[发明专利]一种仿生水下蛇形机器人

说明书

本发明属于机械自动化工程领域，具体地说是一种仿生水下蛇形机器人，包括偏转关节模块、伸缩关节模块、头部关节、尾翼关节及侧翼模块，偏转关节模块共有六个，伸缩关节模块共有两个，四个偏转关节模块首尾相连，两端依次与伸缩关节模块和偏转关节模块连接，偏转关节模块半圆弧面与头部关节相连，另一侧的偏转关节模块与尾翼关节相连；侧翼模块安装在中间的偏转关节模块两侧；偏转关节模块主要实现机器人整体在水中的摆动，可以实现水平摆动和俯仰摆动；伸缩关节模块由驱动电机驱动丝杠螺母实现直线运动，进而带动机器人整体的体积和浮力变化，实现在水下的下潜和上浮。本发明具有结构模块化、轻量化、多自由度、扩展能力高等特点。

技术领域

本发明属于机械自动化工程领域，具体地说是一种仿生水下蛇形机器人。

背景技术

仿生水下蛇形机器人是水下机器人和仿生蛇形机器人相结合、可实现水下多姿态调整的特种机器人，该仿生水下蛇形机器人能够更好地适应复杂的水下环境，在海洋环境勘测中具有广阔的应用前景，可以实现如军事侦察，海洋矿藏调查，输油管道检查，钻井平台水下结构检修，江河水库的大坝检查等；而且仿生水下蛇形机器人采用伸缩结构改变体积，进而改变浮力实现下潜上浮，这样能极大地提高机器人在水下作业的续航能力。目前，现有的水下机器人大多自由度较少，机动性差，无法适应较为复杂的水下环境。有的水下机器人采用蜿蜒运动则耗能较大，运动速度不高，无法长时间在水下作业。研究新型的仿生水下蛇形机器人是亟待解决的问题。

发明内容

为了解决目前水下机器人存在的适应性不强、机动性能较差、耗能较大、续航能力不强等问题，提高水下机器人的灵活性和结构稳定性，本发明的目的在于提供一种仿生水下蛇形机器人。该仿生水下蛇形机器人能够在水下复杂环境下实现多姿态运动和调整，可长时间在水下滑翔。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括头部关节、伸缩关节模块A及伸缩关节模块B，尾翼关节、侧翼模块和多个偏转关节模块，其中伸缩关节模块A及伸缩关节模块B的前后两端均连接有偏转关节模块，所述伸缩关节模块A的前端与一个偏转关节模块的平面端相连，后端与另一个偏转关节模块的半圆弧面连接，两端连接偏转关节模块的所述伸缩关节模块A与伸缩关节模块B之间通过偏转关节模块相连；所述伸缩关节模块A前端连接的偏转关节模块的半圆弧面连接有头部关节，所述伸缩关节模块B后端连接的偏转关节模块的平面端连接有尾翼关节，该尾翼关节通过所连接的偏转关节模块的偏转运动带动在水中摆动，实现在水面的前进运动；两端连接偏转关节模块的所述伸缩关节模块A与伸缩关节模块B之间的偏转关节模块的两侧对称安装有侧翼模块，用于辅助实现所述仿生水下蛇形机器人在水下的滑翔运动。

其中：各所述偏转关节模块的结构相同，均包括驱动舵机、舵机连接盘、偏转回转轴、连接板及密封腔体，该驱动舵机安装于所述密封腔体内，所述驱动舵机的输出轴通过舵机连接盘与偏转回转轴的一端相连，该偏转回转轴的另一端与所述连接板的一侧连接，该连接板的另一侧转动连接于所述密封腔体上。

所述连接板呈“U”形，该“U”形开口端的一侧与所述偏转回转轴的另一端相连，另一侧通过回转支撑轴与所述密封腔体转动连接；所述“U”形底部为半圆弧面，用于与相邻所述偏转关节模块的密封腔体、伸缩关节模块A、伸缩关节模块B或头部关节连接。

所述密封腔体内安装有回转轴承基座，所述偏转回转轴的轴肩通过回转轴承与该回转轴承基座转动连接；所述偏转回转轴通过旋转密封机构与密封腔体密封连接。

所述密封腔体包括腔体及与该腔体两端密封连接的上腔盖和下腔盖，所述偏转回转轴由上腔盖穿过，并与所述上腔盖密封连接，所述驱动舵机固接在下腔盖上，所述连接板的另一侧与下腔盖转动连接。