機構5的結構完全相同,左噴水機構4包括噴水管41、多個噴水支管42和多個噴水葉片43,噴水支管42和噴水葉片43一一對應,噴水管41的上端與左增壓腔22相連通,其下端經噴水支管42與噴水葉片43的上部相連接,噴水葉片43的底部設有多個噴水口44。左增壓腔22中的壓力水依次經噴水管41和噴水支管42進入到噴水葉片43中,通過噴水葉片43底部的噴水口44將壓力水排出到外部,從而產生水母機器人前進的動力。通過設置噴水葉片43,不僅可以使壓力水的排出更加均勻,提高水母機器人運行過程中的穩(wěn)定性,而且仿行設計的噴水葉片43還能起到穩(wěn)流作用,防止水母機器人的側翻和偏向。而右噴水機構5的作業(yè)原理與之相同,此處不再贅述。
本發(fā)明實施例中,為了方便操作人員進行外部的遠程控制,外殼體11的頂部還設有一頂球110,頂球110內設有一處理器111和一掃描成像聲納112,處理器111分別與電機312、增壓器24和掃描成像聲納112相連接,且處理器111還與一外部的遠程控制器相連接。處理器111主要用于控制電機312轉速來改變第一進水機構16的進水速度,處理器111還用于控制增壓腔24調節(jié)水壓來改變水母機器人的前進速度或進行轉彎操作,以及處理器111還用于控制掃描成像聲納12采集高清視頻、圖片的拍攝和相關數(shù)據(jù)的傳輸,本發(fā)明中頂球110還可以設置其他的數(shù)據(jù)采集設備,如:壓力檢測設備、光線檢測設備等,方便進行水下偵查。
本發(fā)明的工作原理為:
將水母機器人放到水面上,蓄電池311提供電能帶動電機312運轉,電動機312再帶動凸輪314轉動,凸輪314通過豎桿32將力傳遞給了圓盤34,圓盤34的上下運動帶動了連桿33的上下運動,從而帶動了運動板161的伸出或縮回運動,進而開啟或閉合第一進水口162,而在第一進水口162開啟時便可將水擠進第一封閉腔14,然后經第二進水口171進入到第二封閉腔15,第二封閉腔15中的水經漏水孔18進入到左增壓腔22和右增壓腔23中,最終通過增壓器24將左增壓腔22和右增壓腔23中的水加壓后擠進左噴水機構4和右噴水機構5的噴水管41中,通過噴水葉片43的噴水口44噴水來實現(xiàn)機器人的前進,通過掃描成像聲納112對水下進行視頻和圖片的拍攝。岸上的操作人員還可以通過掃描成像聲納112傳輸回來的視頻、圖片等對所需信息進行篩選,并通過遠程控制器來控制處理器110,從而對機器人的姿態(tài)進行調整(當左增壓腔22和右增壓腔23的水壓同時增大時便可加速,同時減小時便可減速;而當左增壓腔22的水壓大于右增壓腔23的水壓,便可實現(xiàn)右轉彎;反之則可實現(xiàn)左轉彎)。
以上,僅為本發(fā)明的具體實施方式,但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此,任何不經過創(chuàng)造性勞動想到的變化或替換,都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此,本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書所限定的保護范圍為準。