一种多模态驱动仿海龟机器人制造技术

本发明专利技术提出一种仿海龟机器人，所述仿海龟机器人包括躯干，以及用于仿生鳍式推进的一对前肢机构和一对后肢机构，所述躯干包括浮力调节舱和重心调节舱，所述前肢机构为变刚度仿生鳍式推进机构，所述后肢机构为柔性仿生鳍式推进机构。仿海龟机器人的浮力调节舱通过压缩或拉伸波纹管，增加或降低机器人浮力，使机器人的浮力自主调节；仿海龟机器人的重心调节舱分别位于浮力调节舱两侧，重心调节舱内的重块同时前推或后移，会使机器人的重心迁移；若重块一前一后，会使机器人产生向左前或右前倾斜，从而可以使机器人在滑翔推进时实现转弯。从而可以使机器人在滑翔推进时实现转弯。从而可以使机器人在滑翔推进时实现转弯。

【技术实现步骤摘要】
一种多模态驱动仿海龟机器人


[0001]本申请涉及水下机器人领域，具体涉及一种多模态驱动仿海龟机器人。

技术介绍

[0002]随着海洋开发活动越来越频繁和深入，对海洋探测技术和设备的需求也越来越高。在超越人类潜水极限的恶劣水下环境中，搭载传感器、仪器设备的水下机器人很自然地成为人类延伸自己感知能力的主要工具之一。水下机器人作为一种高技术手段在海洋开发和利用领域的重要性不亚于宇宙火箭在探索宇宙空间中的作用，在勘测海底矿产资源和发现新物种上有巨大的潜力和开发的空间。
[0003]AUV(autonomous underwater vehicle，自行式水下航行器)是水下机器人的典型代表，各国研究机构已开展大量研究。AUV通常采用鱼雷状的外形，并采用螺旋桨驱动方式。但是，螺旋桨驱动方式转弯半径大，不够灵活，且具有高噪声、难以实现小型化、容易形成湍流等问题，不但增加了能耗，还在很大程度上影响了周围的水生物环境。

技术实现思路

[0004]因此，本申请的目的在于提供一种仿海龟机器人，将海龟的躯体结构与运动机理运用到机器人的机构设计与运动控制中，从而提高水下机器人的航行时间、作业覆盖面以及推进效率。
[0005]为此，本申请提供一种仿海龟机器人，包括躯干，以及用于仿生鳍式推进的一对前肢机构和一对后肢机构，所述躯干包括浮力调节舱和重心调节舱，所述前肢机构为变刚度仿生鳍式推进机构，所述后肢机构为柔性仿生鳍式推进机构。
[0006]进一步的，所述浮力调节舱包括浮力调节舱外壳，以及设置于浮力调节舱外壳内的吸水/排水体积调节机构，所述吸水/排水体积调节机构包括伸缩管和伸缩驱动部件，所述伸缩驱动部件用于沿所述伸缩管的轴向压缩或拉伸所述伸缩管，实现在所述浮力调节舱内排水或吸水。
[0007]进一步的，所述重心调节舱为两个，对称设置于躯干的两侧。
[0008]进一步的，所述重心调节舱包括重心调节舱壳体，以及设置于重心调节舱壳体内的重物位置调节机构；所述重物位置调节机构包括重块和位置驱动部件，所述位置驱动部件用于平行于躯干的对称轴调节重块的位置，实现所述仿海龟机器人的重心位置调节。
[0009]进一步的，所述前肢机构包括前肢驱动关节和变刚度柔性前肢水翼，所述前肢驱动关节为三自由度关节，用于驱动所述前肢水翼的摆旋、位旋、拍旋运动；所述前肢水翼的远端为多关节水翼，近端为刚度调节机构。
[0010]进一步的，所述刚度调节机构包括依次连接的刚度调节器、弹簧牵引绳、弹簧、多关节水翼牵引绳，所述多关节水翼牵引绳的远端连接所述多关节水翼。
[0011]进一步的，所述后肢机构包括后肢驱动关节和柔性后肢水翼，所述后肢驱动关节为三自由度关节，用于驱动所述后肢水翼的摆旋、位旋、拍旋运动；所述后肢机构的远端为
柔性主体，近端为后肢水翼连接件，所述后肢水翼连接件的硬度高于所述柔性主体。
[0012]进一步的，所述躯干由海龟状流线型躯干外壳包裹，所述躯干外壳包括覆盖于躯干上部的背甲和包裹于躯干下部的腹甲。
[0013]进一步的，所述仿海龟机器人还包括头部部件，所述头部部件连接于躯干的前端，用于目标识别的光学传感器设置于头部部件上。
[0014]进一步的，所述仿海龟机器人还包括电气控制舱和驱动控制舱；所述电气控制舱内密封中央控制器，由控制电电路供电；所述驱动控制舱内密封电机驱动控制器，由动力电电路供电。
[0015]本申请技术方案，具有如下优点：
[0016]1.本申请的仿海龟机器人的前肢机构和后肢机构均为三自由度设计，可实现滑翔推进、扑翼划水推进及爬行等运动模式于一体，相比于常规水下航行器，其具有较高的隐身性能、机动性和推进效率；其中，滑翔模式可实现广域长航时滑行，扑翼划水模式提高机器人隐身性能、机动性及推进效率，并且机器人可以在海底、碎浪带、海滩等地带自由爬行。
[0017]2.本申请的仿海龟机器人的浮力调节舱通过压缩波纹管，增加机器人浮力，使机器人产生正浮力而上浮，以及拉伸波纹管，导致舱内空气被压缩，降低机器人浮力，使机器人产生负浮力而下沉。
[0018]3.本申请的仿海龟机器人的重心调节舱分别位于浮力调节舱两侧，将电池作为重心改变的重块，重心调节舱内的重块同时前推或后移，会使机器人的重心位置改变；若重块一前一后，会使机器人产生向左前或右前倾斜，从而可以使机器人在滑翔推进时实现转弯。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例中的仿海龟机器人的整体结构示意图；
[0021]图2为本专利技术实施例中的浮力调节舱的内部结构示意图；
[0022]图3为本专利技术实施例中的重心调节舱的结构示意图；
[0023]图4为本专利技术实施例中的前肢机构的结构示意图；
[0024]图5为本专利技术实施例中的后肢机构的结构示意图。
具体实施方式
[0025]下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
[0026]在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、
“
第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0027]在本申请的描述中，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申请中的具体含义。
[0028]此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0029]本申请提供一种仿海龟机器人，包括躯干1，以及用于仿生鳍式推进的一对前肢机构2和一对后肢机构3。其中，躯干1包括浮力调节舱4和重心调节舱5。前肢机构2连接于躯干1的前端，后肢机构3连接于躯干1的后端。前肢机构2为变刚度仿生鳍式推进机构，后肢机构3为柔性仿生鳍式推进机构。
[0030]仿海龟机器人的躯干1由海龟状流线型躯干外壳包裹。图1为躯干外壳的局部爆炸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿海龟机器人，其特征在于，所述仿海龟机器人包括躯干(1)，以及用于仿生鳍式推进的一对前肢机构(2)和一对后肢机构(3)，所述躯干(1)包括浮力调节舱(4)和重心调节舱(5)，所述前肢机构(2)为变刚度仿生鳍式推进机构，所述后肢机构(3)为柔性仿生鳍式推进机构。2.根据权利要求1所述的仿海龟机器人，其特征在于，所述浮力调节舱(4)包括浮力调节舱外壳，以及设置于浮力调节舱外壳内的吸水/排水体积调节机构，所述吸水/排水体积调节机构包括伸缩管(401)和伸缩驱动部件，所述伸缩驱动部件用于沿所述伸缩管(401)的轴向压缩或拉伸所述伸缩管(401)，实现在所述浮力调节舱(4)内排水或吸水。3.根据权利要求1所述的仿海龟机器人，其特征在于，所述重心调节舱(5)为两个，对称设置于躯干(1)的两侧。4.根据权利要求3所述的仿海龟机器人，其特征在于，所述重心调节舱(5)包括重心调节舱壳体，以及设置于重心调节舱壳体内的重物位置调节机构；所述重物位置调节机构包括重块(503)和位置驱动部件，所述位置驱动部件用于平行于躯干(1)的对称轴调节重块(503)的位置，实现所述仿海龟机器人的重心位置调节。5.根据权利要求1所述的仿海龟机器人，其特征在于，所述前肢机构(2)包括前肢驱动关节和变刚度柔性前肢水翼(201)，所述前肢驱动关节为三自由度关节，用于驱动所述前肢水翼(201)的摆旋、位旋、拍旋运动；所述前肢水翼(201)的远...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢会明，徐泽勇，齐兴宇，王元瑞，孙卓为，李海波，许德新，赵新华，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：