本发明专利技术涉及一种海上机器人，包括水上浮体装置，中间连接装置，动力驱动装置。所述水上浮体装置采用类船体结构，其上设有减摇体、密封舱、太阳能电池板、GPS、通讯天线、传感器，密封舱内有蓄电池和通讯控制器；所述中间连接装置是指通过特殊材料制造的柔性缆绳，即可传递电能和信号，又可传递动能；所述动力驱动装置包括风能驱动组件和波浪能驱动组件。一种利用波浪能及风能联合驱动的海上探测机器人利用可再生能源波浪能和风能作为直接驱动力，波浪能驱动的水下滑翔机作为主动力在水下牵引水上浮体前进，风能驱动的螺旋桨产生的推力作为辅助动力，并通过通讯控制器的自动巡航控制，共同达到让海上探测机器人沿预定轨迹航行的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种海上机器人，特别是涉及一种利用波浪能及风能联合驱动的海上探测机器人。
技术介绍
海洋约占地球71％的表面积和97％的水量，浩瀚的海洋不仅影响了全球气候变化，同时蕴含丰富的矿物资源、食物资源和能源等，是人类未来的仓库。近年来，人们把目光投向了海洋资源开发以及海洋环境监测的各种海洋设备的研发。目前，针对这些方面的研究主要集中于像水上探测机器人等。水上探测机器人主要用于执行危险以及不适合有人船只执行的任务，主要用于科研、探测、搜救、导航和勘察等。传统水上探测机器人的推进动力系统多用液压、电机等，需要能源补给，续航能力有限，无法实现连续长久作业。近几年，出现了许多利用可再生能源驱动的海上机器人，如利用波浪能驱动的机动浮标。但是，利用多种可再生能源联合驱动的海上机器人比较少见，本专利技术创新性的设计出一种利用波浪能及风能联合驱动的海上探测机器人。
技术实现思路
为了避免现有技术存在的不足，克服能源补给难、续航能力有限、无法实现连续长久作业以及可再生能源综合利用率低等问题。本专利技术提供一种利用波浪能及风能联合驱动的海上探测机器人，并且此海上机器人具有较强的机动性和连续航行能力。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用波浪能及风能联合驱动的海上探测机器人，包括水上浮体装置，中间连接装置，动力驱动装置。所述水上浮体装置包括浮子基体、通讯天线、减摇体I、蓄电池、通讯控制器、太阳能电池板、密封条、密封舱、密封舱隔板、传感器、减摇体II、GPS。浮子基体采用类似船体结构，材料为玻璃钢，可以减小航行阻力；在浮子基体两侧分别安装减摇体I和减摇体II，可以使得整个上浮体航行过程中更加平稳；在浮子基体的前方有一个密封舱，通过密封舱隔板将密封舱分为两个舱并分别安入蓄电池和通讯控制器，其中蓄电池可以为舵驱动电机及通讯控制器等电子设备供电，而通讯控制器中集成了STM32开发板，可以控制舵驱动电机和处理GPS、传感器测得的信号；太阳能电池板和密封条通过紧固螺钉将密封舱密封，保持舱内干燥，并且太阳能电池板可以将产生的电能储存到蓄电池当中；传感器为ADCP传感器，可以测得海流的流速、流量等数据；GPS和通讯天线通过紧固螺钉安装在浮子基体的中间部位，其中GPS可以测得实时位置，实现准确定位，通讯天线可以使通讯控制器与地面基站进行实时数据传输。所述的中间连接装置是指柔性缆绳，柔性缆绳上端与浮子基体的下底面连接，下端与滑翔机的上吊环连接。柔性缆绳采用特殊的橡胶材料制作而成，内部镶嵌有舵机电源线和舵机信号线，将电能和信号传递给舵驱动电机。在航行过程中，柔性缆绳可将浮子基体受波浪力作用产生的上下运动传递给水下滑翔机。所述的动力驱动装置包括风能驱动组件和波浪能驱动组件。所述风能驱动组件包括大旋转轴、叶片组I、叶片组II、带座轴承I、带座轴承II、大固定板、小锥齿轮、大锥齿轮、小固定架、螺旋桨、小旋转轴。大固定板通过紧固螺钉安装在浮子基体上，在大固定板上开口并安装带座轴承I；大旋转轴与带座轴承I装配，下端通过键连接安装小锥齿轮；叶片组I和叶片组II采用过盈配合固定在大旋转轴的上端部，叶片组具有流线型的叶片和支撑架，并且安装时两组相差60°角，能够更好的接收来自各个方向的风能，叶片一端薄另一端厚的特殊结构，可以保证只朝一个方向旋转，避免了螺旋桨发生反转影响推进效果；小固定架将带座轴承II与大固定板连接，带座轴承II中装配有小旋转轴；小旋转轴的前端通过键与大锥齿轮连接，后端通过键与螺旋桨连接；小锥齿轮与大锥齿轮啮合。运动过程中，叶片组将风能转换为动能，然后通过锥齿轮传动将动能传递给螺旋桨，最终产生向前的推进力。所述波浪能驱动组件包括上吊环、左侧翼片、翼片固定杆、滑翔机基架、舵叶、舵驱动电机架、舵驱动电机、右侧翼片、翼片限位杆。滑翔机基架是利用螺栓连接的一个组合件，上部通过螺栓连接上吊环，尾部安装有舵驱动电机架；舵驱动电机安装在舵驱动电机架上面，并接收来自上浮体的电源和信号，驱动舵叶转动，实现控制水下滑翔机方向的目的；左侧翼片和右侧翼片通过内六角螺钉固定在翼片固定杆和翼片限位杆上面，进而固定在滑翔机基架上。运动过程中，水下滑翔机的上下运动使得6组翼片发生顺时针及逆时针的旋转，翼片的旋转与水流相互作用产生一个向前的推进力，舵叶旋转控制方向，从而共同实现滑翔机的运动。一种利用波浪能及风能联合驱动的海上探测机器人利用可再生能源波浪能和风能作为直接驱动力，波浪能驱动的水下滑翔机作为主动力在水下牵引水上浮体前进，风能驱动的螺旋桨产生的推力作为辅助动力，并通过通讯控制器的自动巡航控制，共同达到让海上探测机器人沿预定轨迹航行的目的。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的总体结构示意图。图2是本专利技术的风能驱动组件示意图。图3是本专利技术的波浪能驱动组件示意图。图中1.浮子基体，2.通讯天线，3.减摇体I，4.蓄电池，5.通讯控制器，6.太阳能电池板，7.密封条，8.密封舱，9.GPS，10.减摇体II，11.传感器，12.密封舱隔板，13.柔性缆绳，14.大旋转轴，15.叶片组I，16.叶片组II，17.带座轴承I，18.大固定板，19.小锥齿轮，20.带座轴承II，21.大锥齿轮，22.小固定架，23.小旋转轴，24.螺旋桨，25.上吊环，26.左侧翼片，27.翼片固定杆，28.滑翔机基架，29.舵叶，30.舵驱动电机架，31.舵驱动电机，32.右侧翼片，33.翼片限位杆。具体实施方式参阅图1-图3，本实施例一种利用波浪能及风能联合驱动的海上探测机器人，包括水上浮体装置，中间连接装置，动力驱动装置。所述水上浮体装置包括浮子基体(1)、通讯天线(2)、减摇体I(3)、蓄电池(4)、通讯控制器(5)、太阳能电池板(6)、密封条(7)、密封舱(8)、密封舱隔板(12)、传感器(11)、减摇体II(10)、GPS(9)。浮子基体(1)采用类似船体结构，材料为玻璃钢，可以减小航行阻力；在浮子基体(1)两侧分别安装减摇体I(3)和减摇体II(10)，可以使得整个上浮体航行过程中更加平稳；在浮子基体(1)的前方有一个密封舱(8)，通过密封舱隔板(12)将密封舱(8)分为两个舱并分别安入蓄电池(4)和通讯控制器(5)，其中蓄电池(4)可以为舵驱动电机(31)及通讯控制器(5)等电子设备供电，而通讯控制器(5)中集成了STM32开发板，可以控制舵驱动电机(31)和处理GPS(9)、传感器(11)测得的信号；太阳能电池板(6)和密封条(7)通过紧固螺钉将密封舱(8)密封，保持舱内干燥，并且太阳能电池板(6)可以将产生的电能储存到蓄电池(4)当中；传感器(11)为ADCP传感器，可以测得海流的流速、流量等数据；GPS(9)和通讯天线(2)通过紧固螺钉安装在浮子基体(1)的中间部位，其中GPS(9)可以测得实时位置，实现准确定位，通讯天线(2)可以使通讯控制器(5)与地面基站进行实时数据传输。所述的中间连接装置是指柔性缆绳(13)，柔性缆绳(13)上端与浮子基体(1)的下底面连接，下端与滑翔机的上吊环(25)连接。柔性缆绳采用特殊的橡胶材料制作而成，内部镶嵌有舵机电源线和舵机信号线，将电能和信号传递给舵驱动电机(31)。在航行过程中，柔性缆绳可将浮子基本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用波浪能及风能联合驱动的海上探测机器人，其特征在于：一种利用波浪能及风能联合驱动的海上探测机器人，包括水上浮体装置，中间连接装置，动力驱动装置。
【技术特征摘要】
1.一种利用波浪能及风能联合驱动的海上探测机器人，其特征在于：一种利用波浪能及风能联合驱动的海上探测机器人，包括水上浮体装置，中间连接装置，动力驱动装置。2.根据权利要求1所述的水上浮体装置，其特征是包括浮子基体、通讯天线、减摇体I、蓄电池、通讯控制器、太阳能电池板、密封条、密封舱、密封舱隔板、传感器、减摇体II、GPS。浮子基体采用类似船体结构，材料为玻璃钢，可以减小航行阻力；在浮子基体两侧分别安装减摇体I和减摇体II，可以使得整个上浮体航行过程中更加平稳；在浮子基体的前方有一个密封舱，通过密封舱隔板将密封舱分为两个舱并分别安入蓄电池和通讯控制器，其中蓄电池可以为舵驱动电机及通讯控制器等电子设备供电，而通讯控制器中集成了STM32开发板，可以控制舵驱动电机和处理GPS、传感器测得的信号；太阳能电池板和密封条通过紧固螺钉将密封舱密封，保持舱内干燥，并且太阳能电池板可以将产生的电能储存到蓄电池当中；传感器为ADCP传感器，可以测得海流的流速、流量等数据；GPS和通讯天线通过紧固螺钉安装在浮子基体的中间部位，其中GPS可以测得实时位置，实现准确定位，通讯天线可以使通讯控制器与地面基站进行实时数据传输。3.根据权利要求1所述中间连接装置，其特征是指柔性缆绳，柔性缆绳上端与浮子基体的下底面连接，下端与滑翔机的上吊环连接。柔性缆绳采用特殊的橡胶材料制作而成，内部镶嵌有舵机电源线和舵机信号线，将电能和信号传递给舵驱动电机。在航行过程中，柔性缆绳可将浮子基体受波浪力作用产生的上下运动传递给水下滑翔机。4.根据权利要求1所动力驱动装置，其特征是包括风能驱动组件和波浪能驱...
【专利技术属性】
技术研发人员：常宗瑜，卢桂桥，郑中强，于振江，杜光超，韩苗苗，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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