[发明专利]一种面向水质监测的仿生机器海豚

权利要求书

1.一种面向水质监测的仿生机器海豚，包括仿生机器海豚和上位机监控系统；其中：所述仿生机器海豚与上位机监控系统采用无线射频方式实现信息交互，实时监测水质信息、位置信息、姿态信息，并无线发送给上位机监控系统，同时接收上位机监控系统发送的控制指令，执行相应的任务；

所述仿生机器海豚从位置功能上划分为：水质传感器模块、头部透明舱、胸鳍舱、主控舱和尾关节舱；

所述水质传感器模块采用独立悬挂方式，安装在所述仿生机器海豚的下侧，包括：水质传感器安装支架和水质传感器，能够根据水质检测任务需要，安装不同类型的水质传感器；

所述头部透明舱位于仿生机器海豚前端，舱内安装有至少一个传感器和第一信息采集模块，所述第一信息采集模块用于采集和处理所述头部透明舱中传感器信息；

所述胸鳍舱位于所述头部透明舱后方，所述胸鳍舱和所述头部透明舱之间采用密封圈固定；所述胸鳍舱内安装有胸鳍驱动模块，所述胸鳍驱动模块包括：胸鳍舵机、仿生胸鳍、第一传动轴，所述胸鳍舵机与所述仿生胸鳍通过第一传动轴相连，当所述胸鳍舵机往复运动时，通过第一传动轴来驱动仿生胸鳍往复运动；所述胸鳍舱还安装有第二航空插头和第二信息采集模块，所述第二航空插头与所述水质传感器通过航空插头连接线连接；所述第二航空插头还与第二信息采集模块通过串口连接，所述第二信息采集模块用于采集、处理水质信息；

所述主控舱位于胸鳍舱后方，包括：背鳍驱动模块和尾关节驱动模块；所述背鳍驱动模块包括：背鳍舵机、仿生背鳍、第二传动轴；所述背鳍舵机与所述仿生背鳍通过第二传动轴相连，当背鳍舵机往复运动时，通过第二传动轴来驱动仿生背鳍往复运动；所述尾关节驱动模块包括第一电机驱动模块、第一电机、第一主动齿轮、第一从动齿轮、第一转轴；第一电机驱动模块与第一电机连接，第一主动齿轮安装于第一电机的输出轴末端并与安装于第一转轴上的第一从动齿轮齿合；第一转轴与尾关节舱固定相连；当第一电机驱动模块驱动第一电机往复运动时，带动第一主动齿轮、第一从动齿轮转动，从而带动尾关节舱上下拍动；所述主控舱还包括第一控制模块和第四航空插头，所述第一控制模块与所述第一信息采集模块、第二信息采集模块连接，用于获取第一信息采集模块和第二信息采集模块的信息，所述第一控制模块还与第一电机驱动模块相连；所述第四航空插头与所述第一控制模块连接，用于实现尾关节舱的供电和与主控舱之间的通信；

所述尾关节舱位于主控舱的后方，包括尾鳍驱动模块和仿生尾鳍；所述尾鳍驱动模块包括第二电机驱动模块、第二电机、第二主动齿轮、第二从动齿轮；第二电机驱动模块与第二电机相连，第二主动齿轮安装于第二电机输出轴末端并与安装于第二转轴上的第二从动齿轮齿合，另外第二转轴与仿生尾鳍固定相连，当第二电机驱动模块驱动第二电机往复转动时，带动第二主动齿轮、第二从动齿轮往复转动，从而带动仿生尾鳍往复拍动；所述尾关节舱位还包括第二控制模块和第五航空插头；所述第二控制模块与所述第二电机驱动模块相连，还与第五航空插头通过串口线连接；所述第五航空插头与第四航空插头通过航空插头连接线连接。

2.如权利要求1所述的仿生机器海豚，其中，所述头部透明舱中安装有惯性传感器、红外测距传感器、电池电量监测传感器和深度传感器；所述惯性传感器用于测量仿生机器海豚运动姿态；所述红外测距传感器安装于舱内两侧和前端，用于监测与周围障碍物的距离，电池电量监测传感器用于监测电池的剩余电量；所述深度传感器用于测量仿生机器海豚下潜深度。

3.如权利要求1所述的仿生机器海豚，其中，所述头部透明舱外安装有防水摄像头，用于获取水下环境信息。

4.如权利要求1所述的仿生机器海豚，其中，所述胸鳍舱还安装有第一航空插头、第三航空插头和电池组；所述电池组为整个仿生机器海豚供电，在电量不足的情况下，通过第一航空插头连接充电器进行充电；所述第三航空插头作为预留接口，其功能和连接方式与第二航空插头一致。

5.如权利要求4所述的仿生机器海豚，其中，所述主控舱还包括第一无线射频收发模块，第一控制模块与第一无线射频收发模块相连，第一无线射频收发模块与位于上位机监控系统的第二无线射频收发模块无线连接。

6.如权利要求1所述的仿生机器海豚，其中，所述仿生背鳍上部安装有GPS定位模块，用于获得所述仿生机器海豚的地理位置信息；GPS定位模块通过GPS连接线与第二信息采集模块相连，将获取的地理位置信息传递给第二信息采集模块。