仿生海龟水质监测机器人制造技术

本发明专利技术公开了仿生海龟水质监测机器人，包括躯干舱，所述躯干舱的顶部设置有舱盖，所述躯干舱的顶部设置有龟壳，所述躯干舱的右侧连接有头部，所述躯干舱的左侧连接有尾部，所述躯干舱前后方的右侧均连接有前肢，所述躯干舱前后方的左侧均连接有后肢,所述头部的右侧设置有测距传感器和水下监测传感器，所述躯干舱与舱盖之间设置有插接机构；所述插接机构中包括插杆，所述插杆贯穿舱盖上的插销孔并延伸至躯干舱插销孔的内部，所述插杆的顶端固定有第一圆把手，本发明专利技术涉及仿生机器人技术领域。该仿生海龟水质监测机器人，模仿了海龟前肢的多自由度水翼推进模式，结合后肢的摆动和姿态控制系统，保证了运动的低噪声与高灵活性。保证了运动的低噪声与高灵活性。保证了运动的低噪声与高灵活性。

【技术实现步骤摘要】
仿生海龟水质监测机器人


[0001]本专利技术涉及仿生机器人
，具体为仿生海龟水质监测机器人。

技术介绍

[0002]由于地球表面约3.61亿平方千米被水覆盖，因此在对生态环境的保护中，各个水体的保护对人类生存的影响深远，其中水质的保护与监测尤为重要。水质监测不当可能导致农田污灌，作物减产，危害人体健康，甚至可能直接导致饮用水受到污染，对人民造成广泛危害。仿生机器人研究方向中的一大热门方向便是水下仿生机器人，而目前在水质监测方面仍存在较大的设备和技术空缺。存在的问题大致有无法定期进行检测，覆盖面积不够广阔，资金、技术仍存在不足等。同时也存在由于人力管理的因素导致的水质监测作业质量不佳问题。为现在河湖等水体受到的垃圾倾倒、污水排放等污染。
[0003]目前，国内外对海龟水下高机动及低能耗游动的机理研究还不够深入，在此基础上研制的能够敏捷游动的仿海龟机器人较少，大多数水下机器人运动能力有限且机动性不高，同时由于实际水下环境复杂（复杂的水底地形地貌特征），受限于能源供给的问题，能够真正适应水下环境、在水中高效高机动流动且携带大量水质环境监测传感器的水下机器人也亟待研发，对此我们提出了一种仿生海龟水质监测机器人来解决上述问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了仿生海龟水质监测机器人，解决了能够敏捷游动的仿海龟机器人较少，大多数水下机器人运动能力有限且机动性不高的问题。
[0005]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：仿生海龟水质监测机器人，包括躯干舱，所述躯干舱的顶部设置有舱盖，所述躯干舱的顶部设置有龟壳，所述躯干舱的右侧连接有头部，所述躯干舱的左侧连接有尾部，所述躯干舱前后方的右侧均连接有前肢，所述躯干舱前后方的左侧均连接有后肢,所述头部的右侧设置有测距传感器和水下监测传感器，所述躯干舱与舱盖之间设置有插接机构；所述插接机构中包括插杆，所述插杆贯穿舱盖上的插销孔并延伸至躯干舱插销孔的内部，所述插杆的顶端固定有第一圆把手，所述躯干舱的外表面滑动连接有限位杆，所述限位杆的一端贯穿躯干舱插销孔并延伸至躯干舱插销孔的内部，所述插杆的一侧开设有插槽，所述限位杆的一端贯穿插槽并延伸至插槽的内部，所述限位杆的外表面与插槽的内表面卡接，所述限位杆的一端固定有第二圆把手。
[0006]优选的，所述躯干舱为防水密封舱，躯干舱内部设置有橡胶密封圈进行防水设计。
[0007]优选的，所述躯干舱内部设置有电气系统，所述舱盖与龟壳之间通过螺栓连接。
[0008]优选的，所述龟壳设计为扁平状流线型，所述龟壳可对躯干舱内部的电气系统进行防撞击保护。
[0009]优选的，所述龟壳上表面覆盖有薄膜太阳能硅电池膜并接入电气系统，可对电气系统中的锂电池进行充电。
[0010]有益效果
本专利技术提供了仿生海龟水质监测机器人。与现有技术相比具备以下有益效果：（1）、该仿生海龟水质监测机器人，模仿了海龟前肢的多自由度水翼推进模式，结合后肢的摆动和姿态控制系统，保证了运动的低噪声与高灵活性。
[0011]（2）、该仿生海龟水质监测机器人，通过多部位联合进行运动，保证了运动的准确性与效率，选取即插即用式水质监测等多种传感器，具有较高的可扩展性，可以根据需要对水质监测传感器进行方便快捷的更换，满足不同环境的需要。
[0012]（3）、该仿生海龟水质监测机器人，具有较高的仿生形态，可以完全融入生物自然生存环境而不造成影响。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的外部结构立体图；图2为本专利技术的外部结构爆炸图；图3为本专利技术的局部结构爆炸图。
[0014]图中：1
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躯干舱、2
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舱盖、3
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龟壳、4
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头部、5
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尾部、6
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前肢、7
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后肢、8
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测距传感器、9
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水下监测传感器、10
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插接机构、101
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插杆、102
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第一圆把手、103
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限位杆、104
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插槽、105
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第二圆把手。
具体实施方式
[0015]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0016]请参阅图1
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3，本专利技术提供一种技术方案：仿生海龟水质监测机器人，包括躯干舱1，躯干舱1的顶部设置有舱盖2，躯干舱1的顶部设置有龟壳3，龟壳3根据自然海龟形态为其设计了流线型的仿生龟壳，以此降低机器人在水下游动过程中的形阻（压差阻力），同时优化整机的外形使得其结构扁平，有效降低横侧向的水下阻力，躯干舱1的右侧连接有头部4，躯干舱1的左侧连接有尾部5，躯干舱1前后方的右侧均连接有前肢6，躯干舱1前后方的左侧均连接有后肢7,本机器人的前肢模仿海龟的前肢进行了设计，对其运动自由度进行分析和简化，考虑到前肢前后掠的这个自由度对游动推进影响较小，因此放弃自由度的运动，所设计的前肢长于后肢，呈桨状并具有一定硬度，在前肢的薄厚方面，本机器人设计也参照了海龟的前肢，前缘厚度大较硬，后缘厚度薄较软，甚至在推水时会产生一定程度的变形，对3D结构进行了多轮迭代设计，保证了机器人前肢仿生海龟水质监测机器人在可以提供足够推力实现划水和爬行，同时不增加过大的自重，或由于其过薄而容易遭水流冲击而折断。前肢6根部的舵机驱动的自由度是调整前肢攻角的（相对来流的夹角），肩部的舵机驱动的旋转自由度是实现前肢上下拍动的,这样的自由度设置可以实现类似真实海龟前肢的划水动作。仿生海龟水质监测机器人的后肢做了一定的简化，后肢相对于前肢运动自由较少，因此将海龟后肢运动被简化为单自由度的上下摆动，在游动过程中可作为升降舵（类似固定翼飞机飞行姿态的舵面控制）进行上浮、下潜甚至滚转的游动姿态控制。头部4的前端设置有测距传感器8和水下监测传感器9，测距传感器8采用了夏普的GP2Y0A41SK0F水空两用测距
传感器，设置即插即用的接口，其探测的有效距离为4至30cm。测距传感器8又叫红外避障传感器，利用3D打印的结构件将传感器安装于机器人的头部，传感器的探头可以通过发出红外线光束并接受返回光束进而对前方障碍物距离进行测量，采用红外避障传感器的原因主要是其具有水中、空气中两用的特点，并且具有反应灵敏，抗干扰能力强，成本低廉且结构简明而便于使用的特点，但是由于该传感器精度有限，故本机器人避障急停距离阈值设计得较低，红外避障传感器连接机器人舱内的单片机，将信号通过杜邦线传给单片机并受单片机控制。头部还可以安装水质监测所需的传感器，水下监测传感器9包含水压、视觉和水质传感器，仿生机器人搭载了兼容 Arduino的TDS传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.仿生海龟水质监测机器人，包括躯干舱（1），所述躯干舱（1）的顶部设置有舱盖（2），其特征在于：所述躯干舱（1）的顶部设置有龟壳（3），所述躯干舱（1）的右侧连接有头部（4），所述躯干舱（1）的左侧连接有尾部（5），所述躯干舱（1）前后方的右侧均连接有前肢（6），所述躯干舱（1）前后方的左侧均连接有后肢（7）,所述头部（4）的右侧设置有测距传感器（8）和水下监测传感器（9），所述躯干舱（1）与舱盖（2）之间设置有插接机构（10）；所述插接机构（10）中包括插杆（101），所述插杆（101）贯穿舱盖（2）上的插销孔并延伸至躯干舱（1）插销孔的内部，所述插杆（101）的顶端固定有第一圆把手（102），所述躯干舱（1）的外表面滑动连接有限位杆（103），所述限位杆（103）的一端贯穿躯干舱（1）插销孔并延伸至躯干舱（1）插销孔的内部，所述插杆（101）的一侧开设有插槽（104），所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄一琳，于靖，续森，张益鑫，
申请(专利权)人：北京市文汇中学，
类型：发明
国别省市：