[实用新型]水中蛇形机器人装置

说明书

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，具体地说是一种水中蛇形机器人装置，可用于输油管道检查、钻井平台水下结构检修、军事侦察、电缆检查、水下考古、海上养殖及江河水库的大坝检查等领域。

背景技术

水中环境恶劣，人的潜水深度有限，而且载人潜水器安全系数低，所以无人遥控潜水器已经成为了输油管道检查、水库排污检查、水下考古、海上养殖、军事侦察等领域的重要工具。但传统的无人遥控潜水器都具有一定的局限性，它们大都是鱼雷状外形且体积庞大，用涡轮机驱动，这种形状不仅限制了其进入管道工作的能力，而且限制了其驱动性，尤其是途径海岸浅摊时，推进器会卷起沉淀物或被海草缠绕，这样会对推进器造成损伤，同时螺旋桨噪声较大，隐蔽性低，容易被敌人发现并捕获，为了解决这一问题，南京航空航天大学研制出了基于多自由度柔性运动单元的水陆两栖蛇形机器人，中国专利，公开（公告）号：CN102837307A。

水中蛇形机器人具有独特的运动方式和仿生机械结构，它能够通过蛇体与水流摩擦产生前进的动力，因而具有噪声低的特点，作为一种高冗余度机器人，它具有多于确定机器人空间位置和姿态所需的自由度，其柔韧的蛇体可以更加灵活地适应各种复杂的水下环境。但是目前已有的水中蛇形机器人多数是侧重于关节模块的机械结构，功能较为单一，很少考虑在水中作业时的充电问题，导致续航能力低，连续工作时间有限，同时由于采用开环控制的工作方式，故不能对机器人的运动姿态进行实时采集和反馈，使机器人的运动姿态得不到及时调整，使其在水流发生变化时，行进方向易发生改变，影响监测的正常进行，导致效果不佳。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种水中蛇形机器人装置，以实时采集并反馈蛇形机器人的运动信息，及时调整工作状态，提高续航能力和监测效果。

为实现上述目的，本实用新型包括：

蛇头、蛇尾和蛇身，蛇身由多个刚性关节和多个柔性关节交替连接组成；蛇身的两端分别与蛇头和蛇尾相连组成蛇体；蛇头内装有无线摄像头，蛇身内装有舵机、主控制器、电池组模块和温湿度传感器组，其特征在于：

蛇身内还装有：十自由度传感器、十六路舵机控制器、太阳能充电模块和电量检测模块；

所述的十自由度传感器，包括三轴陀螺仪，三轴加速度计，三轴磁力计和气压计，它们并排固定在蛇身内；

所述的主控制器，包括：数据接收模块、数据融合模块、气压分析模块和数据发送模块；

三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计将获得的加速度信息和俯仰角信息，输出给数据接收模块，经过数据接收模块调理和转换后，输入给数据融合模块进行融合，融合后的输出数据通过数据发送模块进入十六路舵机控制器，经十六路舵机控制器处理后，进入舵机，实现对蛇体的闭环控制；

气压计将获得的蛇体内部气压，输出给数据接收模块，经过数据接收模块调理和转换后，输入给气压分析模块判断蛇体的气密性。

作为优选，所述的蛇头，包括无线摄像头、蛇头外壳、透明罩和蛇头关节公头；透明罩固定在蛇头外壳前端，蛇头外壳的后端固定在蛇头关节公头的外测，无线摄像头固定在蛇头关节公头的内侧。

作为优选，所述的蛇尾，包括蛇尾外壳、USB接口模块、和蛇尾关节公头，蛇尾外壳前端固定在蛇尾关节公头外侧，USB接口模块固定在蛇尾关节公头内侧。

作为优选，所述的每个刚性关节，由壳体、两个关节母头和两个铝合金固定片构成，两个关节母头分别固定在壳体的两端，铝合金固定片对称固定在关节母头内侧。

作为优选，所述的每个柔性关节，由钢丝软管、正交舵机组和两个关节公头构成，两个关节公头分别固定在钢丝软管的两端，正交舵机组放置于钢丝软管内，并固定在关节公头内侧。

作为优选，所述的每个正交舵机组包括两个舵机、两个舵机支架和两个L型支架；每个舵机的前端固定在一个舵机支架上，每个舵机的后端与一个L型支架连接，两个L型支架之间正交连接，以实现蛇体的三维运动。

作为优选，所述的太阳能充电模块，包含升压器和六块柔性太阳能电池板，六块柔性太阳能电池板串联后将获得的电压经升压器提升后，输送给电池组模块。

本实用新型具有如下的优点：

1.本实用新型由于采用由三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力计和气压计组成的十自由度传感器，获得蛇体的加速度、俯仰角和内部气压，所以能够实时采集蛇体的运动姿态信息并监控其气密信息。