巨鱿仿生海底勘探智能机器人

摘要

巨鱿仿生海底勘探智能机器人属于机电技术领域，包括潜航装置、视频信号处理器、透视灯、水下摄像机、机械爪、机械臂、机械腕足、作业装置、底座框架、嵌合夹板、蓄电池组、水平推进器、垂直推进器、主控制器、垂直涵道、转换接口、脐带电缆和海底钻探器，底座框架上部安装有作业装置，作业装置内安装有视频信号处理器和蓄电池组，作业装置外侧安装有水下摄像机和一组水平推进器；作业装置上部安装有潜航装置，潜航装置内安装有四个垂直涵道，垂直涵道内安装有垂直推进器；底座框架中部安装有海底钻探器，底座框架侧部安装有机械臂，机械臂上安装有机械爪，底座框架下部安装有五只机械腕足。本机器人可执行多种海底勘探任务，而且性能稳定。

说明书

技术领域

本发明涉及一种巨鱿仿生海底勘探智能机器人，属于机电技术领域。

背景技术

海洋资源的开发利用对人类发展和社会进步的推动作用越趋明显。辽阔的海洋中蕴藏着丰富的生物资源和海底固体矿产资源，已发现的海滨沉积物中有许多贵重矿物，如经济价值极高的砂矿，深海锰结核矿，丰富的可燃冰等等。由于人类对海域和广大的深海区还调查的很不够，大洋中海底矿产如何开采等待人类解决。

水下机器人（也称无人潜水器或航行器）因其安全、高效、作业深度大、能在水下长时间工作而日益成为开发海洋资源的重要工具。然而传统水下机器人采用悬浮航行，外加一双机械手臂进行作业，常常无法进行复杂海底地形（溶洞、峡谷，深隧，海沟等）进行钻探采样作业。

本发明从海洋中‘深海幽灵’，矫健如飞的巨型鱿鱼获取灵感。鱿鱼是头足纲的软体动物，反应灵敏，行动迅速，头部两侧具有一对发达的眼和围绕口周围的有8只腕足和2条长长的用于进食的触角。鱿鱼喷射如水下火箭，腕足灵活自如，隐藏于它们吸盘中的微型钩子可以牢牢锁定表面，捕食时用触腕缠住。本发明以此为灵感，设计海底矿场资源勘测，钻探、取样的作业型机器人，综合设计以适应水下复杂的海底环境，执行多种水下作业任务。

发明内容

本发明的目的是提供一种巨鱿仿生海底勘探智能机器人。

本发明要解决的问题是传统水下机器人常常无法进行复杂海底地形（溶洞、峡谷，深隧，海沟等）进行钻探采样作业的不足。

巨鱿仿生海底勘探智能机器人，包括潜航装置、视频信号处理器、透视灯、水下摄像机、机械爪、机械臂、机械腕足、作业装置、底座框架、嵌合夹板、蓄电池组、水平推进器、垂直推进器、主控制器、垂直涵道、转换接口、脐带电缆和海底钻探器，底座框架上部安装有作业装置，作业装置内安装有视频信号处理器和蓄电池组，作业装置外侧安装有水下摄像机和一组水平推进器；作业装置上部安装有潜航装置，潜航装置内安装有四个垂直涵道，垂直涵道内安装有垂直推进器，潜航装置中部安装有主控制器，潜航装置上部安装有转换接口，转换接口上设置有脐带电缆；底座框架中部安装有海底钻探器，底座框架侧部安装有机械臂，机械臂上安装有机械爪，底座框架下部安装有五只机械腕足。

所述整个巨鱿仿生海底勘探智能机器人外形上呈“鱿鱼”状。

所述作业装置侧壁上包裹有一层嵌合夹板，以增加结构强度。

所述水下摄像机上安装有透视灯，用于照明。

所述转换接口、脐带电缆和主控制器之间通过信号线相互连接。

所述机械腕足呈三节式，转动灵活，通过摆动机械腕足游泳，可辅助向上航行。

所述机械腕足头部呈镰刀型，具有良好的抓地攀爬力。

本发明的优点：与现有技术相比，本机器人可执行多种海底勘探任务，而且性能稳定，应具有广泛的市场前景。

附图说明

图1是本发明巨鱿仿生海底勘探智能机器人的主视图；

图2是本发明巨鱿仿生海底勘探智能机器人的侧视图；

图3是本发明巨鱿仿生海底勘探智能机器人的俯视图；

图4是本发明机器人的水平钻探采样示意图；

图5是本发明机器人的垂直钻探采样示意图；

图6是本发明机器人的海底爬行示意图；

图7是本发明机器人的巡航模式示意图；

图8是本发明机器人的喷游模式示意图；

图9是本发明机器人的机械腕足示意图；

图中：1、潜航装置  2、视频信号处理器  3、透视灯   4、水下摄像机   5、机械爪   6、机械臂   7、机械腕足   8、作业装置   9、底座框架   10、嵌合夹板   11、蓄电池组   12、水平推进器   13、垂直推进器   14、主控制器   15、垂直涵道   16、转换接口    17、脐带电缆   18、海底钻探器。  

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。

巨鱿仿生海底勘探智能机器人，包括潜航装置1、视频信号处理器2、透视灯3、水下摄像机4、机械爪5、机械臂6、机械腕足7、作业装置8、底座框架9、嵌合夹板10、蓄电池组11、水平推进器12、垂直推进器13、主控制器14、垂直涵道15、转换接口16、脐带电缆17和海底钻探器18，底座框架9上部安装有作业装置8，作业装置8内安装有视频信号处理器2和蓄电池组11，作业装置8外侧安装有水下摄像机4和一组水平推进器12；作业装置8上部安装有潜航装置1，其可通过内部罐体的进水与放水，调节浮力实现整个机器人的平稳升降，潜航装置1内安装有四个垂直涵道15，垂直涵道15内安装有垂直推进器13，潜航装置1中部安装有主控制器14，潜航装置1上部安装有转换接口16，转换接口16上设置有脐带电缆17；底座框架9中部安装有海底钻探器18，底座框架9侧部安装有机械臂6，机械臂6上安装有机械爪5，底座框架9下部安装有五只机械腕足7，可用于攀爬、行走、游泳和抓取等多种作业；整个机器人的动力均来至于蓄电池组11；水平推进器12和垂直推进器13用于实现整个机器人的快速灵活运动。

所述整个巨鱿仿生海底勘探智能机器人外形上呈“鱿鱼”状，能够实现灵活的水下作业。

所述作业装置8侧壁上包裹有一层嵌合夹板10，以增加结构强度。

所述水下摄像机4上安装有透视灯3，用于照明，使得水下摄像机4拍摄的更加清晰。

所述转换接口16、脐带电缆17和主控制器14之间通过信号线相互连接。

所述机械腕足7呈三节式如图9所示，能够实现灵活的转动，通过摆动机械腕足7游泳，可辅助向上航行。

所述机械腕足7头部呈镰刀型，具有良好的抓地攀爬力。

本发明的使用方法，面对海底地形复杂，本机器人可进行各种海底作业。如图4水平钻探和图5垂直钻探进行海底各种表层作业时，海底钻探器18深入海底，机械腕足7如鱿鱼腕足牢牢地抓固在海底，保证钻探的稳定性，机械爪5可进行物品抓取采样工作；五个机械腕足7进行协同运作，如图6能如爬行动物一样在海底行走，水下摄像机4拍摄海底的各种情况，如图7机器人在水平航行时，收缩起机械腕足7减少航行阻力；当机器人快速上升时，通过摆动机械腕足7游泳，辅助向上航行，如图8所示。