用于海洋牧场监控的仿生海蛇制造技术

本发明专利技术涉及仿生机器人领域，提供了一种用于海洋牧场监控的仿生海蛇包括：依次相连的蛇头、蛇身和蛇尾；蛇头上设有图像采集器，用于采集仿生海蛇所处位置的图像信息；蛇身包括多个交替连接的泡沫板和杆端轴承；位于第一端部的泡沫板远离杆端轴承的一侧与蛇头靠近蛇身的一侧相连，位于第二端部的杆端轴承远离泡沫板的一端与蛇尾靠近蛇身的一侧相连。本发明专利技术提供的仿生海蛇通过在蛇身采用交替连接的泡沫板与杆端轴承结构，使得该仿生海蛇可以在狭小空间中灵活运动，提高了仿生海蛇的灵活性；且该种结构形式的蛇身结构在一定程度上降低其能耗。

Biomimetic Sea Snake for Marine Ranch Monitoring

The invention relates to the field of bionic robot, and provides a bionic sea snake used for monitoring marine ranch, including sequentially connected snake heads, snake bodies and snake tail; an image collector is arranged on the snake head to collect the image information of the location of the bionic sea snake; the snake body comprises a plurality of alternating connection foam plates and rod end bearings; the foam board positioned at the first end is far away from the side of the rod end bearing. It is connected to the side of the snake head near the snake body. The rod end bearing located at the second end is far away from one end of the foam board and is connected with the snake tail near the snake's side. The bionic sea snake provided by the invention adopts an alternating connecting foam board and a rod end bearing structure in the snake body, thereby enabling the bionic sea snake to move flexibly in the narrow space, improving the flexibility of the bionic sea snake, and the snake body structure of the structural form reduces the energy consumption to a certain extent.

【技术实现步骤摘要】
用于海洋牧场监控的仿生海蛇
本专利技术涉及仿生机器人领域，特别是涉及一种用于海洋牧场监控的仿生海蛇。
技术介绍
随着以海水养殖为重点的海洋渔业的迅猛发展，如何利用现代海洋工程技术，对鱼类的水下活动状态、自然生态的水下修复效果、人工鱼礁的抛设后评估和海洋牧场水质状况等情况进行监控，就是眼前海洋牧场必须解决的问题。就目前的现代海洋技术而言，采用水下机器人辅助进行水下监控就是解决方案之一。而目前水下机器人大多为传统式水下航行器，采用螺旋桨、喷水推进器等传统推进方式，其明显的缺点在于能耗大、体积大，结构纯刚性连接的环境共融性低，故其存在对于环境扰动较大、环境局限性较强等缺点，仿生型水下航行器则具有机动性高、能耗低，可适应于多种复杂环境与狭窄空间，与环境具有良好的共融性。海洋牧场严格的工作环境与工作要求，该种高度仿生的灵活性水下机器人具有明显优势。但是，目前大多数仿生水下航行器仍具有以下不足：1、能耗高、可控性与灵活性较差；2、推进能力与速度较低；3、航行稳定性较差，易受环境影响。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种用于海洋牧场监控的仿生海蛇，旨在至少解决现有技术或相关技术中仿生水下航行器能耗高的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于海洋牧场监控的仿生海蛇，包括：依次相连的蛇头、蛇身和蛇尾；所述蛇头上设有图像采集器，用于采集仿生海蛇所处位置的图像信息；所述蛇身包括多个交替连接的泡沫板和杆端轴承；位于第一端部的泡沫板远离所述杆端轴承的一侧与所述蛇头靠近所述蛇身的一侧相连，位于第二端部的杆端轴承远离所述泡沫板的一端与所述蛇尾靠近所述蛇身的一侧相连。(三)有益效果本专利技术提供的一种用于海洋牧场监控的仿生海蛇，通过在蛇身采用交替连接的泡沫板与杆端轴承结构，使得该仿生海蛇可以在狭小空间中灵活运动，提高了仿生海蛇的灵活性；且该种结构形式的蛇身结构在一定程度上降低其能耗；以及，通过在蛇头上设置图像采集器可以实时采集仿生海蛇所到之处的图像信息，提高了仿生海蛇的智能化水平。附图说明图1为本专利技术提供的用于海洋牧场监控的仿生海蛇的一个优选实施例的结构示意图；图2为本专利技术提供的蛇头的一个优选实施例的结构示意图；图3为图2所示的蛇头的另一角度的视图；图4为本专利技术提供的俯仰机构的一个优选实施例的结构示意图；图5为本专利技术提供的动力机构的一个优选实施例的结构示意图；图6为本专利技术提供的蛇身的一个优选实施例的结构示意图；图7为本专利技术提供的蛇尾的一个优选实施例的结构示意图；图8为本专利技术提供的杆端轴承的一个优选实施例的结构示意图；图9为本专利技术提供的泡沫板的一个优选实施例的结构示意图；图10为图1所示的仿生海蛇中防水密封舱内的微控制器与主控单片机的连接关系图；图中，1-蛇头；101-图像采集器；102-导流外壳；103-避障传感器；104-导流板；2-防水密封舱；3-俯仰机构；301-第一舵机；302-第三U型支架；303-第二舵机；304-第六U型支架；305-第四U型支架；306-第五U型支架；4-动力机构；401-第二U型支架；402-第一U型支架；403-双轴舵机的转轴；404-双轴舵机；5-蛇身；501-杆端轴承；502-泡沫板；521-通孔；504-第七U型支架；505-第八U型支架；6-蛇尾；601-固定扣环；602-仿生骨架；603-第二硅胶；7-微控制器；8-电力线调制解调器；9-上位机；11-主控单片机；12-多路舵机控制板。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。图1示出了本专利技术用于海洋牧场监控的仿生海蛇的一个优选实施例，如图1所示，该仿生海蛇包括：依次相连的蛇头1、蛇身5和蛇尾6；蛇头1上设有图像采集器101，用于采集仿生海蛇所处位置的图像信息；蛇身5包括多个交替连接的泡沫板502和杆端轴承501；位于第一端部的泡沫板502远离杆端轴承501的一侧与蛇头1靠近蛇身5的一侧相连，位于第二端部的杆端轴承501远离泡沫板502的一端与蛇尾6靠近蛇身5的一侧相连。其中，杆端轴承501是带有杆端或装于杆端的关节轴承，它属于关节轴承中的一支类。关节轴承是球面滑动轴承，基本型是由具有球形滑动球面接触表面的内、外圈组成。关节轴承主要是由一个有外球面的内圈和一个有内球面的外圈组成，能承受较大的负荷。根据其不同的类型和结构，可以承受径向负荷、轴向负荷或径向、轴向同时存在的联合负荷。一般用于速度较低的摆动运动，也可在一定角度范围内作倾斜运动，当支承轴与轴壳孔不同心度较大时，仍能正常工作。具体地，蛇头1、蛇身5和蛇尾6依次相连，例如，蛇头1与蛇身5之间采用螺纹紧固件配合连接，蛇身5与蛇尾6之间也采用螺纹紧固件配合连接；例如，蛇身5与蛇尾6之间可以采用固定扣环601相连。在蛇头1上设置图像采集器101用于采集仿生海蛇所处位置的图像信息，例如，该图像采集器101为高清摄像头等。以及，在蛇身5内设置多个杆端轴承501和多个泡沫板502，例如，蛇身5内设置有两个、五个或十个等杆端轴承501，以及两个、五个或十个等泡沫板502，可以根据需要设定杆端轴承501和泡沫板502的数量。在本实施例中以在蛇身5内设置十二个杆端轴承501和十二个泡沫板502为例进行说明，但并不用于限制本专利技术的保护范围。例如，泡沫板502的形状可以设为类似圆板或椭圆板等；将泡沫板502与杆端轴承501交替连接，例如，在泡沫板502的中间开设贯穿泡沫板502的厚度方向的通孔，将杆端轴承501的动作端与泡沫板502上的通孔机械配合连接形成一个运动单元，例如，二者采用螺纹配合连接等，即该泡沫板502相当于蛇身5的躯干椎关节，杆端轴承501相当于蛇身5的枢椎关节。之后，将十二个运动单元依次相连即可，如图6所示。位于第一端部的运动单元(即，第一运动单元)中的泡沫板502远离杆端轴承501的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于海洋牧场监控的仿生海蛇，其特征在于，包括：依次相连的蛇头、蛇身和蛇尾；所述蛇头上设有图像采集器，用于采集仿生海蛇所处位置的图像信息；所述蛇身包括多个交替连接的泡沫板和杆端轴承；位于第一端部的泡沫板远离所述杆端轴承的一侧与所述蛇头靠近所述蛇身的一侧相连，位于第二端部的杆端轴承远离所述泡沫板的一端与所述蛇尾靠近所述蛇身的一侧相连。

【技术特征摘要】
1.一种用于海洋牧场监控的仿生海蛇，其特征在于，包括：依次相连的蛇头、蛇身和蛇尾；所述蛇头上设有图像采集器，用于采集仿生海蛇所处位置的图像信息；所述蛇身包括多个交替连接的泡沫板和杆端轴承；位于第一端部的泡沫板远离所述杆端轴承的一侧与所述蛇头靠近所述蛇身的一侧相连，位于第二端部的杆端轴承远离所述泡沫板的一端与所述蛇尾靠近所述蛇身的一侧相连。2.根据权利要求1所述的用于海洋牧场监控的仿生海蛇，其特征在于，每个所述泡沫板上均开设有通孔，位于所述泡沫板一侧的杆端轴承的一端穿过所述通孔与位于所述泡沫板另一侧的杆端轴承的一端相连。3.根据权利要求2所述的用于海洋牧场监控的仿生海蛇，其特征在于，所述泡沫板上的通孔至所述泡沫板的底边的距离，与所述泡沫板的重心至所述泡沫板的底边的距离之比为0.62。4.根据权利要求1所述的用于海洋牧场监控的仿生海蛇，其特征在于，还包括：设置在所述泡沫板和所述杆端轴承外的硅胶层。5.根据权利要求4所述的用于海洋牧场监控的仿生海蛇，其特征在于，所述泡沫板的侧壁处的硅胶层的厚度为5-10mm。6.根据权利要求1-5任一项所述的用于海洋牧场监控的仿生海蛇，其特征在于，还包括：设置在所述蛇头与所述蛇身之间的动力机构；所述动力机构的一端与所述蛇头靠近所述蛇身的一端相连，所述动力机构的另一端与位于第一端部的泡沫板远离所述杆端轴承的一侧相连，用于带动仿生海蛇运动；以及，设置在所述蛇头与所述动力机构之间的俯仰机构；所述俯仰机构的一端与所述蛇头靠近所述动力机构的一端相连，另一端与所述动力机构靠近所述蛇头的一端相连，用于带动所述蛇头作俯仰运动。7.根据权利要求6所述的用于海洋牧场监控的仿生海蛇，其特征在于，所述动力机构包括：至少一个运动关节；所述运动关节包括第一U型支架、第二U型支架和竖直设置的双轴舵机；所述第一U型支架与所述第二U型支架呈相对式设...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥洪，郭阳雪，黄小双，王天成，陈卫，李磊焯，屈曼祺，
申请(专利权)人：上海海洋大学，
类型：发明
国别省市：上海,31