一种混合驱动仿黄金水母海洋生物观测监控机器人

摘要

一种混合驱动仿黄金水母海洋生物观测监控机器人，包括壳体、机座、观测监控装置、推进驱动装置和转弯驱动装置，所述壳体通过销轴与机座连接，所述观测监控装置包括无线摄像头、实时定位仪、照明灯、电源、处理器、无线接收系统和控制系统，所述无线摄像头通过处理器与控制系统连接，实时输送观测到的海底环境视频信息，所述实时定位仪与控制系统连接，获取该机器人当前所在位置与姿态信息，所述无线接收系统通过处理器与控制系统连接，获得该机器人的远程控制信号。本发明具有越障能力强、远距离移动快、活动范围广、隐蔽性好、灵活度高的特点，能够实现对海洋生物和复杂的海底地貌等进行观测监控。

说明书

技术领域

本发明涉及水下机器人领域，特别是一种混合驱动仿黄金水母海洋生物观测监控机器人。

背景技术

黄金水母在水中可以借助风或水流来移动，通过喷水推进的方法，由一些特殊的肌肉扩张然后迅速收回，把身体内的水排出体外，在水流反作用驱动下，达到向前游动、转弯等推进行为，黄金水母具有灵活性高、推进效率高、游动速度快等特点，能够可以适应很多复杂的海底环境的运动。

海底是一个蕴藏丰富资源的宝藏，也是一个充满神奇色彩的领域，随着科学技术的不断发展，人们对新资源新能源的需求不断增加，由于海底下的环境复杂，地形地貌不可知；海洋生物的种群多样化，对一些生物或者一些种群的习性和特性探索研究不深，故对海洋生物和复杂的海底地貌的观测监控手段和方法提出了更高的要求；现有技术的水下监控机器人无法在水下进行远距离移动，且活动范围较小、越障能力较差，无法满足海底观测监控等任务要求。

目前尚未见一种具有越障能力强、远距离移动快、活动范围广、隐蔽性好、灵活度高的特点的一种混合驱动仿黄金水母海洋生物观测监控机器人的创新发明设计。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合驱动仿黄金水母海洋生物观测监控机器人，它具有越障能力强、远距离移动快、活动范围广、隐蔽性好、灵活度高的特点，能够实现对海洋生物和复杂的海底地貌等进行观测监控。

本发明的技术方案是：一种混合驱动仿黄金水母海洋生物观测监控机器人，包括壳体、机座、观测监控装置、推进驱动装置和转弯驱动装置，具体结构和连接关系为：

所述壳体为半圆弧透明体，壳体通过销轴与机座固定连接，所述机座为双层圆盘连接机座，上下层圆盘上分布有多组排列规则的销轴孔,所述观测监控装置包括无线摄像头、实时定位仪、照明灯、电源、处理器、无线接收系统和控制系统，无线摄像头通过处理器与控制系统连接，实时定位仪通过处理器与控制系统连接，无线接收系统通过处理器与控制系统连接，所述推进驱动装置包括伺服电机、蜗轮蜗杆机构、曲柄摇杆机构和支撑架，伺服电机固定连接在机座上，蜗轮蜗杆机构包括第一组蜗轮蜗杆机构、第二组蜗轮蜗杆机构、第三组蜗轮蜗杆机构、第四组蜗轮蜗杆机构、第五组蜗轮蜗杆机构和第六组蜗轮蜗杆机构，所述第一组蜗轮蜗杆机构包括两个外啮合蜗轮，每一组蜗轮蜗杆机构的两侧均连接一个曲柄摇杆机构，其他组蜗轮蜗杆机构的结构和连接关系与第一组蜗轮蜗杆机构完全相同，曲柄摇杆机构包括第一组曲柄摇杆机构、第二组曲柄摇杆机构、第三组曲柄摇杆机构、第四组曲柄摇杆机构、第五组曲柄摇杆机构、第六组曲柄摇杆机构、第七组曲柄摇杆机构、第八组曲柄摇杆机构、第九组曲柄摇杆机构、第十组曲柄摇杆机构、第十一组曲柄摇杆机构和第十二组曲柄摇杆机构，第一组曲柄摇杆机构包括曲柄、连杆、摇杆和长连杆，曲柄一端通过销轴与蜗轮连接，曲柄另一端通过销轴与连杆滑槽连接，同时曲柄一端通过销轴与长连杆一端连接，连杆包括连杆滑槽、连杆第一销轴座和连杆第二销轴座，连杆滑槽通过移动副与曲柄和长连杆连接，连杆第一销轴座通过销轴与支撑架连接，连杆第二销轴座通过销轴与摇杆连接，摇杆通过销轴与长连杆连接，长连杆一端通过销轴与曲柄连接，长连杆另一端通过销轴与摇杆连接，其他组曲柄摇杆机构的结构和连接关系与第一组曲柄摇杆机构完全相同，支撑架连接两个大小相同且中心在同一水平线上的外啮合蜗轮，所述转弯驱动装置包括第一舵机、第二舵机和尾部机架，第一舵机通过销轴固定连接在机座内与U型铰链底部连接，第二舵机通过销轴固定连接在保护壳内与尾部机架上的转动轴连接，尾部机架上包括转动轴和八个均匀分布的导流滑片，尾部机架通过U型铰链与机座连接。

本发明的突出优点在于：

1.在海底以黄金水母的喷水推进方式来进行长距离和大范围移动，能够实现在不同海底区域快速来回移动对海洋生物进行观测监控。

2.通过伺服电机和舵机的混合驱动，灵活控制该机器人的移动速度和方向，在复杂的海底环境中运动灵活、躲避障碍能力强、隐蔽性好。

3.该机器人通过六组阵列的蜗轮蜗杆机构，使得结构具有较好的刚度和强度，能承受较强的振动和冲击载荷，能够实现对海洋生物和复杂的海底地貌等进行观测监控。

附图说明

图1为本发明所述的一种混合驱动仿黄金水母海洋生物观测监控机器人的结构示意图。

图2为本发明所述的一种混合驱动仿黄金水母海洋生物观测监控机器人的结构俯视图。

图3为本发明所述的一种混合驱动仿黄金水母海洋生物观测监控机器人的结构主视图。

图4为本发明所述的一种混合驱动仿黄金水母海洋生物观测监控机器人的蜗轮蜗杆机构示意图。

图5为本发明所述的一种混合驱动仿黄金水母海洋生物观测监控机器人的曲柄摇杆机构示意图。

图6为本发明所述的一种混合驱动仿黄金水母海洋生物观测监控机器人的连杆结构示意图。

图7为本发明所述的一种混合驱动仿黄金水母海洋生物观测监控机器人的推进驱动装置结构示意图。

图8为本发明所述的一种混合驱动仿黄金水母海洋生物观测监控机器人的机座结构示意图。

图9为本发明所述的一种混合驱动仿黄金水母海洋生物观测监控机器人的支撑架结构示意图。

图10为本发明所述的一种混合驱动仿黄金水母海洋生物观测监控机器人的尾部机架结构示意图。

图11为本发明所述的一种混合驱动仿黄金水母海洋生物观测监控机器人的尾部机架结构主视图。

图12为本发明所述的一种混合驱动仿黄金水母海洋生物观测监控机器人的效果图。

图中标记为：1.壳体、2.伺服电机、3.机座、4.无线摄像头、5.实时定位仪、6.照明灯、7.电源、8.无线接收系统、9.控制系统、10.保护壳、11.蜗轮、12.支撑架、13.U型铰链、14.尾部机架、15.导流滑片、16.第一舵机、17.第二舵机、18.第一组曲柄摇杆机构、18-1、曲柄、18-2.连杆、18-3.摇杆、18-4.长连杆、18-2-1连杆滑槽、18-2-2连杆第一销轴座、18-2-3.连杆第二销轴座、19.第二组曲柄摇杆机构、20.第三组曲柄摇杆机构、21.第四组曲柄摇杆机构、22.第五组曲柄摇杆机构、23.第六组曲柄摇杆机构、24.第七组曲柄摇杆机构、25.第八组曲柄摇杆机构、26.第九组曲柄摇杆机构、27.第十组曲柄摇杆机构、28.第十一组曲柄摇杆机构、29.第十二组曲柄摇杆机构、30.第一组蜗轮蜗杆机构、31.第二组蜗轮蜗杆机构、32.第三组蜗轮蜗杆机构、33.第四组蜗轮蜗杆机构、34.第五组蜗轮蜗杆机构、35.第六组蜗轮蜗杆机构、36.转动轴。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案进行进一步描述。

如图1至图12所示，本发明所述的一种混合驱动仿黄金水母海洋生物观测监控机器人，包括壳体1、机座3、观测监控装置、推进驱动装置和转弯驱动装置，具体结构和连接关系为：

所述壳体1为半圆弧透明体，壳体1通过销轴与机座3固定连接，所述机座3为双层圆盘连接机座，上下层圆盘上分布有多组排列规则的销轴孔，所述观测监控装置包括无线摄像头4、实时定位仪5、照明灯6、电源7、处理器、无线接收系统8和控制系统9，无线摄像头4通过处理器与控制系统9连接，实时定位仪5通过处理器与控制系统9连接，无线接收系统8通过处理器与控制系统9连接，所述推进驱动装置包括伺服电机2、蜗轮蜗杆机构、曲柄摇杆机构和支撑架12，伺服电机2固定连接在机座3上，蜗轮蜗杆机构包括第一组蜗轮蜗杆机构30、第二组蜗轮蜗杆机构31、第三组蜗轮蜗杆机构32、第四组蜗轮蜗杆机构33、第五组蜗轮蜗杆机构34和第六组蜗轮蜗杆机构35，第一组蜗轮蜗杆机构30包括两个外啮合蜗轮11，每一组蜗轮蜗杆机构的两侧均连接一个曲柄摇杆机构，其他组蜗轮蜗杆机构的结构和连接关系与第一组蜗轮蜗杆机构30完全相同，曲柄摇杆机构包括第一组曲柄摇杆机构18、第二组曲柄摇杆机构19、第三组曲柄摇杆机构20、第四组曲柄摇杆机构21、第五组曲柄摇杆机构22、第六组曲柄摇杆机构23、第七组曲柄摇杆机构24、第八组曲柄摇杆机构25、第九组曲柄摇杆机构26、第十组曲柄摇杆机构27、第十一组曲柄摇杆机构28和第十二组曲柄摇杆机构29，第一组曲柄摇杆机构18包括曲柄18-1、连杆18-2、摇杆18-3和长连杆18-4，曲柄18-1一端通过销轴与蜗轮11连接，曲柄18-1另一端通过销轴与连杆滑槽18-2-1连接，同时曲柄18-1一端通过销轴与长连杆18-4一端连接，连杆18-2包括连杆滑槽18-2-1、连杆第一销轴座18-2-2和连杆第二销轴座18-2-3，连杆滑槽18-2-1通过移动副与曲柄18-1和长连杆18-4连接，连杆第一销轴座18-2-2通过销轴与支撑架12连接，连杆第二销轴座18-2-3通过销轴与摇杆18-3连接，摇杆18-3通过销轴与长连杆18-4连接，长连杆18-4一端通过销轴与曲柄18-1连接，长连杆18-4另一端通过销轴与摇杆18-3连接，其他组曲柄摇杆机构的结构和连接关系与第一组曲柄摇杆机构18完全相同，支撑架12连接两个大小相同且中心在同一水平线上的外啮合蜗轮11，所述转弯驱动装置包括第一舵机16、第二舵机17和尾部机架14，所述第一舵机16通过销轴固定连接在机座3内与U型铰链13底部连接，所述第二舵机17通过销轴固定连接在保护壳10内与尾部机架14上的转动轴36连接，尾部机架14上包括转动轴36和八个均匀分布的导流滑片15，尾部机架14通过U型铰链13与机座3连接。

工作原理及过程：

如图1至图3所示,当推进驱动装置的伺服电机2驱动蜗杆转动时，带动六组阵列的蜗轮机构转动，蜗轮11作圆周转动带动外连接的共十二组曲柄摇杆机构做同步圆周转动，此时实现整个机器人做往复的舒展或收缩运动，达到该机器人的前进移动行为，可根据不同的海底观测监控任务调节不同的移动速度，通过观测监控装置对海底完成相关任务；当安装在机座3内的第一舵机16工作时，驱动尾部机架14作旋转运动；当安装在保护壳10内的第二舵机17工作时，驱动尾部机架14作摆动运动；当两个舵机同时工作时驱动尾部机架14转动不同角度，尾部机架14上分布的导流滑片15分拨水流达到转弯目的，使该机器人可以在复杂的海底环境中灵活运动。