水母式仿生機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及的是一種水下機(jī)器人，具體地說是在指定區(qū)域的海面進(jìn)行作業(yè)的水下機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代智能水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle-AUV)續(xù)航能力弱，對自帶能源的需求較高，無法實現(xiàn)對一區(qū)域長時間的定點布控。且許多AUV依靠螺旋槳推進(jìn)，噪聲較大，易驚擾魚群暴漏目標(biāo)，隱蔽性較差。
[0003]目前水母式仿生機(jī)器人僅僅在外形和運動方式上仿照水母設(shè)計，其作業(yè)時間和作業(yè)負(fù)載均不能滿足工程應(yīng)用的要求。
[0004]公開日為2013年9月4日、公開號為CN1032734A、名稱為“仿水母機(jī)器人及其控制方法”的專利申請，該機(jī)器人通過彈性拉桿帶動柔性半球形外殼排水推進(jìn)，外殼收縮與拉伸時阻力較大，推進(jìn)效率低，該機(jī)器人通過尾鰭控制，不具備浮力調(diào)節(jié)能力，只能隨水流漂浮，沒有對外界流向進(jìn)行判斷的裝置。
[0005]公開日為2014年12月3日、公開號為CN104176219A、名稱為“一種并聯(lián)機(jī)械手臂驅(qū)動的仿生水母機(jī)器人”的專利申請，該機(jī)器人采用并聯(lián)手臂推進(jìn)。該機(jī)器人沒有浮力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和操縱裝置，無法實現(xiàn)靈活的上浮、下潛和搖首運動，同時該機(jī)器人沒有潮流判斷和利用能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的在于提供自主推進(jìn)到洋流位置并繼續(xù)依靠洋流推進(jìn)，在靠近作業(yè)區(qū)域后依靠水母式推進(jìn)器進(jìn)行微調(diào)，到達(dá)指定區(qū)域后通過調(diào)節(jié)自身重量上浮到水面的水母式仿生機(jī)器人。
[0007]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0008]本實用新型水母式仿生機(jī)器人，其特征是:包括殼體、運動系統(tǒng)、潮流方向判斷系統(tǒng)，殼體通過隔板隔成前方的前置水艙以及后方的發(fā)電艙，運動系統(tǒng)包括電源、減速電機(jī)、曲柄滑桿機(jī)構(gòu)、水母式推進(jìn)器葉片、舵機(jī)、舵，舵機(jī)位于前置水艙里，舵位于前置水艙外，舵機(jī)通過舵桿連接舵，電源、減速電機(jī)位于發(fā)電艙里，曲柄滑桿機(jī)構(gòu)包括曲柄、連桿、滑桿、第一搖桿、第二搖桿，減速電機(jī)同時連接電源和曲柄，曲柄與連桿相連，連桿與滑桿相連，滑桿分別與第一搖桿和第二搖桿相連，所述的水母式推進(jìn)器葉片包括結(jié)構(gòu)相同的第一推進(jìn)器葉片和第二推進(jìn)器葉片，第一推進(jìn)器葉片包括第一小葉片和第二小葉片，第一小葉片和第二小葉片之間通過銷結(jié)機(jī)構(gòu)相連，第一搖桿通過第一推進(jìn)器葉片的銷結(jié)機(jī)構(gòu)連接第一推進(jìn)器葉片，第二搖桿通過第二推進(jìn)器葉片的銷結(jié)機(jī)構(gòu)連接第二推進(jìn)器葉片，第一推進(jìn)器葉片和第二推進(jìn)器葉片安裝在發(fā)電艙的尾部，曲柄、連桿位于發(fā)電艙里，滑桿伸出至發(fā)電艙外部，潮流方向判斷系統(tǒng)包括進(jìn)水艙、導(dǎo)管、葉輪殼、葉輪、排水管，葉輪安裝在葉輪殼里，進(jìn)水艙通過導(dǎo)管連通葉輪殼，葉輪殼位于發(fā)電艙里，導(dǎo)管一部分位于前置水艙里，其余部分位于發(fā)電艙里，進(jìn)水艙前端伸出至前置水艙外并設(shè)置有艙門，排水管連通葉輪殼并伸出至發(fā)電艙外。
[0009]本實用新型還可以包括:
[0010]1、還包括發(fā)電機(jī)和GPS定位系統(tǒng)，GPS定位系統(tǒng)連接發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)連接葉輪。
[0011]2、前置水艙里設(shè)置水栗，水栗同時連接進(jìn)出水管和放水管，進(jìn)出水管連通前置水艙外部，放水管連通前置水艙內(nèi)部。
[0012]3、第一小葉片和第二小葉片之間安裝限位裝置，水母式推進(jìn)器葉片閉合時，第一推進(jìn)器葉片和第二推進(jìn)器葉片通過各自的限位裝置進(jìn)行限位使各自的第一小葉片和第二小葉片達(dá)到180°角，水母式推進(jìn)器葉片張開時，第一小葉片和第二小葉片向內(nèi)閉合且其夾角大于10°。
[0013]本實用新型的優(yōu)勢在于:本實用新型的目的旨在研究和開發(fā)能夠自主判斷潮流并能依靠潮流推進(jìn)，能夠在固定區(qū)域長時間懸停監(jiān)測水流變化并發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)的水母式仿生機(jī)器人。水母式仿生機(jī)器人依靠低轉(zhuǎn)速電機(jī)和海洋能混合驅(qū)動，前進(jìn)噪音較小、作業(yè)范圍廣、能耗低等特點，多個機(jī)器人可以實現(xiàn)密集布防，對某一區(qū)域進(jìn)行長期監(jiān)控和預(yù)警，解決諸如南海島礁等海洋環(huán)境復(fù)雜、局勢敏感、大中型軍船只不宜進(jìn)入的海域的監(jiān)控和環(huán)境監(jiān)測問題，保護(hù)我國領(lǐng)海及島礁不受侵犯，海洋資源不被盜取。同時也可以監(jiān)測區(qū)域內(nèi)魚群信息的變化，并依靠加裝其他設(shè)備驅(qū)趕魚群，幫助漁業(yè)活動順利開展。
[0014]本實用新型采用曲柄搖桿帶動由六組銷釘連接的雙葉片推進(jìn)，兩個葉片在舒張時閉合減小阻力，收縮排水時打開增加推力，使得推力更大且舒張時阻力更??；本實用新型使用前置水艙與舵機(jī)控制機(jī)器人上浮、下潛與搖首并調(diào)整機(jī)器人浮力；本實用新型設(shè)計的潮向判斷系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對外界潮流的判斷。
[0015]本實用新型采用曲柄搖桿帶動由六組銷釘連接的雙葉片推進(jìn)，兩個葉片在舒張時閉合減小阻力，收縮排水時打開增加推力，較并聯(lián)手臂阻力更小推力更大。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2a是潮流判斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖a，圖2b是潮流判斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖b ；
[0018]圖3是潮流判斷系統(tǒng)工作流程圖；
[0019]圖4是水母式部分運動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5a是水母式推進(jìn)器葉片結(jié)構(gòu)示意圖，圖5b是水母式推進(jìn)器葉片局部示意圖；[0021 ] 圖6是前置水艙結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖7是基于潮流推進(jìn)的水母式仿生機(jī)器人工作流程圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖舉例對本實用新型做更詳細(xì)地描述:
[0024]結(jié)合圖1?7，水母式仿生機(jī)器人由兩個系統(tǒng)組成，即運動系統(tǒng)和潮流方向判斷系統(tǒng)。結(jié)合圖1，運動系統(tǒng)包括:電源6、大扭矩減速電機(jī)7、曲柄滑桿機(jī)構(gòu)8、水母式推進(jìn)器骨架10、水母式推進(jìn)器葉片9、前置水艙2、舵機(jī)3、舵4、舵桿5 ;結(jié)合圖1和圖2潮流方向判斷系統(tǒng)1包括:單片機(jī)11、GPS全球定位系統(tǒng)16、進(jìn)水艙13、艙門12、導(dǎo)管14、發(fā)電艙、葉輪15、發(fā)電機(jī)18、排水管17。另外，由大扭矩減速電機(jī)7、曲柄滑桿機(jī)構(gòu)8、水母式推進(jìn)器骨架10組成的部分運動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)在圖4中表示，水母式推進(jìn)器葉片10細(xì)節(jié)在圖5中表示，前置水艙結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)在圖6中表示。結(jié)合圖1、圖4和圖5，電源6、大扭矩減速電機(jī)7布置在機(jī)器人中部，由大扭矩減速電機(jī)7帶動曲柄19、連桿20，最終帶動滑桿21做水平往復(fù)運動，滑桿21帶動水母式推進(jìn)器骨架連桿22，最終帶動水母式推進(jìn)器骨架搖桿22做往復(fù)擺動；水母式推進(jìn)器葉片9位于機(jī)器人尾部，與水母式推進(jìn)器骨架搖桿22相連，葉片9由兩片小葉片24通過銷結(jié)機(jī)構(gòu)相連，銷結(jié)機(jī)構(gòu)由連接葉片的連塊27、銷釘26和鏈接水母式推進(jìn)器骨架搖桿22的連塊25組成，水母式推進(jìn)器閉合時葉片張開并通過限位裝置28進(jìn)行限位，水母式推進(jìn)器張開時葉片向內(nèi)閉合減小阻力，并通過連接葉片24的連塊27突出部分使其角度大于10°防止葉片24之間粘連。結(jié)合圖1和圖6，舵4由舵桿5連接到舵機(jī)3上形成完整的舵結(jié)構(gòu)，共有兩套舵結(jié)構(gòu)在機(jī)器人中部向前位置上下對稱分布，單片機(jī)11布置于機(jī)器人中部減速電機(jī)7下部，前置水艙2中包含水栗29，排水管30，進(jìn)(出)水管31，水栗29在前置水艙2后部中央處，進(jìn)(出)水管31—端與水栗29相連，另一端在機(jī)器人首端中央處伸出機(jī)器人體外，排水管30 —端與水栗29相連，另一端伸到前置水艙2底部，工作狀態(tài)為依靠水栗帶動進(jìn)(出)水管在機(jī)器人外部吸水(排水)，通過排水管在前置水艙內(nèi)排水(吸水)。結(jié)合圖2，兩個艙門12在進(jìn)水艙13前端左右對稱布置，圍繞固定在進(jìn)水艙前端內(nèi)部的桿旋轉(zhuǎn)進(jìn)行開關(guān)閉合，進(jìn)水艙通過后部導(dǎo)管14同發(fā)電艙相連，發(fā)電艙內(nèi)部葉輪15轉(zhuǎn)動帶動發(fā)電機(jī)18發(fā)電，發(fā)電機(jī)18與GPS全球定位系統(tǒng)16通過導(dǎo)線連接，發(fā)電艙后部下方設(shè)有排水管17伸出機(jī)器人體外。
[0025]本實用新型選用大扭矩減速電機(jī)7、曲柄滑桿機(jī)構(gòu)8、