一種撲翼型仿生水下機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及仿生機器人技術領域，尤其涉及一種撲翼型仿生水下機器人。
【背景技術】
[0002]隨著海洋經濟的發展和軍事需求的增加以及仿生學、機器人學、流體力學、電磁學、新型材料科學、自動控制理論等學科的不斷進步，科研工作者開始越來越多地把目光投向對長期生活在水下的各種生物運動機理的研宄上。經過幾億年的進化，魚類具備了非常出色的水下游動能力，不僅可以保持低能耗、高效率長時間巡游，而且表現出良好的機動性。目前廣泛應用的水下航行器基本都是采用螺旋槳推進，由于在螺旋槳尾部的水流分離、漩渦多、氣泡大等原因造成明顯的能量損失，其推進效率只能達到40% ;而魚類推進效率可以達到80%以上。魚類水下游動的高機動性，高效率，以及低噪聲、對環境擾動小等優點在民用、軍事領域有著十分廣闊的應用前景。本作品以撲翼型仿生水下機器人為載體，將其與水下探測、水質監測等設備相結合，在功能與結構機動性方面較以往仿生學設備有了較大的改進。它具備水下圖像采集、自主避障、水質監測等功能，可實現程控和遙控兩種控制方式之間的切換。本仿生魚采用電動驅動方式，游動噪聲小，且有蝠鲼魚外形，對周圍水生生物影響較小，另其上加裝由攝像頭，多種傳感器，和無線傳輸裝置，能很好的用于水底探測等方面，可很好的利用于生物研宄、水體監測工作中。
[0003]基于魚類水下游動高機動性，高效率，以及低噪聲、對環境擾動小等優點。本專利以撲翼型仿生水下機器人為載體，探索胸鰭推進方式的優點和規律，并將載體與水下探測、水質監測等設備相結合，使之具備水下圖像采集、自主避障、水質監測等功能，在功能與結構機動性方面較以往仿生學設備有較大的改進。在控制方式上可實現程控和遙控兩種控制方式之間的切換。采用電機驅動方式，游動噪聲小，且有蝠鲼魚外形，以減小對周圍水生生物影響。此外，通過仿生魚尾部的方向舵和升降舵實現運動方向的改變，實現控制方便，推進方式獨特以及轉向方便等研宄目標。
【實用新型內容】
[0004]針對上述問題，本實用新型提供了一種高機動性，高效率，以及低噪聲、對環境擾動小的撲翼型仿生水下機器人。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是:一種撲翼型仿生水下機器人，包括蝠鲼魚扁形殼體、對稱設置在蝠鲼魚扁形殼體兩側的胸鰭、設于蝠鲼魚扁形殼體下端中間偏后的方向舵和設于蝠鲼魚扁形殼體尾部的升降舵，蝠鲼魚扁平的身體與頭部合為一體，大大降低了游動時的形狀阻力，有效縮小邊界層的流動分離區域，達到減小形狀阻力的效果，提高了仿生魚的推進效率，所述蝠鲼魚扁形殼體內部形成魚形空腔，魚形空腔的頭部內裝有攝像頭和傳感器，所述蝠鲼魚扁形殼體對應攝像頭的頭部設有攝像機罩，所述魚形空腔腹部裝有電池、胸鰭驅動電機、接收機、舵面驅動舵機，所述胸鰭驅動電機通過四連桿傳動結構帶動胸鰭上下擺動，，接收機裝于胸鰭驅動電機下方，所述舵面驅動舵機分別與方向舵和升降舵連接，所述蝠鲼魚扁形殼體尾部的升降舵內設有數據采集接口。
[0006]進一步的，所述蝠鲼魚扁形殼體下端還設有氣嘴和深度計。
[0007]進一步的，所述胸分為剛性鰭部分和柔性鰭部分，剛性鰭部分采用厚度為2麗厚的碳纖維板。而柔性鰭部分采用2MM厚的透明硅橡膠板，使胸鰭具有一定的柔性，從而可以將仿生魚的胸鰭撲動轉化為前進運動。
[0008]進一步的，所述方向舵和升降舵均為流線型設計，并采用玻璃鋼材料制成。
[0009]進一步的，所述傳感器包括避障傳感器、液位變送傳感器、紅外光電開關傳感器。
[0010]進一步的，所述撲翼型仿生水下機器人采用閉環PID控制，可通過紅外光電開關傳感器實現程控與遙控之間的控制切換，以適應復雜的使用環境，加強其可靠性程。
[0011]由上述對本實用新型結構的描述可知，和現有技術相比，本實用新型具有如下優占.V.
[0012]1、本實用新型仿生魚結構設計，采用電機驅動胸鰭推進方式，高效的同時提高推進效果，提高了推進速度與運動穩定性，具有高機動性，高效率，以及低噪聲、對環境擾動小等優點，能夠在一定水深內根據控制實現前進、轉向、上升及下潛等運動，適用于軍事及農業等領域的水下作業中。
[0013]2、本實用新型采用蝠鲼魚扁形殼體，推進時形狀阻力小，提高了推進效率，減少了耗能，符合低碳環保的要求。
[0014]3、本實用新型采用采用閉環PID控制，可通過紅外光電開關傳感器實現程控與遙控之間的控制切換，能適應復雜的使用環境，提高控制的可靠性。
【附圖說明】
[0015]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0016]圖1為本實用新型一種撲翼型仿生水下機器人主視結構示意圖；
[0017]圖2為本實用新型一種撲翼型仿生水下機器人俯視結構示意圖；
[0018]圖3為本實用新型一種撲翼型仿生水下機器人側視結構示意圖；
[0019]圖4為本實用新型一種撲翼型仿生水下機器人內部結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0021]實施例1
[0022]一種撲翼型仿生水下機器人，包括蝠鲼魚扁形殼體1、對稱設置在蝠鲼魚扁形殼體兩側的胸鰭2、設于蝠鲼魚扁形殼體下端中間偏后的方向舵3和設于蝠鲼魚扁形殼體尾部的升降舵4，所述蝠鲼魚扁形殼體I內部形成魚形空腔5，魚形空腔5的頭部內裝有攝像頭6和傳感器7，所述蝠鲼魚扁形殼體I對應攝像頭的頭部設有