專利名稱：一種仿生電鰩水底探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到水底探測器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種仿生電鰩水底探測器。
背景技術(shù)：
水底探測器是一種用來幫助人們在水下采集水文信息的具有一定智能程度 的機(jī)器人。早在上世紀(jì)五十年代人們便將水底探測器應(yīng)用于水下探礦、地質(zhì)研 究等領(lǐng)域，但時(shí)至今日，通過不斷發(fā)展和完善的水底探測器仍存在以下幾個(gè)缺 陷
1. 結(jié)構(gòu)復(fù)雜。普通的探測器在結(jié)構(gòu)上可分為三部分沉浮系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、 功能系統(tǒng)。沉浮系統(tǒng)是整個(gè)探測器中最為復(fù)雜的部分，其原理是通過控制水艙 內(nèi)氣體和水的體積比進(jìn)而改變機(jī)體密度，實(shí)現(xiàn)上浮或下沉，因此，探測器不僅 要配一個(gè)較大的水艙和一配套的控壓系統(tǒng)，而且還要不時(shí)地往液壓氣瓶里補(bǔ)氣。 復(fù)雜的結(jié)構(gòu)使得探測器的制造成本居高不下，用起來也多有不便。
2. 運(yùn)動(dòng)呆滯。普通的探測器大都以螺旋槳、方向舵作實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的所有器件， 靈活度低，不方便同時(shí)操作，機(jī)械的外形和螺旋槳在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的剌耳難 聽的噪音使得探測器的隱秘大大降低，不適用于軍事偵査。
3. 功能單一。探測器都只附帶一種或兩種功能裝備。比如要將探測器用于
收集水下圖象信息，則只在探測器上裝配攝像儀；應(yīng)用于水底取樣，則只配備
一個(gè)簡單的兜取槽，而沒有將多種功能有機(jī)地結(jié)合到同一個(gè)探測器上。
4. 智能程度低。多數(shù)探測器屬于第一代機(jī)器人的范疇，只能按照編好的程序，
由內(nèi)部的計(jì)算機(jī)安排它的動(dòng)作。對外界沒有感知，有的甚至只能由人通過遙控 裝備進(jìn)行控制。
以上的缺點(diǎn)使水底探測器的應(yīng)用范圍受到了一定的局限，也給研究人員在 進(jìn)行水文勘測時(shí)帶來不便。
經(jīng)歷過數(shù)萬年進(jìn)化、優(yōu)勝劣汰后的海洋生物在游動(dòng)及姿態(tài)控制方面的能力 是目前所有基于傳統(tǒng)水下推進(jìn)與操控系統(tǒng)的水下機(jī)器人所無法比擬的，仿生機(jī) 器人已成為水下機(jī)器人領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容。
電鰩是種無脊椎魚類，能放出強(qiáng)電流用于防御敵害，以及捕食；外形呈平扁的流線型，背鰭，臀鰭有所退化，胸鰭寬大；擺動(dòng)時(shí)帶動(dòng)體側(cè)的肉質(zhì)膜柔和 扇動(dòng)，是主要的運(yùn)動(dòng)器官。電鰩的魚鰾體積與其個(gè)體體積的比值明顯小于其他 魚類的該項(xiàng)比值，這說明電鰩還存在著其它控制沉浮的方式。
經(jīng)過觀察，電鰩實(shí)現(xiàn)沉浮運(yùn)動(dòng)主要靠胸鰭和尾鰭的協(xié)調(diào)作用，胸鰭擺動(dòng)使 體朝指定方向運(yùn)動(dòng)，而尾鰭自由度很高，可以在母線夾角約為94°的錐形空間 內(nèi)朝任意方向擺動(dòng)，從而控制機(jī)體朝各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)(包括下沉，上浮...)。
現(xiàn)有的潛水器大多裝備一套復(fù)雜的壓艙系統(tǒng)，通過控制潛水器的密度達(dá)到 上升下沉的目的。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造和使用的成本相對較高。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)潛水器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造和使用的成本 相對較高的技術(shù)問題，提供一種將電鰩獨(dú)特的鰭面協(xié)調(diào)的運(yùn)動(dòng)方式仿生代替， 低成本、低噪音、高靈活度、多功能的新型潛水器。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型采取了以下的技術(shù)方案 一種仿生電鰩水底 探測器，包括全自由度尾鰭、無線攝像儀、中央處理單元、與該尾鰭電連接的 尾鰭驅(qū)動(dòng)伺服器，尾鰭驅(qū)動(dòng)伺服器另一端連接到載物平臺(tái)，該載物平臺(tái)上覆蓋 有鰭面，在該載物平臺(tái)的前端設(shè)有機(jī)械臂，在該載物平臺(tái)上、所述鰭面下設(shè)置 有驅(qū)動(dòng)所述機(jī)械臂的第一伺服器，在所述載物平臺(tái)的中部設(shè)有前端與所述第一 伺服器連接的電機(jī)座組，所述無線攝像儀設(shè)置于該電機(jī)座組上，在載物平臺(tái)的 旁側(cè)還設(shè)有與所述中央處理單元電連接的接收器、電子調(diào)速器、第二伺服器，在
所述載物平臺(tái)上靠近尾鰭的位置處設(shè)置有第三伺服器及液體樣本采集裝置；所
述中央處理處理單元還分別與所述尾鰭驅(qū)動(dòng)伺服器、第一伺服器電連接。
上述第一伺服器用于控制機(jī)械臂的張合；第二伺服器用于控制攝像儀的旋 角和液體樣本采集裝置；第三伺服器用于控制仿生電鰩水底探測器整個(gè)機(jī)體的 上升和下沉；尾鰭驅(qū)動(dòng)伺服器用于控制尾鰭的擺動(dòng)從而控制仿生電鰩水底探測 器整個(gè)機(jī)體的左右運(yùn)動(dòng)；電機(jī)座組用于為機(jī)體實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力；電子調(diào)速器 用于調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速；接收器用于接受來自發(fā)射機(jī)的信號；中央處理單元用于實(shí) 現(xiàn)無人駕駛；尾鰭用于改變機(jī)體運(yùn)動(dòng)方向及推進(jìn)做用；機(jī)械臂用于夾取水底的 固體樣本，其原理為第一伺服器帶動(dòng)單個(gè)動(dòng)臂擺動(dòng)，再由該動(dòng)臂通過齒輪組帶
動(dòng)另一動(dòng)臂實(shí)現(xiàn)合攏——張開的動(dòng)作；液體樣本采集裝置用于收集液體樣本，不同水域的水體性質(zhì)有所差異，同一水域不同深度的水體也有所不同，尤其是 低層水體，液體樣本采集裝置，此裝置可以收集不同水域不同層次的水樣；無 線攝像儀用于收集圖象信息。
在所述載物平臺(tái)的底側(cè)面上設(shè)有天線。通過無線天線的作用，使得該種仿 生電鰩水底探測器接受信號更便捷。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，易于 控制，能最大程度的模仿電鰩的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，而且能運(yùn)用柔性變形的力學(xué)原理， 更好的利用尾部的渦流，提高推進(jìn)效率，適應(yīng)不同的水體環(huán)境，使機(jī)體靈活性、 適應(yīng)性得到強(qiáng)化。


圖l為本實(shí)用新型系統(tǒng)框圖； 圖2為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)俯視圖； 圖3為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)側(cè)視附圖標(biāo)記說明1、全自由度尾鰭，2、尾鰭驅(qū)動(dòng)伺服器，3、載物平臺(tái)，4、 鰭面，5、機(jī)械臂，6、第一伺服器，7、電機(jī)座組，8、接收器，9、電子調(diào)速器， 10、第二伺服器，11、中央處理單元，12、無線攝像儀，13、第三伺服器，14、 液體樣本采集裝置，15、天線，16、鋰電池。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明。 實(shí)施例
請參閱圖1到圖3所示， 一種仿生電鰩水底探測器，包括全自由度尾鰭1、 無線攝像儀12、中央處理單元ll、與該尾鰭1電連接的尾鰭驅(qū)動(dòng)伺服器2，尾 鰭驅(qū)動(dòng)伺服器2另一端連接到載物平臺(tái)3，該載物平臺(tái)3上覆蓋有鰭面4，在該 載物平臺(tái)3的前端設(shè)有機(jī)械臂5，在該載物平臺(tái)3上、鰭面4下設(shè)置有驅(qū)動(dòng)機(jī)械 臂5的第一伺服器6，在載物平臺(tái)3的中部設(shè)有前端與第一伺服器6連接的電機(jī) 座組7，無線攝像儀12設(shè)置于該電機(jī)座組7上，在載物平臺(tái)3的旁側(cè)還設(shè)有與 中央處理單元ll電連接的接收器8、電子調(diào)速器9、第二伺服器10，在載物平臺(tái)200920053377.8
3上靠近尾鰭1的位置處設(shè)置有第三伺服器13及液體樣本采集裝置14;中央處 理處理單元11還分別與尾鰭驅(qū)動(dòng)伺服器2、第一伺服器6電連接。 在載物平臺(tái)3的底側(cè)面上設(shè)有天線15和鋰電池16。
運(yùn)動(dòng)模式可以分為兩種第一種模式模仿電鰩的運(yùn)動(dòng)方式，通過控制胸鰭 的擺動(dòng)頻率和尾鰭的擺向、擺幅的協(xié)調(diào)關(guān)系，以達(dá)到速度和方向的目的。此模 式靈活度相對較高，多在機(jī)體快速巡游時(shí)所用。
另一種模式則只靠尾鰭實(shí)現(xiàn)，通過尾鰭的高自由度擺動(dòng)，獲得推力和方向 變換，此模式運(yùn)行時(shí)噪音很低，機(jī)體相當(dāng)平穩(wěn)，但速度較慢，因此在狹窄水道 中或采取樣本時(shí)作用。
機(jī)體以鰭面擺動(dòng)代替了普通潛水器高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳，達(dá)到了很好的靜音 效果。兩種運(yùn)動(dòng)模式可以切換使用，當(dāng)遇到緊急情況時(shí)， 一種運(yùn)動(dòng)裝置出現(xiàn)故 障時(shí)，可啟用另一種運(yùn)動(dòng)模式，這樣就可以避免機(jī)體因故障而滯留在水底的危 險(xiǎn)。同時(shí)，兩種模式各適應(yīng)不同的水體環(huán)境，使機(jī)體靈活性、適應(yīng)性得到強(qiáng)化
上列詳細(xì)說明是針對本實(shí)用新型可行實(shí)施例的具體說明，該實(shí)施例并非用 以限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡未脫離本實(shí)用新型所為的等效實(shí)施或變更， 均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
權(quán)利要求1、一種仿生電鰩水底探測器，其特征在于包括全自由度尾鰭(1)、無線攝像儀(12)、中央處理單元(11)、與該尾鰭(1)電連接的尾鰭驅(qū)動(dòng)伺服器(2)，尾鰭驅(qū)動(dòng)伺服器(2)另一端連接到載物平臺(tái)(3)，該載物平臺(tái)(3)上覆蓋有鰭面(4)，在該載物平臺(tái)(3)的前端設(shè)有機(jī)械臂(5)，在該載物平臺(tái)(3)上、所述鰭面(4)下設(shè)置有驅(qū)動(dòng)所述機(jī)械臂(5)的第一伺服器(6)，在所述載物平臺(tái)(3)的中部設(shè)有前端與所述第一伺服器(6)連接的電機(jī)座組(7)，所述無線攝像儀(12)設(shè)置于該電機(jī)座組(7)上，在載物平臺(tái)(3)的旁側(cè)還設(shè)有與所述中央處理單元(11)電連接的接收器(8)、電子調(diào)速器(9)、第二伺服器(10)，在所述載物平臺(tái)(3)上靠近尾鰭(1)的位置處設(shè)置有第三伺服器(13)及液體樣本采集裝置(14)；所述中央處理處理單元(11)還分別與所述尾鰭驅(qū)動(dòng)伺服器(2)、第一伺服器(6)電連接。
2、 如權(quán)利要求l所述的仿生電鰩水底探測器，其特征在于在所述載物平臺(tái)(3) 的底側(cè)面上設(shè)有天線(15)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種仿生電鰩水底探測器，包括全自由度尾鰭、無線攝像儀、中央處理單元、與該尾鰭電連接的尾鰭驅(qū)動(dòng)伺服器，尾鰭驅(qū)動(dòng)伺服器另一端連接到載物平臺(tái)，該載物平臺(tái)上覆蓋有鰭面，在該載物平臺(tái)的前端設(shè)有機(jī)械臂，在該載物平臺(tái)上、鰭面下設(shè)置有驅(qū)動(dòng)所述機(jī)械臂的第一伺服器，在載物平臺(tái)的中部設(shè)有前端與第一伺服器連接的電機(jī)座組，無線攝像儀設(shè)置于該電機(jī)座組上，在載物平臺(tái)的旁側(cè)還設(shè)有與所述中央處理單元電連接的接收器、電子調(diào)速器、第二伺服器，在所述載物平臺(tái)上靠近尾鰭的位置處設(shè)置有第三伺服器及液體樣本采集裝置；中央處理處理單元還分別與所述尾鰭驅(qū)動(dòng)伺服器、第一伺服器電連接。其結(jié)構(gòu)簡單，使機(jī)體靈活性、適應(yīng)性得到強(qiáng)化。
文檔編號B63C11/52GK201380955SQ20092005337
公開日2010年1月13日 申請日期2009年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月25日
發(fā)明者鄒文浩 申請人:鄒文浩