[发明专利]一种多功能水下仿生机器人

说明书

本发明提出了一种多功能水下仿生机器人，包括主舱体、设置在所述主舱体前端两侧的侦查装置以及四条机械腿；所述各条机械腿均包括仿生机械腿外壳、二自由度装置、二自由度装置保护壳、仿生机械腿外壳、伸缩装置、膝关节舵机组件；二自由度装置保护壳一端连接至主舱体，二自由度装置远离主舱体的一端连接至仿生机械腿外壳的外侧；伸缩装置、膝关节舵机组件和伸缩腿组件设在仿生机械腿外壳内，膝关节舵机组件固定在伸缩装置下方，伸缩腿组件通过舵机架固定在膝关节舵机组件上，本发明能在水中灵活三维游动并能在水底灵活机动行走，适应不同水况环境并能够高效地进行水下环境勘探、监视等任务，本发明能够自主灵活地游动并能够机动地爬行、能耗低、噪声低。

技术领域

本发明属于仿生机器人领域，更具体地涉及一种能实现多功能工况的水下仿生机器人。

背景技术

随着陆地不可再生资源的日渐枯竭，而海洋蕴藏着丰富的生物及矿产资源，因而成为人类不断探索，可持续发展的最后空间。水下机器人是海洋资源的重要工具，由于海洋生物在游动及姿态控制等方面的能力是传统水下机器人无法比拟的，因此仿生机器人是近年来最活跃的研究领域之一。水中生物推进方式主要有摆动法、划动法、水翼法和喷射法四种，当前仿鱼摆动法推进技术是仿生推进技术一大热点，而对以海龟前肢运动为代表的水翼法推进方式研究甚少。水翼推进法就是海龟、企鹅等体积较大的水生动物常常采用的运动方式，它们具有流线型的体型和运动器官，水翼运动过程中上拍下挥使水产生反作用力推进它们前进。这种推进方式具有灵活性好和噪声低的突出特点。

中国专利文献ZL200720116135.X公开了“一种仿生海龟水下机器人”，以海龟为研究对象，其前肢以海龟水翼法游动为运动模型，后肢以海龟后肢摆动为运动模型。该机器龟仅能实现在水中三维游动，效率低下。

发明内容

发明目的：为解决现有技术中水下仿生机器人效率低下等问题，本发明以海龟前肢为基础研究对象，在采用其流线型形状的基础下，提出了一种多功能工况的仿生水下机器人，使得其能够实现在水中灵活三维游动并且在水底能够灵活机动地行走，能够适应不同的水况环境并且能够高效地进行水下环境勘探、监视等任务。

本发明所采用的技术方案是：一种多功能水下仿生机器人，其包括主舱体、侦察装置、第一条机械腿、第二条机械腿、第三条机械腿、第四条机械腿，其中，所述侦察装置设置在主舱体前端两侧；所述第一条机械腿、第二条机械腿、第三条机械腿、第四条机械腿分别连接至所述主舱体上，所述第一条机械腿、第二条机械腿、第三条机械腿、第四条机械腿结构相同，均包括二自由度装置、二自由度装置保护壳、仿生机械腿外壳、伸缩装置、膝关节舵机组件和伸缩腿组件；其中，

所述二自由度装置设置在所述二自由度装置保护壳内，所述二自由度装置保护壳的一端连接至所述主舱体，所述二自由度装置的远离所述主舱体的一端连接至仿生机械腿外壳的外侧；

所述伸缩装置、膝关节舵机组件和伸缩腿组件均设置在所述仿生机械腿外壳内，且所述膝关节舵机组件固定设置在伸缩装置下方，所述伸缩腿组件通过舵机架固定在膝关节舵机组件上。

进一步的，所述二自由度装置包括横向舵机组件、正交舵机架和纵向舵机组件，其中，所述正交舵机架包括轴向正交固定的横向舵机架和纵向舵机架，所述横向舵机组件与横向舵机架相连接，所述纵向舵机组件与纵向舵机架相连接。

进一步的，所述伸缩装置采用电动数控步进电机滑台直线模组，包括导轨、传动模块、滑动模块、步进电机和联轴器，其中，所述导轨横向设置在仿生机械腿外壳内，所述滑动模块与所述导轨滑动连接，所述传动模块固定在所述联轴器上，所述步进电机驱动所述联轴器转动，进而带动所述导轨转动，使得所述滑动模块产生相对位移。

进一步的，所述膝关节舵机组件包括膝关节舵机、膝关节舵机底座和膝关节舵机架，所述膝关节舵机通过膝关节舵机底座固定在所述滑动模块上，所述膝关节舵机架与膝关节舵机的舵盘相连，形成横向转动副。