CN218431681U - 可净化水质和水下探测的仿生海龟机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种可净化水质和水下探测的仿生海龟机器人，水翼法运动机构结构简洁有效，成本低，不易损坏，维修方便。前肢、后肢和头部都安装在龟身上；水翼法运动机构包括支撑架、后肢舵机、电机、电机转盘、前肢舵机和前肢杆组，前肢杆组包括效力杆、动力杆和辅助杆；后肢舵机安装在龟身上，并与后肢连接；支撑架转动安装在龟身上；前肢舵机安装在载物平台上，并与支撑架连接；电机安装在支撑架上，电机转盘与电机连接；效力杆的一端与动力杆的一端铰接，动力杆的另一端与电机转盘铰接；辅助杆的一端滑动安装在支撑架上，辅助杆的另一端与效力杆铰接；动力杆的中部和辅助杆的中部滑动连接；前肢与效力杆固定连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种可净化水质和水下探测的仿生海龟机器人，可用于进行净化水质和水下探测等作业。
背景技术
水下机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人。水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具，可在水下进行净化水质、水下探测、水下施工等作业。
仿生海龟机器人就是模仿海龟的水下机器人，可进行净化水质和水下探测等水下作业，如专利号2007100713645、2015205367966等中国专利所示。如以上两个专利所示，现有技术的仿生海龟机器人可安装水翼法运动机构，水翼法运动机构驱使仿生海龟机器人的前肢做位旋和拍旋运动，从而使仿生海龟机器人采用水翼法进行推进。但现有技术的水翼法运动机构结构比较复杂，部件较多，具有成本高、易损坏、维修不变的缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的可净化水质和水下探测的仿生海龟机器人，水翼法运动机构结构简洁有效，成本低，不易损坏，维修方便。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种可净化水质和水下探测的仿生海龟机器人，包括海龟本体和水翼法运动机构；海龟本体包括头部、龟身、前肢和后肢，前肢、后肢和头部都安装在龟身上；其特征在于：水翼法运动机构包括支撑架、后肢舵机、电机、电机转盘、前肢舵机和前肢杆组，前肢杆组包括效力杆、动力杆和辅助杆；后肢舵机安装在龟身上，并与后肢连接；支撑架转动安装在龟身上；前肢舵机安装在载物平台上，并与支撑架连接；电机安装在支撑架上，电机转盘与电机连接；效力杆的一端与动力杆的一端铰接，动力杆的另一端与电机转盘铰接；辅助杆的一端滑动安装在支撑架上，辅助杆的另一端与效力杆铰接；动力杆的中部和辅助杆的中部滑动连接；前肢与效力杆固定连接。
本实用新型所述的龟身包括龟肚和龟壳，龟肚和龟壳固定在一起；龟肚设置有储存腔，储存腔分为上下两部分，上方腔体为载物平台，水翼法运动机构设置在储存腔上。
本实用新型还包括监控系统，监控系统包括头部监控器和红外传感器；头部监控器安装在头部的额头处，红外传感器安装在头部的眼睛处。
本实用新型所述的支撑架上开设有支撑架滑槽，辅助杆的一端滑动安装在支撑架滑槽中。
本实用新型所述的辅助杆的中部开设有辅助杆滑槽，动力杆的中部滑动安装在辅助杆滑槽中。
本实用新型所述的龟身中安装有净水装置和污水检测装置。
本实用新型所述的龟身中安装有抽气泵。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：本实用新型的水翼法运动机构采用连杆机构，整体结构简洁有效，成本低，不易损坏，维修方便，能够深入探究海洋生物多样性，改善海洋生态环境，可用于进行净化水质和水下探测等作业。
附图说明
图1是本实用新型实施例的侧视结构示意图。
图2是本实用新型实施例的俯视结构示意图。
图3是本实用新型实施例水翼法运动机构的俯视结构示意图。
图4是本实用新型实施例前肢舵机驱使支撑架绕着光轴上下拍动简化后的杠杆原理图。
图5是本实用新型实施例前肢杆组简化后的杠杆原理图。
图6-图8分别是本实用新型实施例前肢在不同频次的拍旋、摆旋作用下的末端轨迹图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
本实用新型实施例包括海龟本体、监控系统和水翼法运动机构。
海龟本体包括头部1、龟身、前肢4和后肢5。
龟身包括龟肚3和龟壳2，龟肚3和龟壳2固定在一起。龟肚3设置有储存腔，储存腔分为上下两部分，上方腔体也叫载物平台11，用于放置控制电路及水翼法运动机构，下方腔体的作用视实际功能而定，可以放置净水装置和污水检测装置，也可以放置安全气囊用于抢险救灾。前肢4、后肢5和头部1都安装在龟肚3的载物平台11上。前肢4和海龟本体之间的空隙设有防水膜，防止水的渗入，后肢5与外界直接连通。
监控系统包括头部监控器15和红外传感器。头部监控器15安装在头部1的额头处，能实时传输画面，其拍摄区域为海龟机器人正前方120°，可监测前方是否有障碍物。红外传感器安装在头部1的眼睛处，能够全天候24小时捕捉周围的环境状态，比如鱼群情况和海洋污染物等，可以用于检测和避障。该监控系统结合高效的计算机能快速判断出前方是否有障碍物，可以快速作出反应进行规避和避险运动，既可以精确的达到清理水中垃圾的操作，又可以防止机器人因撞到障碍物而损坏。
水翼法运动机构包括支撑架6、后肢舵机7、电机8、光轴9、电机转盘10、前肢舵机13和前肢杆组。前肢杆组包括效力杆12、动力杆14和辅助杆16。
后肢舵机7安装在载物平台11上，并与后肢5连接，后肢舵机7用于驱动后肢5上下拍动，辅助推进。
支撑架6通过光轴9转动安装在载物平台11上，能在载物平台11上上下拍动。前肢舵机13固定安装在载物平台11上，并与支撑架6连接，前肢舵机13驱使支撑架6绕着光轴9上下拍动，从而使得支撑架6上的电机8、电机转盘10和前肢杆组随着支撑架6上下拍动，前肢杆组驱使得前肢4上下拍动，即拍旋。支撑架6、光轴、前肢舵机13形成了简洁有效的曲柄-摇杆机构。支撑架6上开设有支撑架滑槽61。
电机8安装在支撑架6上，电机转盘10与电机8连接，电机8驱使电机转盘10水平转动。
效力杆12的一端与动力杆14的一端铰接，动力杆14的另一端与电机转盘10铰接。辅助杆16的一端通过轴承滑动安装在支撑架滑槽61中，如此辅助杆16的该端就滑动安装在支撑架6上；辅助杆16的另一端与效力杆12的中部铰接。辅助杆16的中部开设有辅助杆滑槽161，动力杆14的中部通过销滑动安装在辅助杆滑槽161中，如此动力杆14的中部和辅助杆16的中部滑动连接。前肢4与效力杆12固定连接。电机8、电机转盘10和前肢杆组用于控制前肢4的前后运动，即位旋，电机8驱使电机转盘10转动，电机转盘10驱使动力杆14运动，动力杆14在辅助杆16的辅助下，驱使效力杆12做位旋运动，从而驱使前肢4做位旋运动。
前肢4在电机8和前肢舵机13的作用下可以实现海龟前肢前进时“8”字形的前肢运动轨迹，改变一个周期内前肢4的拍动和拍动的运动次数和时间比例，可以改变前肢4末端的运动轨迹曲线，可通过控制单侧前肢4的运动实现仿生海龟改变运动方向的操作；所述后肢5在前肢舵机13的作用下实现上下拍动，以达到后肢加速的效果。
载物平台11上的电机8和前肢舵机13作为动力源控制前肢4前后运动和上下运动，即位旋和拍旋，使仿生海龟机器人模仿真实海龟的运动方式在水中运动。因为前肢4的运动是空间内的运动，故将前肢舵机13配合电机8共同运作，前肢4在电机8和前肢舵机13共同作用下完成“8”字形运动，配合后肢5上下拍动实现仿生海龟机器人高效率水翼法推进。
对于前肢4“水翼法”推进，具体地讲，改变一个运动周期内前肢4前后拍动和上下拍动的次数比例，可以实现改变前肢4末端的轨迹的形状，具体如下：
一个运动周期内，上下拍动和前后拍动各一次，同时开始且时长相同，末端轨迹形状为椭圆；
一个运动周期内，上下拍动两次，前后拍动一次，同时开始且时长相同，末端轨迹形状为两个等大的椭圆组成的“8”字。
一个运动周期内，上下拍动两次，前后拍动一次，但拍动的4次上、下、上、下时间比例不同，拍动一次，并且同时开始，末端轨迹形状为两个不等大的椭圆组成的“8”字形，该曲线近似海龟游动时末端的实际轨迹曲线。
本实例中，储存腔的下方腔体中安装有包含收集器和净化器的净水装置，以及污水检测装置。收集器根据海龟头部的监控系统反馈出来的信息对周边的水下垃圾进行清理收集，净化器持续工作净化水质，净化器采用现有高端水质净化技术。污水检测装置实时检测该水域的水质。
本实例中，储存腔中能放置有小型抽气泵，改变腔内的排水量实现仿生海龟的下沉和上浮，既可以升上水面又可以潜入水底。
本实例还可搭载声波传感器。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种可净化水质和水下探测的仿生海龟机器人，包括海龟本体和水翼法运动机构；海龟本体包括头部、龟身、前肢和后肢，前肢、后肢和头部都安装在龟身上；其特征在于：水翼法运动机构包括支撑架、后肢舵机、电机、电机转盘、前肢舵机和前肢杆组，前肢杆组包括效力杆、动力杆和辅助杆；后肢舵机安装在龟身上，并与后肢连接；支撑架转动安装在龟身上；前肢舵机安装在载物平台上，并与支撑架连接；电机安装在支撑架上，电机转盘与电机连接；效力杆的一端与动力杆的一端铰接，动力杆的另一端与电机转盘铰接；辅助杆的一端滑动安装在支撑架上，辅助杆的另一端与效力杆铰接；动力杆的中部和辅助杆的中部滑动连接；前肢与效力杆固定连接。
2.根据权利要求1所述的可净化水质和水下探测的仿生海龟机器人，其特征在于：所述的龟身包括龟肚和龟壳，龟肚和龟壳固定在一起；龟肚设置有储存腔，储存腔分为上下两部分，上方腔体为载物平台，水翼法运动机构设置在储存腔上。
3.根据权利要求1所述的可净化水质和水下探测的仿生海龟机器人，其特征在于：还包括监控系统，监控系统包括头部监控器和红外传感器；头部监控器安装在头部的额头处，红外传感器安装在头部的眼睛处。
4.根据权利要求1所述的可净化水质和水下探测的仿生海龟机器人，其特征在于：所述的支撑架上开设有支撑架滑槽，辅助杆的一端滑动安装在支撑架滑槽中。
5.根据权利要求1所述的可净化水质和水下探测的仿生海龟机器人，其特征在于：所述的辅助杆的中部开设有辅助杆滑槽，动力杆的中部滑动安装在辅助杆滑槽中。
6.根据权利要求1所述的可净化水质和水下探测的仿生海龟机器人，其特征在于：所述的龟身中安装有净水装置和污水检测装置。
7.根据权利要求1所述的可净化水质和水下探测的仿生海龟机器人，其特征在于：所述的龟身中安装有抽气泵。
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Cited By (2)
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| CN119305698A (zh) * | 2024-12-16 | 2025-01-14 | 沈阳粼动仿生科技有限公司 | 一种带有药物投放的双推进水域探测仿生海龟 |
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2022
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