一种仿生人形水下探测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种仿生人形水下探测装置。采用仿人体结构，包括躯体和头部、颈部、臂部、背部和腿部机构；头部装有各种传感器、水下双目视觉相机和水下照明装置；躯体背部设置有多用途背包，臂部末端装有自适应机械手平台；腿部通过多机构协同实现行走模式或游动模式的快速切换；臂部及腿部进行协同操作，对水下环境进行探测或对水下物体进行抓取，同时还能够携带额外设备与潜水员一同进行水下作业，实现良好的人机协同作业功能。本发明专利技术具有功能丰富、适用范围广、适应性强、灵活性高的优势，可以实现水下探测装置在浅水区域的全方位移动、摄像、抓取、水质监测以及人机协同作业等功能。

A Bionic Humanoid Underwater Detection Device

【技术实现步骤摘要】
一种仿生人形水下探测装置
本专利技术涉及仿生机器人与水下机器人
，尤其是涉及一种仿生人形水下探测装置。
技术介绍
众所周知，海洋资源是非常丰富的，对于海洋的开发和争夺成了很多国家的战略重点。但是由于水下工作环境恶劣，很多想法只能望而却步，严重阻碍了世界各国对海洋探索的步伐。水下探测装置作为海洋工程和机器人技术的交叉学科，近年来得到了世界各国的广泛重视。水下探测机器人具有隐蔽性强、工作范围广、对复杂水域适应能力更强的特点，工作母船可以在远离工作水域的位置布放水下探测机器人,最大限度降低工作母船的风险，帮助人类在未知或危险的水域自主执行多种任务。本专利技术的一种仿生人形水下探测装置主要面向民用化领域，用于绘制水底地貌，水下物体采样和抓取、监视及抓取水下静态生物，水质监测以及自动巡航等工作。随着水下作业需求的不断增加，人们对水下探测装置的需求日趋增长。现有的水下探测装置往往依靠螺旋桨推进器进行推力的方法，工作时会搅动周围的水体，引起水中和水底的沉积物产生扩散运动，降低观测视野的清晰度和可视范围；另外，多采用仿鱼结构，难以准确抓取不同形状和大小的水下目标，在灵活性、多功能性、稳定性和集成化方面还有待改善。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种仿生人形水下探测装置，利用电磁吸合装置、大扭力舵机和控流装置等机构的协同操作，实现模拟人类行走以及仿鱼游动模式；利用自适应机械手平台可自主调节指身在底座滑槽上的位置以及指尖的张开角度的特性，可以精确稳定抓取不同形状和大小的物体；通过设计多用途背包和集成化仿人形整体结构，改善水下探测装置的灵活性以及功能的丰富性，拥有良好的水下人机协同操作性能。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术装置包括主要由躯体、头部、颈部、背部、臂部和腿部构成的仿生人形结构；所述头部包括头部外壳、头部舵机和颈部支撑件，所述的颈部包括颈部旋转云台；头部外壳内部固定有头部舵机，头部舵机输出端向下伸出头部外壳并固定连接颈部支撑件，颈部旋转云台顶端固定于颈部支撑件底面，颈部旋转云台用以驱动颈部支撑件进而带动所述头部相对于所述躯体作水平旋转运动，头部舵机用以驱动所述头部相对所述躯体摆动。所述的臂部包括从躯体向外依次连接布置的臂部舵机、臂部主支撑件、手臂第一舵机、大臂支撑件、手臂第二舵机、小臂支撑件和自适应机械手平台；一臂部舵机机体固定嵌装于躯体侧部，一臂部舵机的输出轴与臂部主支撑件的一端连接，臂部主支撑件另一端与手臂第一舵机机体连接，手臂第一舵机输出轴和大臂支撑件的一端连接，大臂支撑件另一端与手臂第二舵机机体连接，手臂第二舵机输出轴与小臂支撑件的一端连接，小臂支撑件的一端与自适应机械手平台连接；臂部舵机用于驱动所述整个臂部相对于所述躯体摆动，手臂第一舵机用于驱动所述大臂支撑件相对于所述臂部主支撑件摆动，手臂第二舵机用于驱动所述小臂支撑件相对于所述大臂支撑件摆动；臂部主支撑件、大臂支撑件、小臂支撑件的所有臂部支撑件均为环形框架结构，环形框架结构中间装有控流装置。所述的腿部从躯体向外依次为腿部主固定件、电磁吸合装置、腿部第一舵机、大腿支撑件、腿部第二舵机、小腿支撑件、腿部第三舵机、脚部支撑件和蛙鞋；腿部主固定件上端固定在躯体底面，腿部主固定件下端铰接安装有电磁吸合装置，腿部第一舵机机体固定于电磁机构底面，腿部第一舵机的输出轴和大腿支撑件上端连接，大腿支撑件下端与腿部第二舵机机体固定连接，腿部第二舵机输出轴和小腿支撑件上端连接，小腿支撑件下端与腿部第三舵机机体连接，腿部第三舵机下端和脚部支撑件连接，脚部支撑件前侧与蛙鞋固接；腿部第一舵机用于驱动所述大腿支撑件相对于所述电磁吸合装置摆动；腿部第二舵机用于驱动所述小腿支撑件相对于所述大腿支撑件摆动；腿部第三舵机用于驱动所述蛙鞋相对于所述小腿支撑件摆动；大腿支撑件、小腿支撑件、脚部支撑件的所有腿部支撑件均为环形框架结构，环形框架结构中间装有控流装置；所述的控流装置包括控流微型电机、转动杆和挡板，两块挡板对称固定在转动杆的两侧，转动杆一端固定连接控流微型电机的输出轴，控流微型电机的机体固定于支撑件的环形框架结构内壁。所述头部内安装有中央控制模块，中央控制模块包括微控制器、压力传感器、温度传感器、北斗定位模块和电子罗盘，压力传感器、温度传感器、北斗定位模块和电子罗盘均连接到微控制器，微控制器连接到上位机；压力传感器用于水下探测装置实时监控航行深度，温度传感器用于检测水中温度，且温度传感器和压力传感器的表面涂有防水胶；北斗定位模块用来测量水下探测装置的实时坐标位置；电子罗盘用于对水下探测装置的航向进行测量，并将航向发送给微控制器，以便同目的地方位进行比较作出航行调整；微控制器通过接收上位机以及各个传感器的数据，并进行实时处理，微控制器发出根据数据进行反馈，实时对水下探测装置的运动进行调节。所述头部顶部设置有声呐探测装置，前部设置有大功率照明装置和双目视觉相机，声呐探测装置用于探测障碍物和靠近的物体以避免水下探测装置在水下航行过程中发生碰撞，，大功率照明装置用于水下昏暗环境下为双目视觉相机提供照明，双目视觉相机包括双目视觉相机左摄像机和双目视觉相机右摄像机，双目视觉相机用于实时记录下水下探测装置在水下航行过程中的水下环境图像数据并存储。所述的多用途背包背包两侧装有扶手，扶手为开设的凹槽。所述的多用途背包背部后部放置转浆式流速传感器，通过转浆式流速传感器和压力传感器，协同配合用于监测和反馈水下探测装置的悬停状态。所述的躯体正面设置有辅助照明装置，辅助照明装置为机械臂抓取作业提供清晰且正向的辅助照明。所述躯体包括躯体外壳，躯体外壳内部有一个小储藏盒和大储藏盒的两个储藏盒；储藏盒的传动机构包括有盒本体、电机和转轴，电机固定于躯体外壳内部，电机输出轴连接转轴的一端，转轴另一端支撑安装于躯体外壳内部，转轴固定于盒本体中间，电机运行带动盒本体旋转。所述的自适应机械手平台包括平台板、指尖电机、三个指尖、指身和微型摄像头，平台板沿圆周均布开设有三道底座滑槽，每道底座滑槽均沿平台板径向布置，三个指身分别固定在三个底座滑槽外侧的平台板上，每个指身均通过指尖电机安装有一个指尖，指尖电机用于驱动指尖相对于平台板绕切向的旋转轴径向向内外旋转；指身尾部设置有微型电机，微型电机让指身沿底座滑槽进行滑动，控制指身沿底座滑槽的滑动位置以及指尖的张开角度，进而控制机械手平台抓取不同形状和尺寸的物体。进一步地，所述的颈部旋转云台由驱动电机控制左右旋转范围为360°。进一步地，所述的自适应机械手平台可以快捷更换不同直径(底盘滑槽不同长度)的底盘，以适应水下不同大小物体抓取的需求。进一步地，所述的仿生人形水下探测装置当需要仿鱼游动时，电磁吸合装置通电，使两个腿部机构相互牢固吸合，同时两个腿部机构相同舵机之间的运动保持相同，实现仿鱼的游动模式。进一步地，所述的仿生人形水下探测装置通过臂部和腿部舵机协同操作，带动水下探测装置实现仿人类(摆臂、行走、游动和转弯)等多种仿人运动模式。进一步地，所述的仿生人形水下探测装置通过电磁吸合装置、各舵机和控流装置的协同操作，可实现该水下探测装置在仿人类游动、仿鱼游动、仿人行走模式的自由灵活切换。进一步地，所述的多用途背包采用的是浮力材料外壳。与
技术介绍
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【技术保护点】
1.一种仿生人形水下探测装置，其特征在于：包括主要由躯体(6)、头部(1)、颈部(2)、背部(3)、臂部(5)和腿部(7)构成的仿生人形结构；所述头部(1)包括头部外壳、头部舵机(107)和颈部支撑件(104)，所述的颈部(2)包括颈部旋转云台(201)；头部外壳内部固定有头部舵机(107)，头部舵机(107)输出端向下伸出头部外壳并固定连接颈部支撑件(104)，颈部旋转云台(201)顶端固定于颈部支撑件(104)底面，颈部旋转云台(201)用以驱动颈部支撑件(104)进而带动所述头部(1)相对于所述躯体(6)作水平旋转运动，头部舵机(107)用以驱动所述头部(1)相对所述躯体(6)摆动；所述的臂部(5)包括从躯体(6)向外依次连接布置的臂部舵机(513)、臂部主支撑件(511)、手臂第一舵机(510)、大臂支撑件(509)、手臂第二舵机(508)、小臂支撑件(507)和自适应机械手平台(506)；一臂部舵机(513)机体固定嵌装于躯体(6)侧部，一臂部舵机(513)的输出轴与臂部主支撑件(511)的一端连接，臂部主支撑件(511)另一端与手臂第一舵机(510)机体连接，手臂第一舵机(510)输出轴和大臂支撑件(509)的一端连接，大臂支撑件(509)另一端与手臂第二舵机(508)机体连接，手臂第二舵机(508)输出轴与小臂支撑件(507)的一端连接，小臂支撑件(507)的一端与自适应机械手平台(506)连接；臂部舵机(513)用于驱动所述整个臂部(5)相对于所述躯体(6)摆动，手臂第一舵机(510)用于驱动所述大臂支撑件(509)相对于所述臂部主支撑件(511)摆动，手臂第二舵机(508)用于驱动所述小臂支撑件(507)相对于所述大臂支撑件(509)摆动；臂部主支撑件(511)、大臂支撑件(509)、小臂支撑件(507)的所有臂部(5)支撑件均为环形框架结构，环形框架结构中间装有控流装置(512)；所述的腿部(7)从躯体向外依次为腿部主固定件(701)、电磁吸合装置(702)、腿部第一舵机(703)、大腿支撑件(704)、腿部第二舵机(705)、小腿支撑件(706)、腿部第三舵机(707)、脚部支撑件(708)和蛙鞋(709)；腿部主固定件(701)上端固定在躯体(6)底面，腿部主固定件(701)下端铰接安装有电磁吸合装置(702)，腿部第一舵机(703)机体固定于电磁机构(702)底面，腿部第一舵机(703)的输出轴和大腿支撑件(704)上端连接，大腿支撑件(704)下端与腿部第二舵机(705)机体固定连接，腿部第二舵机(705)输出轴和小腿支撑件(706)上端连接，小腿支撑件(706)下端与腿部第三舵机(707)机体连接，腿部第三舵机(707)下端和脚部支撑件(708)连接，脚部支撑件(708)前侧与蛙鞋(709)固接；腿部第一舵机(703)用于驱动所述大腿支撑件(704)相对于所述电磁吸合装置(702)摆动；腿部第二舵机(705)用于驱动所述小腿支撑件(706)相对于所述大腿支撑件(704)摆动；腿部第三舵机(707)用于驱动所述蛙鞋(709)相对于所述小腿支撑件(706)摆动；大腿支撑件(704)、小腿支撑件(706)、脚部支撑件(708)的所有腿部(7)支撑件均为环形框架结构，环形框架结构中间装有控流装置(512)；所述的控流装置(512)包括控流微型电机(514)、转动杆(515)和挡板(516)，两块挡板(516)对称固定在转动杆(515)的两侧，转动杆(515)一端固定连接控流微型电机(514)的输出轴，控流微型电机(514)的机体固定于支撑件的环形框架结构内壁。...

【技术特征摘要】
1.一种仿生人形水下探测装置，其特征在于：包括主要由躯体(6)、头部(1)、颈部(2)、背部(3)、臂部(5)和腿部(7)构成的仿生人形结构；所述头部(1)包括头部外壳、头部舵机(107)和颈部支撑件(104)，所述的颈部(2)包括颈部旋转云台(201)；头部外壳内部固定有头部舵机(107)，头部舵机(107)输出端向下伸出头部外壳并固定连接颈部支撑件(104)，颈部旋转云台(201)顶端固定于颈部支撑件(104)底面，颈部旋转云台(201)用以驱动颈部支撑件(104)进而带动所述头部(1)相对于所述躯体(6)作水平旋转运动，头部舵机(107)用以驱动所述头部(1)相对所述躯体(6)摆动；所述的臂部(5)包括从躯体(6)向外依次连接布置的臂部舵机(513)、臂部主支撑件(511)、手臂第一舵机(510)、大臂支撑件(509)、手臂第二舵机(508)、小臂支撑件(507)和自适应机械手平台(506)；一臂部舵机(513)机体固定嵌装于躯体(6)侧部，一臂部舵机(513)的输出轴与臂部主支撑件(511)的一端连接，臂部主支撑件(511)另一端与手臂第一舵机(510)机体连接，手臂第一舵机(510)输出轴和大臂支撑件(509)的一端连接，大臂支撑件(509)另一端与手臂第二舵机(508)机体连接，手臂第二舵机(508)输出轴与小臂支撑件(507)的一端连接，小臂支撑件(507)的一端与自适应机械手平台(506)连接；臂部舵机(513)用于驱动所述整个臂部(5)相对于所述躯体(6)摆动，手臂第一舵机(510)用于驱动所述大臂支撑件(509)相对于所述臂部主支撑件(511)摆动，手臂第二舵机(508)用于驱动所述小臂支撑件(507)相对于所述大臂支撑件(509)摆动；臂部主支撑件(511)、大臂支撑件(509)、小臂支撑件(507)的所有臂部(5)支撑件均为环形框架结构，环形框架结构中间装有控流装置(512)；所述的腿部(7)从躯体向外依次为腿部主固定件(701)、电磁吸合装置(702)、腿部第一舵机(703)、大腿支撑件(704)、腿部第二舵机(705)、小腿支撑件(706)、腿部第三舵机(707)、脚部支撑件(708)和蛙鞋(709)；腿部主固定件(701)上端固定在躯体(6)底面，腿部主固定件(701)下端铰接安装有电磁吸合装置(702)，腿部第一舵机(703)机体固定于电磁机构(702)底面，腿部第一舵机(703)的输出轴和大腿支撑件(704)上端连接，大腿支撑件(704)下端与腿部第二舵机(705)机体固定连接，腿部第二舵机(705)输出轴和小腿支撑件(706)上端连接，小腿支撑件(706)下端与腿部第三舵机(707)机体连接，腿部第三舵机(707)下端和脚部支撑件(708)连接，脚部支撑件(708)前侧与蛙鞋(709)固接；腿部第一舵机(703)用于驱动所述大腿支撑件(704)相对于所述电磁吸合装置(702)摆动；腿部第二舵机(705)用于驱动所述小腿支撑件(706)相对于所述大腿支撑件(704)摆动；腿部第三舵机(707)用于驱动所述蛙鞋(709)相对于所述小腿支撑件(706)摆动；大腿支撑件(704)、小腿支撑件(706)、脚部支撑件(708)的所有腿部(7)支撑件均为环形框架结构，环形框架结构中间装有控流装置(512)；所述的控流装置(512)包括控流微型电机(514)、转动杆(515)和挡板(516)，两块挡板(516)对称固定在转动杆(515)的两侧，转动杆(515)一端固定连接控流微型电机(514)的输出轴，控流微型电机(514)的机体固定于支撑件的环形框架结构内壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁丹，吴晓成，梁冬泰，冯永飞，李平，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33