【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水下仿生机器人，尤其涉及一种仿蝠鲼载人潜水器。
技术介绍
1、随着科技的进步和人类对深海环境的研究需求的增加，载人潜水器逐渐发展起来。它们可以帮助科学家深入了解海洋生物、地质、地球物理和化学等方面的知识。通过载人潜水器，科学家可以观察和采集深海生物样本，研究深海生态系统的特点和变化；载人潜水器还可以调查海底地质特征，研究地质构造和地壳演化过程，提供有关地球内部结构的重要信息；此外，载人潜水器在勘探和开发海洋资源方面也具有重要意义，它们可以用于搜索和勘探矿产资源、油气资源以及其他海洋生物和自然资源；通过载人潜水器的观测和采样，可以更好地了解海洋资源的分布、数量和可行性，为资源开发提供重要依据；在救援和灾害应对方面，载人潜水器也发挥了重要作用，它们可以被用于搜救行动，为被困人员提供救援和支援；载人潜水器也可以用来参观海底世界，使人们近距离观测到海洋的真实面貌。
2、然而，目前的载人潜水器通常具有较大的体积和重量，限制了潜水器的机动性和灵活性，会对海洋中的生物造成影响，无法稳定的观察海洋生物，并且在水下由于体积较大造成的阻力也就较大，从而导致潜水器消耗能源过多的问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的是现有的载人潜水器机动性和灵活性较差，并且由于阻力较大导致消耗能源过多的技术问题，提供了一种通过仿生的潜水器模仿生物的流线型减小了潜水器的水下阻力，提高了潜水器的速度；模仿了蝠鲼的运动方式和结构，提升了机动性、灵活性和稳定性的仿蝠鲼载人潜水器。
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3、一种仿蝠鲼载人潜水器，包括主体支架、蝠鲼主体外罩、左胸鳍模块、右胸鳍模块、尾鳍模块、驾驶舱和重浮力调节模块；所述主体支架设置在蝠鲼主体外罩内；所述左胸鳍模块活动连接在主体支架左侧；右胸鳍模块活动连接在主体支架右侧；所述尾鳍模块活动连接在主体支架的蝠鲼主体外罩的后端；所述左胸鳍模块、右胸鳍模块和尾鳍模块用于调节潜水器的平衡；所述驾驶舱设置在蝠鲼主体外罩中部；所述重浮力调节模块包括第一重浮力调节组件和第二重浮力调节组件；所述第一重浮力调节组件和第二重浮力调节组件分别设置在蝠鲼主体外罩的前部和后部内；第一重浮力调节组件和第二重浮力调节组件均包括油箱和两个油囊；所述油箱设置在蝠鲼主体外罩内的中间处；两个所述油囊分别通过油管对称连接在油箱的左右两侧，所述油箱的左右两端均设置伸缩驱动件，所述伸缩驱动件的伸缩部连接有挡板；所述挡板移动连接在油箱内，且挡板用于实现油箱与油囊之间的连通和关闭；所述油箱上设置有用于抽油囊内油的油泵；通过四个油囊内的油量来控制蝠鲼主体外罩的平衡调节。该载人潜水器通过模仿蝠鲼流线型的结构减小了潜水器的水下阻力，提高了潜水器的速度；通过第一重浮力调节组件和第二重浮力调节组件能够控制四个油囊内的油量，从而能够调节前后左右的重浮力，提升了载人潜水器机动性、灵活性和稳定性。
4、作为优选，所述蝠鲼主体外罩的左前、右前、左后和右后所对应的四个角上均设置有用于升降推进的螺旋桨结构。通过螺旋桨结构分布在潜水器的四个角上，可以在潜水器静止的时候进行原地高度调整，从而以更快的速度入水和出水，并且可以与重浮力调节模块共同作用实现定点悬停控制。
5、作为优选，所述左胸鳍模块和右胸鳍模块对称设置在蝠鲼主体外罩左右两侧；左胸鳍模块和右胸鳍模块均包括胸鳍固定支架、控制电源、扑动电机、转动电机和柔性胸鳍板；所述胸鳍固定支架与主体支架固定连接；所述控制电源设置在主体支架上；所述扑动电机设置在胸鳍固定支架上，且扑动电机与控制电源连接；所述转动电机通过扑动连接件设置在扑动电机的驱动部上，且转动电机与控制电源连接；所述柔性胸鳍板通过胸鳍板连接件连接在转动电机的驱动部上；所述柔性胸鳍板外壁上包裹有胸鳍外罩。通过扑动电机和转动电机之间的配合，实现了胸鳍扑动与扭转的耦合运动，便于实现快速前进以及在复杂地形中的机动转向。
6、作为优选，所述尾鳍模块包括尾部舵机、尾部舵机固定架、尾部左鳍板连接块、尾部右鳍板连接块和尾鳍转动连杆；所述尾部舵机通过尾部舵机固定架设置在蝠鲼主体外罩的后端；所述尾鳍转动连杆的一端与尾部舵机的输出轴连接，尾鳍转动连杆的另一端通过连杆支架转动连接尾部舵机固定架上；所述尾部左鳍板连接块和尾部右鳍板连接块分别对称连接在尾鳍转动连杆的左右两侧；所述尾部左鳍板连接块和尾部右鳍板连接块后部均连接有尾部鳍板，且两块尾部鳍板对称设置。通过尾部舵机的转动带动尾鳍转动连杆带动两块尾部鳍板的后端的左右两侧对称设置有泵喷推进器。通过胸鳍与泵喷推进器结合进一步实现快速前进以及在复杂地形中的机动转向。
7、作为优选，还包括感知与控制模块；所述感知与控制模块包括压力传感器、深度传感器、图像声纳、惯性导航、usbl定位通信、照明系统以及摄像头；所述压力传感器与深度传感器用于感知当前的浮力状态；所述图像声纳用于获取水底地形地貌信息；所述惯性导航用于实时定位潜水器的位置信息；所述摄像头用于拍摄水下的画面；所述usbl用于在水下时实时与地面保持通信；所述照明系统用于水下照明。
8、作为优选，所述驾驶舱内设置有操控模块、驾驶模块和体重传感器；所述操控模块用于进行人机交互，所述驾驶模块用于控制行驶方向；所述体重传感器用于检测驾驶员的体重。通过操控模块和驾驶模块更好的实现人机交互，方便良好的操控潜水器，并且通过体重传感器以通过压力进行传感的形式，能够方便将驾驶员的体重信息传递到控制与感知模块中，通过重浮力调节模块调节至平衡状态，可适应不同驾驶员的体重。
9、综上所述，本专利技术的优点是采用了仿蝠鲼的载人潜水器，潜水器在蝠鲼已有的胸鳍、尾鳍扑动的功能下，潜水器不仅可以实现蝠鲼已有的前游、转向等高机动性运动，也可利用重浮力调节模块精准在水下保持滑翔状态，仿蝠鲼的流线型外形减小了水下阻力，减少了能源消耗，保证了长时间的工作能力以及提高了潜水器的游动速度。特别是弥补了潜水器航行速度较慢、浮力调节能力有限以及续航时间短的问题，并且可以通过螺旋桨结构实现定点悬停。
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1.一种仿蝠鲼载人潜水器，其特征在于，包括主体支架(1)、蝠鲼主体外罩(2)、左胸鳍模块(3)、右胸鳍模块(4)、尾鳍模块(5)、驾驶舱(6)和重浮力调节模块；所述主体支架(1)设置在蝠鲼主体外罩(2)内；所述左胸鳍模块(3)活动连接在主体支架(1)左侧；右胸鳍模块(4)活动连接在主体支架(1)右侧；所述尾鳍模块(5)活动连接在主体支架(1)的蝠鲼主体外罩(2)的后端；所述左胸鳍模块(3)、右胸鳍模块(4)和尾鳍模块(5)用于调节潜水器的平衡；所述驾驶舱(6)设置在蝠鲼主体外罩(2)中部；所述重浮力调节模块包括第一重浮力调节组件(7)和第二重浮力调节组件(8)；所述第一重浮力调节组件(7)和第二重浮力调节组件(8)分别设置在蝠鲼主体外罩(2)的前部和后部内；第一重浮力调节组件(7)和第二重浮力调节组件(8)均包括油箱(71)和两个油囊(72)；所述油箱(71)设置在蝠鲼主体外罩(2)内的中间处；两个所述油囊(72)分别通过油管(70)对称连接在油箱(71)的左右两侧，所述油箱(71)的左右两端均设置伸缩驱动件(73)，所述伸缩驱动件的伸缩部(731)连接有挡板(74)；所述挡板(
2.根据权利要求1所述的仿蝠鲼载人潜水器，其特征在于，所述蝠鲼主体外罩(2)的左前、右前、左后和右后所对应的四个角上均设置有用于升降推进的螺旋桨结构(9)。
3.根据权利要求1所述的仿蝠鲼载人潜水器，其特征在于，所述左胸鳍模块(3)和右胸鳍模块(4)对称设置在蝠鲼主体外罩(2)左右两侧；左胸鳍模块(3)和右胸鳍模块(4)均包括胸鳍固定支架(31)、控制电源(32)、扑动电机(33)、转动电机(34)和柔性胸鳍板(35)；所述胸鳍固定支架(31)与主体支架(1)固定连接；所述控制电源(32)设置在主体支架(1)上；所述扑动电机(33)设置在胸鳍固定支架(31)上，
4.根据权利要求1所述的仿蝠鲼载人潜水器，其特征在于，所述尾鳍模块(5)包括尾部舵机(51)、尾部舵机固定架(52)、尾部左鳍板连接块(53)、
5.根据权利要求4所述的仿蝠鲼载人潜水器，其特征在于，所述蝠鲼主体外罩(2)的后端的左右两侧对称设置有泵喷推进器(20)。
6.根据权利要求1所述的仿蝠鲼载人潜水器，其特征在于，还包括感知与控制模块(10)；所述感知与控制模块(10)包括压力传感器、深度传感器、图像声纳、惯性导航、USBL定位通信、照明系统以及摄像头；所述压力传感器与深度传感器用于感知当前的浮力状态；所述图像声纳用于获取水底地形地貌信息；所述惯性导航用于实时定位潜水器的位置信息；所述摄像头用于拍摄水下的画面；所述USBL用于在水下时实时与地面保持通信；
7.根据权利要求6所述的仿蝠鲼载人潜水器，其特征在于，所述驾驶舱(6)内设置有操控模块(61)、驾驶模块(62)和体重传感器(63)；所述操控模块(61)用于进行人机交互，所述驾驶模块(62)用于控制行驶方向；
...【技术特征摘要】
1.一种仿蝠鲼载人潜水器，其特征在于，包括主体支架(1)、蝠鲼主体外罩(2)、左胸鳍模块(3)、右胸鳍模块(4)、尾鳍模块(5)、驾驶舱(6)和重浮力调节模块；所述主体支架(1)设置在蝠鲼主体外罩(2)内；所述左胸鳍模块(3)活动连接在主体支架(1)左侧；右胸鳍模块(4)活动连接在主体支架(1)右侧；所述尾鳍模块(5)活动连接在主体支架(1)的蝠鲼主体外罩(2)的后端；所述左胸鳍模块(3)、右胸鳍模块(4)和尾鳍模块(5)用于调节潜水器的平衡；所述驾驶舱(6)设置在蝠鲼主体外罩(2)中部；所述重浮力调节模块包括第一重浮力调节组件(7)和第二重浮力调节组件(8)；所述第一重浮力调节组件(7)和第二重浮力调节组件(8)分别设置在蝠鲼主体外罩(2)的前部和后部内；第一重浮力调节组件(7)和第二重浮力调节组件(8)均包括油箱(71)和两个油囊(72)；所述油箱(71)设置在蝠鲼主体外罩(2)内的中间处；两个所述油囊(72)分别通过油管(70)对称连接在油箱(71)的左右两侧，所述油箱(71)的左右两端均设置伸缩驱动件(73)，所述伸缩驱动件的伸缩部(731)连接有挡板(74)；所述挡板(74)移动连接在油箱(71)内，
2.根据权利要求1所述的仿蝠鲼载人潜水器，其特征在于，所述蝠鲼主体外罩(2)的左前、右前、左后和右后所对应的四个角上均设置有用于升降推进的螺旋桨结构(9)。
3.根据权利要求1所述的仿蝠鲼载人潜水器，其特征在于，所述左胸鳍模...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹勇，郝艺伟，曹永辉，骆凯盟，殷中华，李博，路阳，潘光，
申请(专利权)人：西北工业大学宁波研究院，
类型：发明
国别省市：
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