[发明专利]一种双推进式仿生水母机器人

说明书

本发明涉及一种双推进式仿生水母机器人，包括上腔室、下腔室、辅助推进结构和尾部喷水结构，上腔室与下腔室之间用隔板隔开，上腔室内具有吸水机构进行吸水作业，下腔室内由中心驱动单元和四个增压仓构成，尾部由四个喷水结构构成，所述的四个增压仓与四个喷水结构相互对应，通过增压器形成压力水经过喷水结构喷出，构成第一动力；在下腔室底部由凸轮带动的伞状拍足可产生周期性伸展与收缩，形成辅助动力，构成辅助推进机构，实现水母的运动。四个增压仓皆独立可控，在单片机的控制下可实现同时喷水、单一急速喷水、同侧喷水等动作，从而产生相对应的加速轴向运动、缓慢转向、急速转向等运动，本发明具有稳定性好、结构简单、灵活性高等优点。

技术领域

本发明涉及仿生水母机器人技术领域，具体地说，是一种双推进式仿生水母机器人。

背景技术

水母作为水下低等无脊椎动物，在身体结构上并没有完善的驱动系统，所以一般随着水流游动或者通过腔体收缩喷水前进。水母体型主要呈钟状型，外表面突出的称为外伞面，垂唇向下延伸，其末端是水母的进水端。水母的缘膜较窄，位于钟状体下端。大多数水母的运动方式则是通过肌肉收缩带动钟状体收缩，实现喷射动作，产生动力。仿生水母机器人利用水母喷射推进的原理进行推进，在复杂水域环境下，水母机器人不仅可以保持良好的稳定性，并且还具有灵活的避障能力，可以代替人类完成水下特殊水域探测任务。

仿生水母机器人可在复杂的水下环境中平稳性前进与缓慢或急剧转向，可用于复杂水域环境的探测、搜索、救援等场合，广泛应用于工业、国防、生态农场、救援探测等诸多领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种稳定性好、结构简单、灵活性高的仿生水母机器人。为了达到上述目的，本发明从仿生功能的角度出发，以水母游动特性为基础，设计了一种仿生水母机器人。

本发明的具体技术方案如下：

包括：上腔室、下腔室、辅助推进结构和尾部结构；

所述上腔室包括叶片、上连盘、连杆、外壳体、内壳体、固连块、单向阀和隔板，内壳体和外壳体固定在隔板上，内壳体设置在外壳体内部，两个壳体之间形成第一储水仓，内壳体与隔板之间形成第二储水仓；上连盘上对称设置有固连块，叶片通过连杆与固定块连接；外壳体上设置有叶片孔，内壳体上设置有连杆孔，上连盘设置在内壳体内部，连杆穿过连杆孔，叶片在叶片孔内做往复运动；

下腔室包括，下外壳体、增压器、耐压仓、分割板、电机、凸轮和安装块，下外壳体与耐压仓为同轴圆柱体，分隔板将两个圆柱体之间的间隙分割成四个独立的增压仓，增压仓内设置有增压器；电机固定在耐压仓的内壁上，电机的驱动轴与凸轮连接，凸轮可旋转的固定在安装块上，凸轮上设置有滑槽，上连杆的两端连接凸轮滑槽与上连盘；所述隔板上安装有四个单向阀，分别连通第二储水仓与四个增压仓；

每个增压仓的下部均设置有一个尾部结构；

下腔室的下部还设置有辅助推进结构，所述辅助推进结构通过下连杆连接在凸轮的滑槽内。

通过电机驱动凸轮转动，凸轮带动竖上连盘及下连盘上下运动，从而实现上腔室叶片收缩与扩张，实现吸水作业，水经过单向阀流入下腔室的增压仓内，并利用增压器形成压力水通过尾部的喷水装置喷出，从而实现水母前进运动；实现伞状拍足机构的扩张与收缩，在水母游动时提供辅助动力（第二动力），从而提升水母机器人的整体机动性能。

利用单片机控制四个独立增压仓的喷射，需要控制水母往左方向游动时，通过控制对侧增压仓内的增压器工作实现，以此类推，通过这种方案可以实现水母机器人的多方向转向。

所述耐压仓密封处理，防止水母机器人在水下游动时间过长后，水流入驱动电机内部损坏电机，同时也防止了增压仓内部压力过大使水流入驱动单元内部破坏零件，提高了整体密封性，使之更为安全。