[发明专利]一种长鳍波动推进仿生水下机器人

说明书

本发明公开一种长鳍波动推进仿生水下机器人，包括长鳍波动机构、电机、控制中心和两个舵机，长鳍波动机构包括多个通过骨节架串联设置的摆动单元，摆动单元中包括两个背对设置的摆动组件，摆动组件中摆件支架、摆件接口、曲轴和连杆组成四连杆机构；摆件接口用于安装鳍条，鳍条上安装鳍面；电机、双舵机和控制中心均设置于长鳍波动机构前侧的防水仓内，电机用于通过骨节架驱动摆动组件运动；两个舵机分别带动线缆移动进而驱动两侧的鳍面翻折，线缆通过骨节架的左右通孔与同侧的多个摆动支架相连接。本发明具有较高推进效率、良好的机动性、可控性和抗干扰性的特点，应用于在水体波动较大或水体环境复杂的水域中进行勘测与记录。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种长鳍波动推进仿生水下机器人。

背景技术

长鳍推进作为一种较为普遍的海洋生物运动方式，较身体波动推进和螺旋桨推进两种方式具有更好的抗干扰性和更高的推进效率，但由于人工实现时存在波动频率低，机体姿态变化困难等问题，并没有在仿生水下机器人领域得到较多的利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种长鳍波动推进仿生水下机器人，以解决上述现有技术存在的问题，通过串联四连杆机构实现鳍面的高频连续波动，并充分利用可翻折鳍面调整机体姿态，具有较高推进效率、良好的机动性、可控性和抗干扰性的特点，应用于在水体波动较大或水体环境复杂的水域中进行勘测与记录。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种长鳍波动推进仿生水下机器人，包括长鳍波动机构、电机、控制中心和两个舵机，

所述长鳍波动机构包括多个通过骨节架串联设置的摆动单元，所述摆动单元中包括两个背对设置的摆动组件，所述摆动组件包括设置于摆动支架上的摆件接口、曲轴和连杆，曲轴的两端通过轴承安装在所述摆动支架上，所述连杆的一端与所述曲轴连接，另一端与通过轴承安装在摆动支架另一侧的摆件接口连接，所述摆件支架、摆件接口、曲轴和连杆组成四连杆机构；所述摆件接口用于安装鳍条，鳍条上安装鳍面；

所述电机、双舵机和控制中心均设置于长鳍波动机构前侧的防水仓内，与所述控制中心电联接的所述电机用于通过骨节架驱动所述摆动组件运动；与所述控制中心电联接的两个舵机分别带动线缆移动进而驱动两侧的鳍面翻折，所述线缆通过骨节架的左右通孔与同侧的多个摆动支架相连接。

优选地，初始时，调整每个摆动单元中曲轴的位置，使每个摆动单元中的鳍条位于不同位置，进而使得在运动过程中各鳍条间始终存在固定的相位差，通过摆动鳍条以驱动鳍面来实现鳍表面波动。

优选地，所述鳍面采用弹性布料制成。

优选地，所述骨节架包括万向节和两个连接件，两个连接件分别与相邻两摆动单元上用于安装曲轴的轴承相连接，两个连接件之间通过所述万向节相连。

优选地，还包括有MPU6000传感器，与控制中心电联接的MPU6000传感器用于实时采取水下机器人的姿态。

优选地，还设置有摄像图传模块，所述摄像图传模块将图像通过WiFi回传到所述控制中心的上位机或保存在本地储存中。

优选地，所述控制中心采用STM32单片机进行整个机器人的控制。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

1、本发明基于长鳍鱼类的新型模块化仿生水下机器人，由流线型骨架、弹性布料以及连接传动线缆(钢丝材质)及曲柄组成；使用防水舵机控制鳍面弯折，防水无刷电机驱动曲柄，具有高效、低频、低阻的特点，水下最高运动速度可达0.4/s，转弯半径最小为0.2m，2200mAh的锂电池可支持机器人以0.2m/s航速运动2小时以上。

2、本发明基于长鳍鱼类的新型模块化仿生水下机器人，机体纵剖成流线型形状，水下阻力小，可大大减少能量损耗，提高运动效率，且该设计尺寸合适不会因为尺寸过大影响机器人的性能。