[发明专利]一种基于软体驱动器的仿水母水下机器人

说明书

技术领域

本发明属于仿生水下机器人领域，特别是一种基于软体驱动器的仿水母水下机器人。

背景技术

水下推进技术在海上运输方面占据很重要的地位，而目前最主要的水下推进技术仍以螺旋桨推进为主。传统的螺旋桨推进技术具有推进效率低，噪音大，能源利用率低等明显的缺点。为了克服螺旋桨式水下推进的缺点，仿生水下推进技术正在成为近年来人们研究的热点。水下生物经过数亿年的进化，已具备了低耗能，高效率等能力。水下生物的驱动模式大致可分为三类：身体/尾鳍驱动模式(BCA)，中间/对鳍驱动模式(MPA)，喷射推进模式(JET)。尾鳍驱动模式推进效率高，但其机动性差。对鳍驱动模式机动性好但推进效率较低。而喷射推进模式机动性与推进效率都比较高。水母是运用喷射推进装置的典型代表，所以国内外针对水母的游动特点研制出多款仿生机器水母。

申请号为201410403989.0发明名称为“一种并联机械手臂驱动的仿生水母机器人”的专利，他提出了一种采用电机作为驱动本体，通过带动并联机械手臂来模拟水母的收缩与舒张的过程，由于采用连杆机构，其结构较为复杂，且并无换向功能，其机动性较差。

申请号为201410583170.7发明名称为“内嵌式柔性关节驱动的仿水母水下推进装置”的专利，它提出了一种以柔性压电纤维复合材料作为驱动，通过给压电材料供断电，来实现触手的收缩与舒张。由于其采用压电材料，其变形量有限，且智能材料的机理研究有待完善，驱动力无法达到实用级别。

目前，仿生水下推进装置主要有采用电机驱动刚性机械结构和电控柔性智能材料两种。采用电机驱动特定的机械结构的仿生水下推进装置，其特点主要有高驱动力，但由于其刚性结构的限制，运动副的位置受到刚性结构件的制约，载荷突变易造成构件损坏，整个装置的尺寸也受到电机及刚性结构件的尺寸和重量的限制。采用智能材料驱动的仿生水下推进装置，可控参数多，但驱动力不足，且需要复杂的驱动电路，当驱动力需求较大时，智能材料的形变无法达到要求。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种基于软体驱动器的仿水母水下机器人，解决了现有仿生水母机器人存在负载能力较弱、控制系统复杂、运动效率低、转向不灵活等问题。实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于软体驱动器的仿水母水下机器人，包括上端的密封舱、下端的固定装置，以及控制单元、软体推进单元；所述密封舱与固定装置固接；所述软体推进单元包括软体触手和与软体触手相连的管道；所述软体触手的数量为N(N≥3)，均匀固定安装在固定装置上端的一周，作为整个机器人的柔性驱动器；所述控制单元，用于控制经管道对软体触手提供或切断有压力的流体，以使单个或多个软体触手产生变形以使整个机器人产生变向或运动。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

(1)本发明通过软体触手模拟水母的触手舒展与收缩，软体触手变形幅度大，驱动力强，效率高，仿生效果明显。

(2)本发明的转向灵活度极高，可控制任意单个或多个触手弯曲直至达到目标角度。

(3)本发明的密封舱处为中空结构，可为整个机器人提供较大浮力。

(4)本机器人可在底部载物板处搭载小型机械手爪等，集成夹持采样功能等各种水下作业模块；在密封舱内安装摄像头用于水下拍照取样等，用途广泛，兼容性好。

(5)本发明的机器人相比于采用电机驱动驱动的水下推进装置，具有结构简单，柔性大的优点；且相比于采用智能材料驱动的水下装置，具有电路简单，控制系统方便等优点。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的整体外观俯视图。

图3为本发明软体推进单元收拢(软体触手伸张)状态结构示意图。

图4为软体触手自然状态剖面结构示意图。

图5为软体触手伸张状态剖面结构示意图。

具体实施方式

为了说明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。