本實(shí)用新型涉及仿生水下航行器技術(shù)領(lǐng)域，是一種仿生海蛇裝置。

背景技術(shù)：

隨著科技的發(fā)展與時代的進(jìn)步，對水下機(jī)器人的要求也在提高，傳統(tǒng)的“螺旋槳+舵”模式的水下航行器體積大，質(zhì)量重，推進(jìn)效率低，噪音大，流體擾動作用明顯，低速時機(jī)動性能較差，體型較大，使其在許多要求較高的場合無法應(yīng)用，仿生型水下航行器便應(yīng)運(yùn)而生。作為融合仿生學(xué)、流體動力學(xué)、材料學(xué)、工程學(xué)、自動控制理論及機(jī)器人學(xué)的交叉學(xué)科，仿生型水下航行器具備海蛇類對水域環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性高、體積小、推進(jìn)效率高、噪聲低、流體擾動小、機(jī)動性好等優(yōu)點(diǎn)。跟傳統(tǒng)的螺旋槳式推進(jìn)的水下航行器不同的地方是，仿生型水下航行器采用仿生海蛇作為航行器。但目前的仿生海蛇式航行器存在以下缺點(diǎn)：1、控制仿生海蛇的能力差，當(dāng)仿生海蛇進(jìn)入較深水域時容易造成控制者與仿生海蛇，造成損失；2、現(xiàn)有仿生海蛇的靈活度較差，不能在狹小區(qū)域作業(yè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種仿生海蛇裝置，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決控制仿生海蛇的能力差，當(dāng)仿生海蛇進(jìn)入較深水域時容易造成控制者與仿生海蛇，造成損失的問題。

本實(shí)用新型還進(jìn)一步解決了現(xiàn)有仿生海蛇的靈活度較差，不能在狹小區(qū)域作業(yè)的問題。

一種仿生海蛇裝置，包括蛇頭、能沿左右和上下方向轉(zhuǎn)動的蛇身、多路舵機(jī)控制板、主控單片機(jī)；蛇身包括至少10個支架和舵機(jī)，在每個支架內(nèi)分別安裝有舵機(jī)，支架依序固定連接在一起，蛇頭和第一個支架固定連接在一起，在蛇頭對應(yīng)眼睛處設(shè)有左右兩個紅外避障儀；蛇頭上固定安裝有聲波傳感器、磁場傳感器、加速度傳感器和多通道無線通訊收發(fā)裝置，在蛇身上分別固定安裝有溫度傳感器和壓力傳感器，蛇頭嘴部前端設(shè)有高清微型攝像頭；多路舵機(jī)控制板的多路信號輸出端分別與各個舵機(jī)的信號輸入端電連接；多路舵機(jī)控制板與主控單片機(jī)之間雙向電連接；紅外避障儀、水壓傳感器、溫度傳感器、聲波傳感器、加速度傳感器和磁場傳感器的信號輸出端分別與主控單片機(jī)的各個信號輸入端電連接，主控單片機(jī)的無線通訊端、多路舵機(jī)控制板的無線通訊端分別與多通道無線收發(fā)裝置的信號端通訊連接。

上述蛇身包括蛇身左段、蛇身右段和尾槳，蛇身左段為至少六個分別安裝有左雙軸舵機(jī)的左支架依序固定連接而成，左雙軸舵機(jī)為奇數(shù)，最左側(cè)的左雙軸舵機(jī)的左支架與蛇頭固定連接，最左側(cè)的左雙軸舵機(jī)的動力輸出軸沿上下方向安裝在左支架上并能帶動蛇頭左右運(yùn)動，與最左側(cè)的左雙軸舵機(jī)相鄰的左雙軸舵機(jī)的動力輸出軸沿前后方向安裝在左支架上并能帶動蛇頭上下運(yùn)動，相間隔的左雙軸舵機(jī)的動力輸出軸安裝方向相同，蛇身右段為至少4個分別安裝有右雙舵機(jī)的右支架依序固定連接而成，且每個右雙舵機(jī)的動力輸出軸方向與最左側(cè)的左雙軸舵機(jī)的動力輸出軸安裝方向相同，最右側(cè)的左支架和最左側(cè)的右支架固定連接，在最右側(cè)的右支架右端安裝有尾槳。

上述左雙舵機(jī)、右雙舵機(jī)、左支架、右支架上分別安裝有浮力塊。

上述該浮力塊呈半橢圓柱形。

上述左雙舵機(jī)為9個，右雙舵機(jī)為6個。

上述蛇頭、蛇身的表面均設(shè)置有仿生類硅膠。

上述還包括電源，主控單片機(jī)的電源端、多路舵機(jī)控制板的電源端、磁場傳感器的電源端、加速度傳感器的電源端和舵機(jī)的電源端分別與電源電連接。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理，使用方便，通過帶有若干傳感器及攝像頭的仿生海蛇的巡航游動來采集相關(guān)數(shù)據(jù)，從而對全水域進(jìn)行地形勘測、狹小區(qū)域作業(yè)、魚群實(shí)時監(jiān)測實(shí)時監(jiān)測。本發(fā)明控制方式有多種互相切換配合使用，在水面或較淺的水域可接受到無線信號時，切換為遙控控制方式；在水下深處接受不到無線信號時控制方式為智能巡航模式，通過聲波傳感器、磁場傳感器及水壓傳感器收集到的海蛇距離海底的距離數(shù)據(jù)、海蛇前進(jìn)方向數(shù)據(jù)、水壓數(shù)據(jù)(通過公式計算得出實(shí)際水深)，保存在主控單片機(jī)的儲存中，主控單片機(jī)計算出距離始發(fā)點(diǎn)的距離，方向，到達(dá)目的地后海蛇可安全返回。

本實(shí)用新型采用多舵機(jī)混合控制，仿生海蛇的前部分采用舵機(jī)輸出軸交錯放置的結(jié)構(gòu)，這樣海蛇的動作的自由度就相應(yīng)地很大提高了，海蛇的整個身體都是動力來源，靈活地控制仿生海蛇的方向、前進(jìn)力和上下潛的作用，仿生海蛇前部身體軀干細(xì)小，減小了水體對海蛇的阻力，后部扁平類似于漿，能使海蛇獲得更大的推力，左右對稱能更好的保持平衡。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的電路框圖。

圖2為本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型中蛇頭與兩個左支架及左雙舵機(jī)連接的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實(shí)用新型中兩個右支架及右雙舵機(jī)連接的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中的編碼分別為：1為蛇頭，2為尾槳，3為左雙軸舵機(jī)，4為左支架，5為右雙軸舵機(jī)，6為右支架。

具體實(shí)施方式

在本實(shí)用新型中，為了便于描述，各部件上、下、左、右等對位置關(guān)系的描述均是根據(jù)說明書附圖2的布圖方式來進(jìn)行描述的。

如附圖1至4所示，該仿生海蛇裝置包括蛇頭1、能沿左右和上下方向轉(zhuǎn)動的蛇身、多路舵機(jī)控制板、主控單片機(jī)；蛇身包括至少10個支架和舵機(jī)，在每個支架內(nèi)分別安裝有舵機(jī)，支架依序固定連接在一起，蛇頭1和第一個支架固定連接在一起，在蛇頭1對應(yīng)眼睛處設(shè)有左右兩個紅外避障儀；蛇頭1上固定安裝有聲波傳感器、磁場傳感器、加速度傳感器和多通道無線通訊收發(fā)裝置，在蛇身上分別固定安裝有溫度傳感器和壓力傳感器，蛇頭1嘴部前端設(shè)有高清微型攝像頭；多路舵機(jī)控制板的多路信號輸出端分別與各個舵機(jī)的信號輸入端電連接；多路舵機(jī)控制板與主控單片機(jī)之間雙向電連接；紅外避障儀、水壓傳感器、溫度傳感器、聲波傳感器、加速度傳感器和磁場傳感器的信號輸出端分別與主控單片機(jī)的各個信號輸入端電連接，主控單片機(jī)的無線通訊端、多路舵機(jī)控制板的無線通訊端分別與多通道無線收發(fā)裝置的信號端通訊連接。這里的主控單片機(jī)、多路舵機(jī)控制板均采用現(xiàn)有公知的成熟技術(shù)。主控單片機(jī)可采用現(xiàn)有stc系列單片機(jī)，多路舵機(jī)控制板可采用現(xiàn)有TOROBOT 20路舵機(jī)控制板，蛇身可采用現(xiàn)有公知的仿生海蛇結(jié)構(gòu)。

所述主控單片機(jī)的工作過程如下：首先分三路同時分別處理，第一路接收各個傳感器反饋數(shù)據(jù)，并將各個傳感器數(shù)據(jù)存儲于主控單片機(jī)的存儲器中，然后通過多通道無線信號收發(fā)裝置上傳給上位機(jī)，再返回“接收傳感器反饋數(shù)據(jù)”步驟；第二路接收高清微型攝像頭的影像數(shù)據(jù)，并將影像數(shù)據(jù)存儲于主控單片機(jī)的存儲器中，然后將影像數(shù)據(jù)通過多通道無線信號收發(fā)裝置上傳給上位機(jī)；再返回“接收高清微型攝像頭的影像數(shù)據(jù)”步驟；第三路判斷是否收到紅外避障儀發(fā)出的高頻電信號；如果收到高頻電信號，則進(jìn)入“向多路舵機(jī)控制板發(fā)出相應(yīng)動作信號”步驟；如果沒有收到高頻電信號，進(jìn)入接收遙控器發(fā)出指令；然后判斷遙控器指令各類；所述的指令包括前進(jìn)、上升、下潛、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、速度；向多路舵機(jī)控制板發(fā)出相應(yīng)動作信號；相應(yīng)舵機(jī)執(zhí)行動作指令；第四路，判斷多通道無線收發(fā)裝置是否與上位機(jī)連接，在水下深處接受不到無線信號時控制方式為智能巡航模式，通過聲波傳感器、磁場傳感器及水壓傳感器收集到的海蛇距離海底的距離數(shù)據(jù)、海蛇前進(jìn)方向數(shù)據(jù)、水壓數(shù)據(jù)(通過公式計算得出實(shí)際水深)，保存在主控單片機(jī)的儲存中，主控單片機(jī)計算出距離始發(fā)點(diǎn)的距離，方向，到達(dá)目的地后海蛇可安全返回。

如附圖2、3、4所示，蛇身包括蛇身左段、蛇身右段和尾槳2，蛇身左段為至少六個分別安裝有左雙軸舵機(jī)3的左支架4依序固定連接而成，左雙軸舵機(jī)3為奇數(shù)最左側(cè)的左雙軸舵機(jī)3的左支架與蛇頭1固定連接，最左側(cè)的左雙軸舵機(jī)3的動力輸出軸沿上下方向安裝在左支架4上并能帶動蛇頭1左右運(yùn)動，與最左側(cè)的左雙軸舵機(jī)3相鄰的左雙軸舵機(jī)3的動力輸出軸沿前后方向安裝在左支架4上并能帶動蛇頭1上下運(yùn)動，相間隔的左雙軸舵機(jī)3的動力輸出軸安裝方向相同，蛇身右段為至少4個分別安裝有右雙舵機(jī)5的右支架6依序固定連接而成，且每個右雙舵機(jī)5的動力輸出軸方向與最左側(cè)的左雙軸舵機(jī)3的動力輸出軸安裝方向相同，最右側(cè)的左支架4和最左側(cè)的右支架6固定連接，在最右側(cè)的右支架6右端安裝有尾槳2。左支架4和右支架6均可采用現(xiàn)有公知的U形架技術(shù)，便于安裝和拆卸，通過上述連接，能使蛇身通過舵機(jī)協(xié)調(diào)控制身體扭動推進(jìn)海蛇的移動，實(shí)現(xiàn)仿生海蛇的向前、上下、左右的運(yùn)動，方便仿生海蛇自主和半自主巡航游動對狹小區(qū)域作業(yè)和全水域水體生物實(shí)時監(jiān)測，因此進(jìn)一步提高了效率。

作為優(yōu)選方案，如附圖1所示，左雙舵機(jī)3、右雙舵機(jī)4、左支架4、右支架6上分別安裝有浮力塊。這樣可有效增加浮力，提高本實(shí)用新型在水里的靈活性。該浮力塊呈半橢圓柱形能減輕水中阻力。根據(jù)實(shí)際需要，左雙舵機(jī)為9個，右雙舵機(jī)為6個，為了減少水中阻力和降低磨損，提高使用壽命，在蛇頭1、蛇身的表面均設(shè)置有仿生類硅膠。

根據(jù)需要，還包括電源，主控單片機(jī)的電源端、多路舵機(jī)控制板的電源端、磁場傳感器的電源端、加速度傳感器的電源端和舵機(jī)的電源端分別與電源電連接。

本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，可根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)際情況來確定具體的實(shí)施方式。