基于线驱动原理的仿生水母机器人

摘要

本发明公开了基于线驱动原理的仿生水母机器人，包括机身和刚性头部，机身外壁和刚性头部一端设置有驱动组件；驱动组件包括弹簧钢片、第一舵机、滑轮和第一连接线，若干所弹簧钢片固定安装于刚性头部一端，若干第一舵机固定安装于机身外壁，且第一舵机与弹簧钢片位置相对应，若干滑轮转动安装于机身外壁底端；本发明提供的技术方案中，第一舵机顺时针转动起到带动第一连接线拉动弹簧钢片向下弯曲的作用，实现排水，第一舵机逆时针转动，弹簧钢片在自身弹力的作用下恢复至原来的形状，此设计将简单的直线运动最终变为三维的收缩运动，且结构简单，使仿生水母机器人机动性高，灵活性强，使仿生水母机器人可以更好的进行水下作业。

说明书

技术领域

本发明涉及仿生机器人技术领域，尤其涉及基于线驱动原理的仿生水母机器人。

背景技术

在当今科技快速发展的时代，环境检测变得十分重要，在对环境复杂的水域进行作业以便对水质和地形进行检测的时候通常采用机器人水下作业，对海洋生物考察、海洋资源进行勘探。

为了解决如何在环境复杂的水域进行作业以便对水质和地形进行检测，对海洋生物考察、海洋资源进行勘探的问题，提出基于线驱动原理的仿生水母机器人。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供基于线驱动原理的仿生水母机器人，使仿生水母机器人机动性高，灵活性强，使仿生水母机器人可以更好的进行水下作业。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

基于线驱动原理的仿生水母机器人，包括机身和刚性头部，所述机身外壁和刚性头部一端设置有驱动组件；所述驱动组件包括弹簧钢片、第一舵机、滑轮和第一连接线，若干所弹簧钢片固定安装于所述刚性头部一端，若干所述第一舵机固定安装于所述机身外壁，且所述第一舵机与所述弹簧钢片位置相对应，若干所述滑轮转动安装于所述机身外壁底端，且所述滑轮与所述第一舵机位置相对应，所述第一连接线均安装于所述第一舵机输出端一端。

进一步的，所述机身外壁固定安装有若干第一支架，所述第一舵机固定安装于所述第一支架一侧，所述机身外壁底端固定安装有若干第二支架，所述滑轮转动安装于所述第二支架内壁。

进一步的，所述第一连接线安装于所述滑轮外壁，所述第一连接线一端固定安装于所述弹簧钢片一端。

进一步的，所述机身顶端固定安装有第二舵机，所述第二舵机一端安装有圆盘，所述圆盘外壁固定安装有若干第二连接线，所述第二连接线侧壁固定安装有滑块。

进一步的，所述机身内壁顶端和底端均固定安装有若干限位件，所述第二连接线滑动安装于所述限位件内壁，且所述第二连接线两端固定安装于所述圆盘外壁，所述机身内壁固定安装有若干滑轨，所述滑块均滑动安装于所述滑轨一侧。

进一步的，所述滑块一侧固定安装有安装板，所述安装板底端固定安装有安装架，所述安装架一侧固定安装有第三舵机，所述第三舵机一端安装有第一曲柄，所述第一曲柄一端侧壁转动安装有连接件，所述连接件一端侧壁转动安装有第二曲柄，所述第二曲柄底端侧壁转动安装有连接杆，所述连接杆底端固定安装有底盘。

进一步的，所述安装板底端固定安装有限位板，所述连接杆一侧固定安装有滑动件，所述滑动件滑动安装于所述限位板内壁，所述底盘顶端固定安装有波纹管，且所述底盘通过顶端的波纹管与所述机身底端相连接。

本发明的有益效果：

本发明公开的第一舵机顺时针转动起到带动第一连接线拉动弹簧钢片向下弯曲的作用，实现排水，第一舵机逆时针转动，弹簧钢片在自身弹力的作用下恢复至原来的形状，此设计将简单的直线运动最终变为三维的收缩运动，且结构简单，使仿生水母机器人机动性高，灵活性强，使仿生水母机器人可以更好的进行水下作业。

第二连接线两端分别固定在圆盘外壁两端上，限位件在第二连接线拉动的时候对第二连接线起到限位的作用，通过第二连接线牵引滑块沿着滑轨向上向下运动到预期的位置，实现重心位置的调节。

第三舵机旋转一定的角度，带动第一曲柄和第二曲柄运动，从而控制连接杆沿直道向上向下运动，拉动底盘向上向下运动，实现增加缩小仿生水母机器人的作用，从而起到改变仿生水母机器人浮心位置的作用。

仿生水母机器人使用了刚性头部和柔性身体，刚性头部呈流线型，主要用于减少运动阻力，调节运动方向；柔性身体可进行伸缩，主要改变浮力的大小，实现自由沉浮，从整体上看，这样的主体设计配合驱动组件，使仿生水母机器人更具自然水母的形态美和柔性美。

本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明第一舵机安装图；

图3为本发明滑轨安装图；

图4为本发明机身图；

图5为本发明滑块安装图；

图6为本发明滑块与安装板安装图；

图7为本发明底盘驱动图。

图中：1、机身；2、刚性头部；3、弹簧钢片；4、第一舵机；41、第一支架；5、滑轮；51、第二支架；6、第一连接线；7、第二舵机；8、圆盘；9、限位件；10、滑块；11、滑轨；12、第二连接线；13、安装板；14、安装架；15、第三舵机；16、第一曲柄；17、连接件；18、第二曲柄；19、连接杆；20、底盘；21、滑动件；22、限位板。

具体实施方式

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

请参阅图1-图7，本实施方案中：基于线驱动原理的仿生水母机器人，包括机身1和刚性头部2，刚性头部2为弧形板，且刚性头部2通过螺丝固定安装于机身1顶端，机身1外壁和刚性头部2一端设置有驱动组件；驱动组件包括弹簧钢片3、第一舵机4、滑轮5和第一连接线6，若干所弹簧钢片3固定安装于刚性头部2一端，若干第一舵机4固定安装于机身1外壁，且第一舵机4与弹簧钢片3位置相对应，若干滑轮5转动安装于机身1外壁底端，且滑轮5与第一舵机4位置相对应，机身1外壁固定安装有若干第一支架41，第一舵机4固定安装于第一支架41一侧，机身1外壁底端固定安装有若干第二支架51，滑轮5转动安装于第二支架51内壁，第一支架41和第二支架51分别起到安装第一舵机4和滑轮5的作用，第一连接线6均安装于第一舵机4输出端一端；第一连接线6安装于滑轮5外壁，第一连接线6一端固定安装于弹簧钢片3一端，第一连接线6起到连接弹簧钢片3和第一舵机4的作用；第一舵机4顺时针转动起到带动第一连接线6拉动弹簧钢片3向下弯曲的作用，实现排水，第一舵机4逆时针转动，弹簧钢片3在自身弹力的作用下恢复至原来的形状，此设计将简单的直线运动最终变为三维的收缩运动，且结构简单，使仿生水母机器人机动性高，灵活性强。

在一些实施例中，机身1顶端固定安装有第二舵机7，第二舵机7一端安装有圆盘8，圆盘8外壁固定安装有若干第二连接线12，第二连接线12侧壁固定安装有滑块10，第二舵机7起到带动圆盘8转动的作用，圆盘8转动起到拉动第二连接线12的作用，第二连接线12起到带动滑块10移动的作用，使滑块10在滑轨11上同步运动，滑块10在机身1内部上下运动可以改变机身1内部的重心位置，机身1内壁顶端和底端均固定安装有若干限位件9，第二连接线12滑动安装于限位件9内壁，且第二连接线12两端固定安装于圆盘8外壁，机身1内壁固定安装有若干滑轨11，滑块10均滑动安装于滑轨11一侧；第二连接线12两端分别固定在圆盘8外壁两端上，限位件9在第二连接线12拉动的时候对第二连接线12起到限位的作用，通过第二连接线12牵引滑块10沿着滑轨11向上向下运动到预期的位置，实现重心位置的调节。

在一些实施例中，滑块10一侧固定安装有安装板13，安装板13底端固定安装有安装架14，安装架14一侧固定安装有第三舵机15，第三舵机15起到带动第一曲柄16转动的作用，第三舵机15一端安装有第一曲柄16，第一曲柄16一端侧壁转动安装有连接件17，第一曲柄16起到带动第二曲柄18位移的作用，连接件17起到连接第一曲柄16和第二曲柄18的作用，连接件17一端侧壁转动安装有第二曲柄18，第二曲柄18底端侧壁转动安装有连接杆19，连接杆19底端固定安装有底盘20，第二曲柄18起到带动连接杆19在限位板22上向上或向下移动的作用，连接杆19起到带动底盘20上下移动的作用，安装板13底端固定安装有限位板22，限位板22起到限定连接杆19移动方向的作用，连接杆19一侧固定安装有滑动件21，滑动件21起到连接连接杆19和限位板22的作用，滑动件21滑动安装于限位板22内壁，底盘20顶端固定安装有波纹管，且底盘20通过顶端的波纹管与机身1底端相连接，底盘20和波纹管组成仿生水母机器人的柔性身体；第三舵机15旋转一定的角度，带动第一曲柄16和第二曲柄18运动，从而控制连接杆19沿直道向上向下运动，拉动底盘20向上向下运动，实现增加缩小仿生水母机器人的作用，从而起到改变仿生水母机器人浮心位置的作用。

本实例中，第一舵机4、第二舵机7和第三舵机15通过单片机控制。

本实例中，刚性头部2顶端与弹簧钢片3连接处设置有上位机控制端，遥感输入信息，控制信息反馈至计算机，传输至发送端；第一舵机4设置有4315MHz无线通信模块由发射端和接收端组成，发射端发出信号，水下接收端收到信号后传输至实现控制；第二舵机7和第三舵机15连接有运动控制模块，Arduino板控制第二舵机7和第三舵机15运动。

本实施例中所涉及的单片机、第一舵机4、第二舵机7和第三舵机15可以根据实际应用场景自由配置，单片机、第一舵机4、第二舵机7和第三舵机15工作采用现有技术中常用的方法。

本发明的工作原理及使用流程：仿生水母机器人使用的时候，第一舵机4顺时针转动起到带动第一连接线6拉动弹簧钢片3向下弯曲的作用，实现排水，第一舵机4逆时针转动，弹簧钢片3在自身弹力的作用下恢复至原来的形状，进而改变排水量，提供动力支持；第三舵机15旋转一定的角度，带动第一曲柄16和第二曲柄18运动，从而控制连接杆19沿直道向上向下运动，拉动底盘20向上向下运动，增加缩小仿生水母机器人，在下水前，仿生水母机器人处于收缩态，即刚性头部2和底盘20距离最短，放入水中后，仿生水母机器人通过外置的手柄操作，控制第一曲柄16和第二曲柄18运动，带动底盘20移动，逐步改变浮力大小，此时浮心和重心可能会发生偏离，再通过外置的手柄改变滑块10的位置，实现重心与浮心的再次重合即偏离度在可接受范围之内，此时完成沉浮，当仿生水母机器人需要转向时，第二舵机7带动圆盘8转动，圆盘8转动拉动第二连接线12，第二连接线12带动滑块10移动，使滑块10在滑轨11上同步运动，滑块10在机身1内部上下运动可以改变机身1内部的重心位置，通过改变滑块10的位置，达到重心和浮心重合或者分开，此过程中的动量距可以使仿生水母机器人发生预期程度的偏转，完成转向的控制。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。