一種利用波浪能驅(qū)動(dòng)的大洋探測(cè)機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于波浪滑翔機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種利用波浪能驅(qū)動(dòng)的大洋探測(cè)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]波浪滑翔機(jī)是一種通過利用浮體隨波浪上下浮動(dòng)，帶動(dòng)下層動(dòng)力裝置上傾斜的機(jī)翼片上下移動(dòng)，通過水流與機(jī)翼片的相互作用，將水流的沖擊力轉(zhuǎn)換為水平方向的推動(dòng)力從而實(shí)現(xiàn)無能耗自主航行的新型淺海推進(jìn)平臺(tái)。廣泛應(yīng)用于海洋水質(zhì)檢測(cè)，淺層資源勘探，海洋氣象監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。
[0003]現(xiàn)有的波浪滑翔機(jī)結(jié)構(gòu)由上部船體、下部機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置與柔性纜索構(gòu)成。通過波浪使船體上下浮動(dòng)，所產(chǎn)生的拉力沿柔性纜索傳遞至下部機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置從而產(chǎn)生動(dòng)力。由于波浪運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)性，經(jīng)過船體、纜索后，波浪能效率大大降低。因此波浪滑翔機(jī)運(yùn)動(dòng)速度受到極大限制。為了提高波浪滑翔機(jī)運(yùn)動(dòng)速度，可將船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成阻力小的流線型結(jié)構(gòu)，但這種這種結(jié)構(gòu)的加工成本高昂，現(xiàn)階段不適合大規(guī)模推廣運(yùn)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種利用波浪能驅(qū)動(dòng)，能用于海洋探測(cè)的機(jī)器人。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是:
[0005]提供一種利用波浪能驅(qū)動(dòng)的大洋探測(cè)機(jī)器人，包括機(jī)械動(dòng)力部分和探測(cè)裝置部分，所述機(jī)械動(dòng)力部分包括浮子基體、舵片、翼片、柔性纜索、重塊、機(jī)器人機(jī)架、蓄電池、單片機(jī)、舵機(jī)；
[0006]所述浮子基體是內(nèi)部為空腔結(jié)構(gòu)的浮子基體，蓄電池、單片機(jī)、舵機(jī)分別(通過緊固螺釘)固定在內(nèi)部空腔中，且單片機(jī)至少設(shè)有一臺(tái)；蓄電池通過電線分別與單片機(jī)、舵機(jī)相連，用于向單片機(jī)、舵機(jī)供電；浮子基體的外部固定有圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，圓環(huán)形結(jié)構(gòu)上設(shè)有圓柱形開孔；
[0007]浮子基體的下方剛性連接有連接軸和機(jī)器人機(jī)架；所述舵片通過軸承安裝在連接軸上，連接軸中安裝有電線，舵機(jī)通過連接軸中的電線與舵片相連，并控制舵片的轉(zhuǎn)動(dòng)；所述機(jī)器人機(jī)架上開有圓柱形通孔，所述翼片通過圓柱形通孔安裝在機(jī)器人機(jī)架上；所述重塊通過柔性纜索連接在機(jī)器人機(jī)架的下方，用于降低大洋探測(cè)機(jī)器人整個(gè)的重心，以及使機(jī)器人機(jī)架保持豎直狀態(tài)；
[0008]所述探測(cè)裝置部分采用浮子載體實(shí)現(xiàn)，浮子載體是內(nèi)部為空腔結(jié)構(gòu)的浮子載體，浮子載體通過柔性纜索連接在連接鋼環(huán)上，連接鋼環(huán)扣在浮子基體的圓柱形開孔中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)浮子載體與浮子基體的連接；浮子載體上固定有太陽能電池板，浮子載體的內(nèi)部空腔中分別固定有PH傳感器、溫度傳感器、GPS模塊、無線通信模塊；
[0009]所述太陽能電池板通過密封在柔性纜索和連接鋼環(huán)內(nèi)的電線，與浮子基體內(nèi)部的蓄電池連接，用于向蓄電池供電；所述PH傳感器、溫度傳感器、GPS模塊、無線通信模塊分別通過密封在柔性纜索和連接鋼環(huán)內(nèi)的電線，與浮子基體內(nèi)部的蓄電池、對(duì)應(yīng)的單片機(jī)連接，蓄電池用于為PH傳感器、溫度傳感器、GPS模塊、無線通信模塊提供電能，單片機(jī)用于收集存放PH傳感器、溫度傳感器、GPS模塊、無線通信模塊傳回的數(shù)據(jù)信息。
[0010]在本發(fā)明中，所述浮子基體是采用兩個(gè)半球拼合成的圓球狀浮子基體，且兩個(gè)半球之間設(shè)有用于密封的O型密封圈，并利用外部的圓環(huán)形結(jié)構(gòu)壓緊兩個(gè)半球的連接處實(shí)現(xiàn)拼合。
[0011]在本發(fā)明中，所述浮子基體下方的連接軸和機(jī)器人機(jī)架，連接軸設(shè)置在機(jī)器人機(jī)架的正后方向上。
[0012]在本發(fā)明中，所述重塊的內(nèi)部、浮子載體的內(nèi)部都能用于裝設(shè)拓展性實(shí)驗(yàn)儀器，重塊的下部還能用于掛載拓展性實(shí)驗(yàn)儀器；
[0013]所述拓展性實(shí)驗(yàn)儀器包括CTD (海洋溫度鹽度深度探測(cè)傳感器)、葉綠素傳感器、ADCP (聲學(xué)多普勒流速剖面儀)，拓展性實(shí)驗(yàn)儀器通過電線，與浮子基體內(nèi)部的蓄電池和對(duì)應(yīng)的單片機(jī)連接，蓄電池用于為拓展性實(shí)驗(yàn)儀器提供電能，單片機(jī)用于收集存放拓展性實(shí)驗(yàn)儀器傳回的數(shù)據(jù)信息。
[0014]在本發(fā)明中，所述柔性纜索與浮子載體的連接處、柔性纜索與機(jī)器人機(jī)架的連接處、柔性纜索與重塊的連接處，都采用鉸鏈形式連接。
[0015]在本發(fā)明中，所述大洋探測(cè)機(jī)器人中的所有電線，與大洋機(jī)器人相應(yīng)裝置的連接處，都設(shè)有密封圈密封，并使用密封膠從內(nèi)部封閉。
[0016]在本發(fā)明中，所述翼片的一側(cè)中部設(shè)有一個(gè)缺口，缺口的底部設(shè)有橡膠護(hù)套，缺口的開口處設(shè)有翼片圓軸。
[0017]在本發(fā)明中，所述機(jī)器人機(jī)架的圓柱形通孔上等間距開有六個(gè)，所述翼片設(shè)有六片，六片翼片分別通過翼片圓軸等間距連接在機(jī)器人機(jī)架上的六個(gè)圓柱形通孔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)六片翼片在機(jī)器人機(jī)架上的豎向排列。
[0018]在本發(fā)明中，所述浮子載體是圓柱狀的浮子載體，且浮子載體設(shè)有四個(gè)，分別為一號(hào)浮子載體、二號(hào)浮子載體、三號(hào)浮子載體、四號(hào)浮子載體，浮子基體的圓環(huán)形結(jié)構(gòu)上等間距設(shè)有四個(gè)圓柱形開孔，四個(gè)浮子載體分別與四個(gè)圓柱形開孔對(duì)應(yīng)連接；所述太陽能電池板設(shè)有兩塊，分別為一號(hào)太陽能電池板、二號(hào)太陽能電池板；
[0019]所述一號(hào)浮子載體上通過緊固螺釘固定有二號(hào)太陽能電池板；所述二號(hào)浮子載體的內(nèi)部空腔中通過緊固螺釘固定有PH傳感器和溫度傳感器；所述三號(hào)浮子載體上通過緊固螺釘固定有一號(hào)太陽能電池板；所述四號(hào)浮子載體的內(nèi)部空腔中通過緊固螺釘固定有GPS模塊和無線通信模塊。
[0020]在本發(fā)明中，所述GPS模塊采用U-BLOX 7代GPS ;所述單片機(jī)采用k60單片機(jī)(C8051F340k60單片機(jī))；所述無線通信模塊采用YL-900IW無線通信模塊。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0022]本發(fā)明完全依靠機(jī)械結(jié)構(gòu)將波浪能轉(zhuǎn)換為向前的推力，并利用太陽能電池板為加裝的多種傳感器供電，不需要提供額外的能量，從而通過簡單的改變搭載儀器完成不同的功能需要，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的多功能利用和拓展化利用。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖2為本發(fā)明中翼片的細(xì)部結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖中的附圖標(biāo)記為:1 一號(hào)浮子載體；2 二號(hào)浮子載體；3三號(hào)浮子載體；4四號(hào)浮子載體；5柔性纜索；6浮子基體；7連接鋼環(huán)；8舵片；9翼片；10翼片圓軸；11重塊；12機(jī)器人機(jī)架；13橡膠護(hù)套；14 一號(hào)太陽能電池板；15 二號(hào)太陽能電池板；16PH傳感器；17溫度傳感器；18GPS模塊；19無線通信模塊；20蓄電池；21單片機(jī)；22舵機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0027]如圖1所示的一種利用波浪能驅(qū)動(dòng)的大洋探測(cè)機(jī)器人，包括機(jī)械動(dòng)力部分和探測(cè)裝置部分。
[0028]所述機(jī)械動(dòng)力部分包括浮子基體6、舵片8、翼片9、柔性纜索5、重塊11、機(jī)器人機(jī)架12、蓄電池20、單片機(jī)21、舵機(jī)22，所述單片機(jī)21采用k60單片機(jī)，本實(shí)施例中采用C8051F340k60 單片機(jī)。
[0029]浮子基體6是內(nèi)部為空腔結(jié)構(gòu)，浮子基體6采用兩個(gè)半球拼合成圓球狀，且兩個(gè)半球之間設(shè)有用于密封的O型密封圈；浮子基體6的外部固定有圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，圓環(huán)形結(jié)構(gòu)能壓緊兩個(gè)半球的連接處實(shí)現(xiàn)拼合，圓環(huán)形結(jié)構(gòu)上等間距設(shè)有四個(gè)圓柱形開孔。蓄電池20、單片機(jī)21、舵機(jī)22分別通過緊固螺釘固定在浮子基體6的內(nèi)部空腔中，蓄電池20通過電線分別與單片機(jī)21、舵機(jī)22相連，用于向單片機(jī)21、舵機(jī)22供電。
[0030]浮子基體6的下方剛性連接有連接軸和機(jī)器人機(jī)架12，連接軸設(shè)置在機(jī)器人機(jī)架12的正后方向上。所述舵片8通過軸承連接在連接軸上，可轉(zhuǎn)動(dòng)，連接軸中安裝有電線，舵機(jī)22通過連接軸中的電線與舵片8相連，并控制舵片8的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0031]如圖2所示，所述翼片9的一側(cè)中部設(shè)有一個(gè)缺口，缺口的底部設(shè)有橡膠護(hù)套13，缺口的開口處設(shè)有翼片圓軸10。所述機(jī)器人機(jī)架12上等間距開有六個(gè)圓柱形通孔，翼片9設(shè)有六片，六片翼片9分別通過翼片圓軸10等間距連接在機(jī)器人機(jī)架12上的六個(gè)圓柱形通孔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)六片翼片9在機(jī)器人機(jī)架12上的豎向排列。當(dāng)翼片9擺動(dòng)過程中撞擊在機(jī)器人機(jī)架12上時(shí)，翼片9可沿翼片圓軸10轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，且轉(zhuǎn)動(dòng)角最大處為橡膠護(hù)套13與機(jī)器人機(jī)架12直接接觸處，橡膠護(hù)套13能限制其擺動(dòng)角度并起到緩沖作用，減輕由于撞擊導(dǎo)致的沖擊磨損。
[0032]所述重塊11通過柔性纜索5連接在機(jī)器人機(jī)架12的下方，用于降低大洋探測(cè)機(jī)器人整個(gè)的重心，以及使機(jī)器人機(jī)架12保持豎直狀態(tài)，以便獲得最大的動(dòng)力。重塊11形狀與體積并不受限于圖1所示，可以做成球體等其他形狀。重塊11也可作為水下平臺(tái)的一部分裝設(shè)拓展性實(shí)驗(yàn)儀器，比如重塊11的內(nèi)部能用于裝設(shè)拓展性實(shí)驗(yàn)儀器，重塊11的下部能用于掛載拓展性實(shí)驗(yàn)儀器，并可相應(yīng)在浮子基體6的內(nèi)部加裝多臺(tái)單片機(jī)21。拓展性實(shí)驗(yàn)儀器包括CTD (海洋溫度鹽度深度探測(cè)傳感器)、葉綠素傳感器、ADCP (聲學(xué)多普勒流速剖面儀)，拓展性實(shí)驗(yàn)儀器通過電線，與浮子基體6內(nèi)部的蓄電池20和對(duì)應(yīng)的單片機(jī)21連接，蓄電池20用于為拓展性實(shí)驗(yàn)儀器提供電能，單片機(jī)21用于收集存放拓展性實(shí)驗(yàn)儀器傳回的數(shù)據(jù)信息。整個(gè)過程可由太陽能電池板為加裝的多種傳感器供電，不需要提供額外的能量，從而通過簡單的改變搭載儀器完成不同的功能需要，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的多功能利用和拓展化利用。
[0033]所述探測(cè)裝置部分采用浮子載體實(shí)現(xiàn)，浮子載體是內(nèi)部為空腔結(jié)構(gòu)的圓柱狀浮子載體，浮子載體設(shè)有四個(gè)，分別為一號(hào)浮子載體1、二號(hào)浮子載體2、三號(hào)浮子載體3、四號(hào)浮子載體4。四個(gè)浮子載體通過柔性纜索5連接在連接鋼環(huán)7上，連接鋼環(huán)7扣在浮子基體6的對(duì)應(yīng)圓柱形開孔中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)浮子載體與浮子基體6的連接。
[0034]浮子載體上固定有太陽能