[发明专利]一种仿蝠鲼的水陆两栖水下机器人

说明书

本发明公开了一种仿蝠鲼的水陆两栖水下机器人，包括机架、对称安装在机架两侧的扑翼摇摆机构、安装在机架前后两端的浊度传感器、安装在机架前后两端的重金属传感器、安装在机架后端的PH传感器、安装在机架前端的图像采集单元、控制器；所述翼摇摆机构包括多个呈“一”字阵列排布的曲柄摇杆机构，多个曲柄摇杆机构共用一个曲轴和一个转轴，各个曲柄摇杆机构的摇杆通过柔性橡胶相连形成胸鳍；所述浊度传感器、重金属传感器、PH传感器以及扑翼摇摆机构的防水电机均与控制器电连接。利用曲轴、连杆、摇杆和柔性橡胶的巧妙组合，最终实现水下机器人的水陆两栖特性，使得机器人在复杂环境下有较好适应性。

技术领域

本发明属于仿生机器人技术领域，涉及水陆两栖机器人，具体涉及一种仿蝠鲼的水陆两栖水下机器人。

背景技术

水下机器人是辅助人类勘测水下情况及监测水质的重要工具。随着我国对水生态环境的重视，水环境监管和监测变得尤为重要。由于水下环境复杂、水下地形多变、地面与水域连接处情况复杂等因素，全方位监管和监测存在很大困难，因此需要水下机器人辅助完成水环境监测，目前水下机器人种类也较多，但大部分水下机器人采用螺旋桨驱动，环境适应性较差，容易扰动水下沙石、淤泥等，在有水草环境中，螺旋桨容易卷绕水草。以驱动机构分类，目前水下机器人主要可以分为螺旋驱动和仿生结构驱动，具体如下：

(1)螺旋桨驱动式水下机器人。公布号为CN206930281U的发明专利是通过两个水平分布的电机及两个垂直分布的电机控制四个螺旋桨，以实现机器人的水下运动；主要功能是利用机器人的高清水下相机及自稳定云台对水下情况进行拍摄。能较好地实现探测水下环境，但螺旋桨驱动结构在水下容易被水草等杂物缠绕导致机器人运动障碍，且通过螺旋桨驱动机器人上浮下沉，稳定性较低。公布号为CN107697249A的发明专利是一种运用两个水平布置的电机实现机器人的水平运动及转向，通过多舱结构的进、排水来实现在水中的上浮下沉。这样的结构相较用螺旋桨控制上浮下沉更加稳定。但其结构较为复杂，且推进机构仍旧利用螺旋桨机构，该水下机器人作用仍然是主要用于水下拍摄，难以实现水环境的全方面监测，且如果遇到复杂的水陆交叉环境，机器人运动控制稳定性较差。

(2)仿生学水下机器人。公布号为CN107140163A的发明专利申请为一种仿海龟的水下机器人，机器人通过舵机、转轴等控制四个模仿海龟鳍的水翼，通过实现水翼的扑翼运动以实现机器人的运动。但是该结构的适合在水中缓慢运动，但不适合在地面运动。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，本发明提出一种仿蝠鲼的水陆两栖水下机器人，提供了仿蝠鲼的鳍式推进结构，利用曲轴、连杆、摇杆和柔性橡胶的巧妙组合，通过防水电机的转动，运动传递到丁晴橡胶，以此作为水下运动推进器，实现了机器人可在水中上浮下沉，前进后退及转向，运动及转向灵活，通过转变鳍向下，通过摇杆左右摆动，实现机器人的地面环境的爬行运动。最终实现水下机器人的水陆两栖特性，使得机器人在复杂环境下有较好适应性。本发明利用浊度传感器、重金属传感器和PH传感器的多传感信息融合，通过控制器对各方位传感信息比较计算，控制机器人自动向污染浓度高的方向前进，不仅可完成对水质的较全面监测，还能实现自动搜寻水中的排污管道及污染源。

本发明所采用的技术方案如下：一种仿蝠鲼的水陆两栖水下机器人，包括机架、对称安装在机架两侧的扑翼摇摆机构、安装在机架前后两端的浊度传感器、安装在机架前后两端的重金属传感器、安装在机架后端的PH传感器、安装在机架前端的图像采集单元、控制器；所述翼摇摆机构包括多个呈“一”字阵列排布的曲柄摇杆机构，多个曲柄摇杆机构共用一个曲轴和一个转轴，各个曲柄摇杆机构的摇杆通过丁晴橡胶相连形成胸鳍；所述浊度传感器、重金属传感器、PH传感器以及扑翼摇摆机构的防水电机均与控制器电连接。

进一步的，所述图像采集单元主要由夜视摄像头、图像传输模块、云台构成，夜视摄像头安装在云台上，获取图像信息后通过图像传输模块对外传输。