水下仿生多海鞘组合软体机器人制造技术

本发明专利技术涉及水下仿生软体机器人应用技术领域，具体公开了一种水下仿生多海鞘组合软体机器人，包括两个端部连接体和设在两个端部连接体之间的至少一个中间连接体，端部连接体和中间连接体均包括弹性外壳、超声波传感器、视觉传感器摄像机、第一电磁铁、控制器、蓄电池和多个气泡驱动器，端部连接体的弹性外壳为连接在一起的半球状外壳和圆柱状外壳，中间连接体的弹性外壳为圆柱状外壳，第一电磁铁分别设在端部连接体的圆柱状外壳的端部以及中间连接体的圆柱状外壳的两端，气泡驱动器包括气泡外壳、弹性表皮、磁铁和第二电磁铁。发明专利技术能够在复杂的水下环境中任意组合拆分协同工作，解决了水下机器人阻力较大、缆绳容易被缠绕以及适应性差等问题。

【技术实现步骤摘要】
水下仿生多海鞘组合软体机器人
本专利技术涉及水下仿生软体机器人应用
，尤其涉及一种水下仿生多海鞘组合软体机器人。
技术介绍
近年来因为陆上的资源有限，很多资源已经开发殆尽，所以再次掀起海洋热的浪潮。海洋中蕴藏着丰富的能源、矿产资源、生物资源和金属资源等，人们急需开发这些资源以接替所剩不多的陆上资源来维持发展。更为重要的是，地球上半数以上面积的海洋是国际海域，这些区域内全部的资源属于全体人类，不属于任何国家。但目前的现状是只有少数国家有能力对这些资源进行初步开采，这些国家在其已探明的区域拥有优先开采权，相对于那些没有能力开采的国家这几乎就等于独享这部分资源。因此，海洋已经成为国际战略竞争的焦点，争夺国际海洋资源是一项造福子孙后代的伟大事业。所以，水下机器人技术成为目前重点研究的高新技术之一，智能水下机器人作为高效率的水下工作平台在海洋开发与利用中起到至关重要的作用。水下机器人它并不是一个人们通常想象的具有类人形状的机器，而是一种可以在水下代替人完成某种任务的装置。在外形上更像一艘微小型潜艇，水下机器人的自身形态是依据水下工作要求来设计的。生活在陆地上的人类经过自然进化，诸多的自身形态特点是为了满足陆地运动、感知和作业要求，所以大多数陆地机器人在外观上都有类人化趋势，这是符合仿生学原理的。水下环境是属于海洋生物的“天下”，人类身体的形态特点与鱼类相比则完全处于劣势，所以水下运载体的仿生大多体现在对鱼类的仿生上。目前，水下机器人大部分是框架式和类似于潜艇的回转细长体。随着仿生技术的不断发展，仿海洋生物形态甚至是运动方式的水下机器人将会不断发展。水下机器人工作在充满未知和挑战的海洋环境中，风、浪、流、深水压力等各种复杂的海洋环境对水下机器人的运动和控制干扰严重，使得水下机器人的通信和导航定位十分困难，这是与陆地机器人最大的不同，也是目前阻碍水下机器人发展的主要原因，具体可以体现为水下机器人体型较大，水下作业受到水下阻力较大，通过狭窄区域困难，有缆的受缆绳限制比较多，较为复杂的区域缆绳容易被缠绕，而且隐蔽性差，水下定位和探测技术缺乏智能化，而且受环境干扰较大，探测到资源时无法运输和携带等。所以，现在设计一种可以满足外形，功能和驱动适应水下环境运动，探测和运输的仿生软体机器人变得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种水下仿生多海鞘组合软体机器人，以克服现有技术中的水下机器人水下阻力较大、缆绳容易被缠绕、隐蔽性差以及适应性差等问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种水下仿生多海鞘组合软体机器人，包括两个端部连接体和设在两个端部连接体之间的至少一个中间连接体；所述端部连接体和中间连接体均包括弹性外壳、超声波传感器、视觉传感器摄像机、第一电磁铁、控制器、蓄电池和多个气泡驱动器，所述气泡驱动器、超声波传感器和视觉传感器摄像机设在所述弹性外壳的外部，所述控制器和蓄电池设在所述弹性外壳的内部；所述端部连接体的弹性外壳为连接在一起的半球状外壳和圆柱状外壳，所述中间连接体的弹性外壳为圆柱状外壳，所述第一电磁铁分别设在所述端部连接体的圆柱状外壳的端部以及所述中间连接体的圆柱状外壳的两端；所述气泡驱动器包括气泡外壳、弹性表皮、磁铁和第二电磁铁，所述气泡外壳的一端与所述弹性外壳连接且设有所述磁铁，所述气泡外壳的另一端为所述弹性表皮且所述第二电磁铁设在所述弹性表皮上，所述气泡外壳的一侧还设有用于排水和进水的开口；所述控制器分别与所述第一电磁铁、第二电磁铁和蓄电池连接，用于控制所述第一电磁铁和第二电磁铁的通电与断电，所述第一电磁铁能够在通电后相互作用使所述端部连接体和中间连接体相互吸引而连接在一起，所述第二电磁铁能够在通电后与所述磁铁相互作用而发生相对运动以带动所述弹性表皮发生变形。优选的，所述圆柱状壳体上绕其轴线均匀分布有至少三组所述气泡驱动器，每组为两个开口方向相反的气泡驱动器。优选的，所述半球状壳体上绕其轴线均匀分布有四个所述气泡驱动器。优选的，所述弹性外壳和气泡外壳均由Ecoflex硅橡胶和白炭黑混合制成。优选的，所述弹性表皮由Ecoflex硅橡胶和聚氨脂混合制成。优选的，所述第一电磁铁为电磁线圈。优选的，所述第二电磁铁为电磁线圈。优选的，所述超声波传感器设在所述气泡驱动器外部。优选的，所述视觉传感器摄像机设在所述圆柱状外壳的外部。优选的，所述控制器包括控制驱动电路、单片机和通信模块。本专利技术的水下仿生多海鞘组合软体机器人能够在复杂的水下环境中任意组合拆分协同工作，端部连接体和中间连接体可以随时分离和组合，根据不同的环境做出调整，适应能力大大提高，组合后的整体身体形状可以实时变换，对于水下探测，水下运输和打捞携带一些必要物品提供了可能，提高了水下机器人对环境的适应能力，两种传感器可以对环境中的多个不同特征进行描述，利用不同传感器获得的信息进行互补，发挥各自优势，经过融合，可以更全面、准确地描述环境对象，减少了识别时的不确定性，提高了环境描述的正确性和全面性，在用传感器进行测量时，周围环境不可避免地存在各种干扰，同时采集描述同一特征的来自多个传感器的信息，可大大减小由单个传感器测量所引起的不确定性，可使系统的测量精度明显地提高，系统中若有一个甚至几个传感器出现故障时，可以利用其他传感器获取环境信息，以使系统维持正常运行。附图说明图1为本专利技术实施例的水下仿生多海鞘组合软体机器人的立体图；图2为本专利技术实施例的水下仿生多海鞘组合软体机器人的中间连接体的立体图；图3为本专利技术实施例的水下仿生多海鞘组合软体机器人的端部连接体的平面图；图4为本专利技术实施例的水下仿生多海鞘组合软体机器人的端部连接体去除端部及第一电磁铁后的示意图；图5为本专利技术实施例的水下仿生多海鞘组合软体机器人的气泡驱动器的内部结构示意图；图6为本专利技术实施例的水下仿生多海鞘组合软体机器人的中间连接体的气泡驱动器处的放大图。图中，1：气泡驱动器；2：控制器；3：蓄电池；4：半球状壳体；5：圆柱状壳体；6：气泡外壳；7：弹性表皮；8：磁铁；9：第二电磁铁；10：开口；11：第一电磁铁；12：超声波传感器；13：视觉传感器摄像机。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。此外，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下仿生多海鞘组合软体机器人，其特征在于，包括两个端部连接体和设在两个端部连接体之间的至少一个中间连接体；所述端部连接体和中间连接体均包括弹性外壳、超声波传感器、视觉传感器摄像机、第一电磁铁、控制器、蓄电池和多个气泡驱动器，所述气泡驱动器、超声波传感器和视觉传感器摄像机设在所述弹性外壳的外部，所述控制器和蓄电池设在所述弹性外壳的内部；所述端部连接体的弹性外壳为连接在一起的半球状外壳和圆柱状外壳，所述中间连接体的弹性外壳为圆柱状外壳，所述第一电磁铁分别设在所述端部连接体的圆柱状外壳的端部以及所述中间连接体的圆柱状外壳的两端；所述气泡驱动器包括气泡外壳、弹性表皮、磁铁和第二电磁铁，所述气泡外壳的一端与所述弹性外壳连接且设有所述磁铁，所述气泡外壳的另一端为所述弹性表皮且所述第二电磁铁设在所述弹性表皮上，所述气泡外壳的一侧还设有用于排水和进水的开口；所述控制器分别与所述第一电磁铁、第二电磁铁和蓄电池连接，用于控制所述第一电磁铁和第二电磁铁的通电与断电，所述第一电磁铁能够在通电后相互作用使所述端部连接体和中间连接体相互吸引而连接在一起，所述第二电磁铁能够在通电后与所述磁铁相互作用而发生相对运动以带动所述弹性表皮发生变形。...

【技术特征摘要】
1.一种水下仿生多海鞘组合软体机器人，其特征在于，包括两个端部连接体和设在两个端部连接体之间的至少一个中间连接体；所述端部连接体和中间连接体均包括弹性外壳、超声波传感器、视觉传感器摄像机、第一电磁铁、控制器、蓄电池和多个气泡驱动器，所述气泡驱动器、超声波传感器和视觉传感器摄像机设在所述弹性外壳的外部，所述控制器和蓄电池设在所述弹性外壳的内部；所述端部连接体的弹性外壳为连接在一起的半球状外壳和圆柱状外壳，所述中间连接体的弹性外壳为圆柱状外壳，所述第一电磁铁分别设在所述端部连接体的圆柱状外壳的端部以及所述中间连接体的圆柱状外壳的两端；所述气泡驱动器包括气泡外壳、弹性表皮、磁铁和第二电磁铁，所述气泡外壳的一端与所述弹性外壳连接且设有所述磁铁，所述气泡外壳的另一端为所述弹性表皮且所述第二电磁铁设在所述弹性表皮上，所述气泡外壳的一侧还设有用于排水和进水的开口；所述控制器分别与所述第一电磁铁、第二电磁铁和蓄电池连接，用于控制所述第一电磁铁和第二电磁铁的通电与断电，所述第一电磁铁能够在通电后相互作用使所述端部连接体和中间连接体相互吸引而连接在一起，所述第二电磁铁能够在通电后与所述磁铁相互作用而发生相对运动以带动所述弹性表皮发生变形。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：林盛，衣品侨，
申请(专利权)人：大连交通大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21