利用波浪供能的水母机器人制造技术

本发明专利技术提供了一种涉及水母机器人领域的利用波浪供能的水母机器人，包括基体外壳、仿钟状体机构、控制模块、发电装置、浮力调节模块以及可折叠下浮体机构，控制模块、仿钟状体机构、发电装置和浮力调节模块均位于基体外壳内；仿钟状体机构与基体外壳相连接；控制模块与仿钟状体机构相连接；发电装置固定在基体外壳的储水舱顶部上；浮力调节模块连接在储水舱顶部上，折叠下浮体机构的导轨连接在基体外壳的储水舱底板下方。本发明专利技术将波浪能发电装置的原理与水下机器人相结合，使机器人通过自身的结构利用波浪能进行自供电，解决了水下机器人难以长时间续航的问题；折叠式的下浮体结构，在机发电状态下增大波浪对于下浮体的阻尼力，在运动状态下降低游动阻力。在运动状态下降低游动阻力。在运动状态下降低游动阻力。

【技术实现步骤摘要】
利用波浪供能的水母机器人


[0001]本专利技术涉及水母机器人领域，具体地，涉及利用波浪供能的水母机器人。

技术介绍

[0002]目前的各种仿水母机器人均没有实现自供能，需要频繁回收布放。且现有水下机器人在海洋科考中易惊扰海洋生物和续航性不足。
[0003]专利CN113665769A公布了一种仿生水母机器人及其海洋探索应用方法，该机器人由摆臂、连杆、电子舱等原件组成，该机器人主要是通过电子舱内的电机来驱动同样位于电子舱内的吸水囊，使得柔性骨架的形变带动吸水囊的收缩与舒张，从而模拟水母的吸水与排水过程产生推进力，但该机器人无法实现能量自给，且驱动方式所需的驱动力较大。
[0004]专利CN108608408A公布了另一种多自由度仿生水母机器人，该机器人采用多个舵机驱动多条机械臂，同时在机械臂外部附着的生物膜内充有空气。该机器人通过机械臂的快速摆动产生的对水的反作用力实现推进，同时利用生物膜内充有的空气调节浮力。但这种机器人采用的调节浮力的方式受到的限制较多，在水下调节浮力较为困难，且同样无法能源自给。
[0005]专利CN113306684A公布的一种仿水母机器人采用了一种推拉机构，由推杆电机驱动摆臂往复收展以利用排水的反作用力推进，但该机器人所采用的整体机械结构较为复杂，且推拉机构中所使用的零件较多，因此不利于减轻机器人重量以及装配工作量。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种利用波浪供能的水母机器人。
[0007]根据本专利技术提供的一种利用波浪供能的水母机器人，包括基体外壳、仿钟状体机构、控制模块、发电装置、浮力调节模块以及可折叠下浮体机构，控制模块、仿钟状体机构、发电装置和浮力调节模块均位于基体外壳内；仿钟状体机构经由其中的隔板通过螺栓与基体外壳中外壳内壁的突起部分相连接；控制模块经由托板通过螺钉与仿钟状体机构中的固定铜柱相连接；发电装置经由其内部的发电机底座、发条盒通过螺栓固定在基体外壳的储水舱顶部上；浮力调节模块经由其内部的双向水泵通过螺栓连接在储水舱顶部上，折叠下浮体机构的导轨通过螺栓连接在基体外壳的储水舱底板下方；
[0008]可折叠下浮体机构在运动模式和发电模式之间进行切换，可折叠下浮体机构和基体外壳实现相对运动产生电能。
[0009]一些实施例中，仿钟状体机构包括上防水塑料膜、主舵机、隔板、摆臂、固定铜柱、舵机支座以及销，主舵机分别通过舵机支座连接于隔板上，摆臂和销固定在主舵机的舵盘上，且摆臂延伸出外壳侧面的开口；
[0010]上防水塑料膜连接于摆臂和外壳上，上防水塑料膜粘结于摆臂上形成类似于水母钟状体的形状，且上防水塑料膜粘结于外壳侧面的开口。
[0011]一些实施例中，浮力调节模块包括外联通导管、双向水泵以及内联通导管，双向水
泵通过外联通导管与外界相连，双向水泵通过内联通导管与储水舱相连。
[0012]一些实施例中，发电装置包括后转轴、前转轴、联轴器、单向轴承、发电机、发电机底座、柔索以及发条盒，发电机通过发电机底座夹持并固定，发电机通过联轴器连接后转轴，后转轴内嵌有单向轴承、并与单向轴承的外圈配合并通过键连接，前转轴一端与单向轴承的内圈配合通过键连接，前转轴另一端与发条盒固连，柔索缠绕在前转轴上，柔索一端穿过储水舱的中心中空部分与下浮体中的上滑块相连。
[0013]一些实施例中，可折叠下浮体机构包括下浮体和导轨，下浮体滑动连接于导轨上；
[0014]下浮体包括下防水塑料膜、上滑块、上连杆、转轴、下连杆以及下滑块，下防水塑料膜分别粘接于上滑块和下滑块上，上滑块与上连杆相连，下连杆与下滑块相连，上连杆通过转轴与下连杆相连，上滑块和下滑块滑动连接于导轨上，导轨顶端连接于基体外壳的储水舱底板下方。
[0015]一些实施例中，上滑块包括上滑块外壳、折叠电机、联轴器、蜗杆、蜗轮、微型电磁铁以及上滑块底座，折叠电机连接于上滑块外壳，蜗杆通过联轴器连接于折叠电机上，蜗杆与蜗轮啮合，蜗轮绕着上滑块外壳与上连杆相连，微型电磁铁连接于上滑块底座上。
[0016]一些实施例中，下滑块包括下滑块外壳和下滑块底座，下滑块外壳连接于下滑块底座上，转轴连接于下滑块外壳上。
[0017]一些实施例中，基体外壳包括头盖、上防水垫片、储水舱、下防水垫片、储水舱底板以及外壳，头盖和外壳之间设有上防水垫片，储水舱连接于外壳内部，且储水舱顶部与头盖相连，储水舱底部通过下防水垫片连接于储水舱底板上。
[0018]一些实施例中，控制模块包括电池、STM控制板以及托板，电池位于STM控制板上方，且电池固定在托板上，托板位于仿钟状体机构上方。
[0019]一些实施例中，在从运动模式转换为发电模式时，浮力调节模块工作将基体外壳内部储水舱的水抽出，降低机器人重力，使得机器人上浮；同时折叠下浮体机构中的下浮体通过折叠电机
‑
的运动发生变形，横向面积增大，下浮体可沿导轨运动，作为一部分；而基体外壳及其内部的仿钟状体机构、控制模块、发电装置、浮力调节模块以及导轨则可看作另一部分并整体作为上浮体，上下浮体之间只通过柔索相连，在波浪的作用下，由于上下浮体受力不相同且存在刚度与阻尼，因此将会沿着导轨产生相对运动，带动柔索运动引发发电装置发电；
[0020]在从发电模式转换回运动模式时，浮力调节模块工作将环境中的水抽入基体外壳内部储水舱中，增加机器人重力，使得机器人下潜；同时折叠下浮体机构中的下浮体通过折叠电机
‑
反向运动变形，横向面积减小，下浮体锁死，仿钟状体机构模拟水母游动。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0022](1)本专利技术将波浪能发电装置的原理与水下机器人相结合，使得机器人可以通过自身的结构利用波浪能进行自供电，解决了水下机器人难以长时间续航的问题。
[0023](2)本专利技术通过设计折叠式的下浮体结构，使得下浮体能够根据机器人的需要展开或折叠，以便于在机器人的发电状态下增大波浪对于下浮体的阻尼力，在运动状态下降低游动阻力；发电机构中的单向轴承保证了上下浮体相对运动的可靠性和单向电流。
附图说明
[0024]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0025]图1利用波浪供能的水母机器人在游动状态下的示意图
[0026]图2利用波浪供能的水母机器人在发电状态下的示意图
[0027]图3利用波浪供能的水母机器人控制舱段结构示意图
[0028]图4利用波浪供能的水母机器人驱动舱段结构示意图仿钟状体机构示意图(上防水塑料膜已隐藏)
[0029]图5利用波浪供能的水母机器人发电装置及浮力调节模块示意图
[0030]图6利用波浪供能的水母机器人发电装置结构示意图
[0031]图7利用波浪供能的水母机器人下浮体结构剖视图(收起状态)
[0032]图8利用波浪供能的水母机器人下浮体结构剖视图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用波浪供能的水母机器人，其特征在于，包括基体外壳、仿钟状体机构、控制模块、发电装置(20)、浮力调节模块以及可折叠下浮体机构，所述控制模块、所述仿钟状体机构、所述发电装置(20)和所述浮力调节模块均位于所述基体外壳内；所述仿钟状体机构经由其中的隔板(14)通过螺栓与基体外壳中外壳(6)内壁的突起部分相连接；所述控制模块经由托板(12)通过螺钉与所述仿钟状体机构中的固定铜柱(16)相连接；所述发电装置(20)经由其内部的发电机底座(2006)、发条盒(2008)通过螺栓固定在所述基体外壳的储水舱(3)顶部上；所述浮力调节模块经由其内部的双向水泵(21)通过螺栓连接在储水舱(3)顶部上，折叠下浮体机构的导轨(9)通过螺栓连接在基体外壳的储水舱底板(5)下方；所述可折叠下浮体机构在运动模式和发电模式之间进行切换，所述可折叠下浮体机构和所述基体外壳实现相对运动产生电能。2.根据权利要求1所述的利用波浪供能的水母机器人，其特征在于，所述仿钟状体机构包括上防水塑料膜(7)、主舵机(13)、隔板(14)、摆臂(15)、固定铜柱(16)、舵机支座(17)以及销(18)，所述主舵机(13)分别通过所述舵机支座(17)连接于所述隔板(14)上，所述摆臂(15)和所述销(18)固定在所述主舵机(13)的舵盘上，且所述摆臂(15)延伸出所述外壳(6)侧面的开口；所述上防水塑料膜(7)连接于所述摆臂(15)和外壳(6)上，所述上防水塑料膜(7)粘结于所述摆臂(15)上形成类似于水母钟状体的形状，且所述上防水塑料膜(7)粘结于所述外壳(6)侧面的开口。3.根据权利要求2所述的利用波浪供能的水母机器人，其特征在于，所述浮力调节模块包括外联通导管(19)、双向水泵(21)以及内联通导管(22)，所述双向水泵(21)通过所述外联通导管(19)与外界相连，所述双向水泵(21)通过所述内联通导管(22)与储水舱(3)相连。4.根据权利要求3所述的利用波浪供能的水母机器人，其特征在于，所述发电装置(20)包括后转轴(2001)、前转轴(2002)、联轴器(2003)、单向轴承(2004)、发电机(2005)、发电机底座(2006)、柔索(2007)以及发条盒(2008)，所述发电机(2005)通过所述发电机底座(2006)夹持并固定，所述发电机(2005)通过所述联轴器(2003)连接后转轴(2001)，所述后转轴(2001)内嵌有所述单向轴承(2004)、并与所述单向轴承(2004)的外圈配合并通过键连接，所述前转轴(2002)一端与所述单向轴承(2004)的内圈配合通过键连接，所述前转轴(2002)另一端与所述发条盒(2008)固连，所述柔索(2007)缠绕在所述前转轴(2002)上，所述柔索(2007)一端穿过所述储水舱(3)的中心中空部分与所述下浮体(8)中的上滑块(802)相连。5.根据权利要求4所述的利用波浪供能的水母机器人，其特征在于，所述可折叠下浮体机构包括下浮体(8)和导轨(9)，所述下浮体(8)滑动连接于所述导轨(9)上；所述下浮体(8)包括下防水塑料膜(801)、上滑块(802)、上连杆(803)、转轴(804)、下连杆(805)以及下滑块(806)，所述下防水塑料膜(801)分别粘接于所述上滑块(802)和所述下滑块(806)上，所述上滑块(802)与所述上连杆(803)相连，所述下连杆(805)与所述下滑块(806)相连，所述上连杆(803)通过所述转轴(804)与下连杆(805)相连，所述上滑块(802)和所述下滑块(806)滑动连接于所述导轨(9)上，所述导轨(9)顶端连接于所述基体外壳的储水舱底板(5)下方。6.根据权利要求5所述的利用波浪供能的水母机器人，其特征在于，所述上...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈卫星，周博恩，黄佳佳，高峰，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：