[发明专利]一种仿生人形水下探测装置

说明书

本发明公开了一种仿生人形水下探测装置。采用仿人体结构，包括躯体和头部、颈部、臂部、背部和腿部机构；头部装有各种传感器、水下双目视觉相机和水下照明装置；躯体背部设置有多用途背包，臂部末端装有自适应机械手平台；腿部通过多机构协同实现行走模式或游动模式的快速切换；臂部及腿部进行协同操作，对水下环境进行探测或对水下物体进行抓取，同时还能够携带额外设备与潜水员一同进行水下作业，实现良好的人机协同作业功能。本发明具有功能丰富、适用范围广、适应性强、灵活性高的优势，可以实现水下探测装置在浅水区域的全方位移动、摄像、抓取、水质监测以及人机协同作业等功能。

技术领域

本发明涉及仿生机器人与水下机器人技术领域，尤其是涉及一种仿生人形水下探测装置。

背景技术

众所周知，海洋资源是非常丰富的，对于海洋的开发和争夺成了很多国家的战略重点。但是由于水下工作环境恶劣，很多想法只能望而却步，严重阻碍了世界各国对海洋探索的步伐。水下探测装置作为海洋工程和机器人技术的交叉学科，近年来得到了世界各国的广泛重视。水下探测机器人具有隐蔽性强、工作范围广、对复杂水域适应能力更强的特点，工作母船可以在远离工作水域的位置布放水下探测机器人,最大限度降低工作母船的风险，帮助人类在未知或危险的水域自主执行多种任务。本发明的一种仿生人形水下探测装置主要面向民用化领域，用于绘制水底地貌，水下物体采样和抓取、监视及抓取水下静态生物，水质监测以及自动巡航等工作。

随着水下作业需求的不断增加，人们对水下探测装置的需求日趋增长。现有的水下探测装置往往依靠螺旋桨推进器进行推力的方法，工作时会搅动周围的水体，引起水中和水底的沉积物产生扩散运动，降低观测视野的清晰度和可视范围；另外，多采用仿鱼结构，难以准确抓取不同形状和大小的水下目标，在灵活性、多功能性、稳定性和集成化方面还有待改善。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种仿生人形水下探测装置，利用电磁吸合装置、大扭力舵机和控流装置等机构的协同操作，实现模拟人类行走以及仿鱼游动模式；利用自适应机械手平台可自主调节指身在底座滑槽上的位置以及指尖的张开角度的特性，可以精确稳定抓取不同形状和大小的物体；通过设计多用途背包和集成化仿人形整体结构，改善水下探测装置的灵活性以及功能的丰富性，拥有良好的水下人机协同操作性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明装置包括主要由躯体、头部、颈部、背部、臂部和腿部构成的仿生人形结构；所述头部包括头部外壳、头部舵机和颈部支撑件，所述的颈部包括颈部旋转云台；头部外壳内部固定有头部舵机，头部舵机输出端向下伸出头部外壳并固定连接颈部支撑件，颈部旋转云台顶端固定于颈部支撑件底面，颈部旋转云台用以驱动颈部支撑件进而带动所述头部相对于所述躯体作水平旋转运动，头部舵机用以驱动所述头部相对所述躯体摆动。

所述的臂部包括从躯体向外依次连接布置的臂部舵机、臂部主支撑件、手臂第一舵机、大臂支撑件、手臂第二舵机、小臂支撑件和自适应机械手平台；一臂部舵机机体固定嵌装于躯体侧部，一臂部舵机的输出轴与臂部主支撑件的一端连接，臂部主支撑件另一端与手臂第一舵机机体连接，手臂第一舵机输出轴和大臂支撑件的一端连接，大臂支撑件另一端与手臂第二舵机机体连接，手臂第二舵机输出轴与小臂支撑件的一端连接，小臂支撑件的一端与自适应机械手平台连接；臂部舵机用于驱动所述整个臂部相对于所述躯体摆动，手臂第一舵机用于驱动所述大臂支撑件相对于所述臂部主支撑件摆动，手臂第二舵机用于驱动所述小臂支撑件相对于所述大臂支撑件摆动；臂部主支撑件、大臂支撑件、小臂支撑件的所有臂部支撑件均为环形框架结构，环形框架结构中间装有控流装置。