[发明专利]一种采集海床科学信息的仿生水下足式机器人

说明书

本发明提供一种直接在海床上移动的水下机器人，包括主体部分、泥沙采集装置、六条腿结构和六个足部结构；主体部分包括主体框架、模块化浮力块、视觉系统和照明装置；所述的模块化浮力块固定在主体框架顶部，视觉系统和照明装置设置在主体框架内；所述的六条腿结构固定在主体部分的两侧，每侧设置三条，两侧的腿结构对称设置，在每条腿结构的底部设有足部结构；所述的泥沙采集装置固定在主体部分，用于泥沙采集。

技术领域

本公开总体上涉及仿生水下机器人领域，特别地涉及一种在海床上稳定运动行进的基于串联弹性驱动器的足式水下机器人。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

近年来，机器人被应用于数个领域，机器人也可以用来研究自然，也是收集那些难以获得的科学数据的珍贵工具。其中水下机器人在海洋探索领域变得越来越受欢迎，其设计要求为有能力承受恶劣的环境、到达偏远的地方、并且可以由人自主的操作。

目前现存的大多数水下机器人是通过推进器在水中移动，使机器人悬浮在某个位置上，同时执行定位和操纵算法，此方式计算量大、受到海流的干扰且受到建模和识别不确定性的影响，故它们在与环境互动时存在固有的局限性，为了简化与环境的相互作用，倾向于着陆，然而，不是所有的海底类型都适合着陆，推进器产生的湍流会卷起海底的泥沙，而导致能见度降低。这已经在相关研究中得到证实。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种水下使用的仿生机器人，该仿生机器人能够在海底保持良好的工作空间、移动性和动态稳定性，使其在海底环境进行泥沙取样的水下作业。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种水下使用的仿生机器人，包括主体部分、泥沙采集装置、六条腿结构和六个足部结构；

主体部分包括主体框架、模块化浮力块、视觉系统和照明装置；所述的模块化浮力块固定在主体框架顶部，视觉系统和照明装置设置在主体框架内；

所述的六条腿结构固定在主体部分的两侧，每侧设置三条，两侧的腿结构对称设置，在每条腿结构的底部设有足部结构；

所述的泥沙采集装置固定在主体部分，用于泥沙采集。

根据本公开的另一方面，所述的模块化浮力块用插销固定安装在主体的主体框架上，视觉系统和照明装置用固定圈固定在主体钢架上。视觉系统被密封罐包裹。

根据本公开的另一方面，每条腿结构包括第一伺服电机、第二伺服单机、第三伺服电机、SEA弹簧驱动器、胫骨、股骨；所述的第一伺服电机固定在所述的主体框架的侧面，驱动一个连接件转动，在所述的连接件与第二伺服电机相连，所述的第二伺服电机驱动股骨转动，股骨通过SEA弹簧驱动器与胫骨相连，所述的第三伺服电机驱动SEA弹簧驱动器。

作为进一步的技术方案，所述的SEA弹簧驱动器包括外壳，第一挡块、第二挡块、弹簧、圆环导轨、轴承；

所述的SEA弹簧驱动器包括外壳、第一挡块、第二挡块、弹簧、圆环导轨、轴承；外壳为一个空心圆盘，在圆盘的中心设有一个轴；第一挡块位于外壳内，且第一挡块的中心通过轴承套装在所述轴上，第一挡块包括多个扫臂；多个第二挡块沿外壳的环形方向固定外壳内壁上，且多个第二挡块间隔分布在相邻的扫臂之间；圆环导轨位于外壳内且穿过所有的扫臂和第二挡块，在相邻的扫臂和第二挡块之间的圆环导轨段上套装有弹簧。

作为进一步的技术方案，所述的第三伺服电机的轴端与位于外壳中心轴相连。