CN106347614B - 一种水母机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水母机器人，其包括：上腔室，包括外壳体、内壳体和封板，外壳体、内壳体和封板之间围合成第一封闭腔，内壳体的内部与封板之间围合成第二封闭腔，其中，外壳体上设有第一进水机构，内壳体上还设有第二进水机构；下腔室，包括筒体，筒体的顶部与封板的下表面密封连接，筒体内左右两侧对称的设有左增压腔和右增压腔，左增压腔和右增压腔内设有增压器，且左增压腔和右增压腔均与第二封闭腔相连通；驱动机构，驱动机构与第一进水机构相连接，并用于驱动第一进水机构往复动作；左喷水机构和右喷水机构，设置在下腔室的底部。本发明不仅游动速度快，而且稳定性好，同时使机器人的运行姿态控制更加简单方便。

Description

一种水母机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种水母机器人。

背景技术

随着海洋保护与水下侦查的需要，水下机器人越来越受到人们的重视，这些机器人将在水中侦查，监视舰船和潜水艇，探测化学溢出物，以及监测鱼类迁徙情况等方面大显身手。水母是一种理想的无脊椎动物，依靠肌肉纤维控制内腔的收缩和扩张来吸入和喷出水流，由此产生推力使水母沿身体轴向方向运动。目前在国内外已经作为仿生对象受到较高的重视。但是目前的仿水母机器人游动稳定性差、方向不易控制。因此，需要一种新的技术方案以解决上述问题。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中所存在的技术问题，从而提供一种游动速度快、稳定性好、运行姿态控制简单方便的水母机器人。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明提供一种水母机器人，其包括：

上腔室，包括外壳体、内壳体和封板，所述内壳体设置在所述外壳体的内部，所述外壳体和内壳体的底部通过所述封板密封连接，且所述外壳体、内壳体和封板之间围合成第一封闭腔，所述内壳体的内部与封板之间围合成第二封闭腔，其中，所述外壳体上设有第一进水机构，所述第一进水机构用于将外部的水周期性地输入到所述第一封闭腔中，所述内壳体上还设有第二进水机构，所述第二进水机构用于将所述第一封闭腔中的水输入到第二封闭腔中；

下腔室，包括筒体，所述筒体的顶部与所述封板的下表面密封连接，所述筒体内左右两侧对称的设有左增压腔和右增压腔，所述左增压腔和右增压腔内设有增压器，且所述左增压腔和右增压腔均与所述第二封闭腔相连通；

驱动机构，安装在所述下腔室中心位置处，所述驱动机构与所述第一进水机构相连接，并用于驱动所述第一进水机构往复动作；

左喷水机构和右喷水机构，设置在所述下腔室的底部，所述左喷水机构和右喷水机构分别与所述左增压腔和右增压腔相连接，并分别用于将左增压腔和右增压腔中的压力水喷出至外部。

进一步地，所述第一进水机构包括多个运动板和多个第一进水口，所述第一进水口开设在所述外壳体上，所述运动板与所述第一进水口一一对应，所述驱动机构用于驱动所述运动板打开或关闭所述第一进水口。

进一步地，所述驱动机构包括动力源、竖杆、多个连杆和圆盘，所述圆盘的上表面设有多个铰接座，所述连杆与所述铰接座一一对应，且所述连杆的一端与所述铰接座相铰接，其另一端与所述运动板相连接，所述竖杆的底部与所述动力源相连接，所述竖杆的顶部穿过所述封板后伸入到所述第二封闭腔中，并与所述圆盘的下表面相连接，其中，所述动力源用于驱动所述竖杆上下往复移动。

进一步地，所述封板和圆盘的下表面之间还设有一弹簧，所述弹簧穿设在所述竖杆上。

进一步地，所述动力源包括蓄电池、电机、基座和凸轮，所述凸轮设置在所述基座上，并与所述基座旋转连接，所述蓄电池与所述电机相连接，所述电机用于驱动所述凸轮旋转，其中，所述凸轮的外圆周上还设有一滑槽，所述竖杆的底部与所述滑槽的底部相接触。

进一步地，所述筒体的内部设有一隔板，所述隔板将所述筒体的内部分割成左增压腔、右增压腔、前蓄电池放置室、后蓄电池放置室和中心位置处的驱动机构安装室，所述蓄电池分别放置在所述前蓄电池放置室和后蓄电池放置室中，所述基座和电机均固定在所述驱动机构安装室内。

进一步地，所述第二进水机构包括多个第二进水口，所述第二进水口间隔地开设在所述内壳体的圆周方向上，所述连杆的另一端穿过所述第二进水口后与所述运动板相连接。

进一步地，位于所述第二封闭腔中的封板上还设有两个漏水孔，所述左增压腔和右增压腔分别通过所述漏水孔与所述第二封闭腔相连通，其中，所述漏水孔上还设有单向阀。

进一步地，所述左喷水机构和右喷水机构的结构完全相同，所述左喷水机构包括喷水管、多个喷水支管和多个喷水叶片，所述喷水支管和喷水叶片一一对应，所述喷水管的上端与所述左增压腔相连通，其下端经所述喷水支管与所述喷水叶片的上部相连接，所述喷水叶片的底部设有多个喷水口。

进一步地，所述外壳体的顶部还设有一顶球，所述顶球内设有一处理器和一扫描成像声纳，所述处理器分别与所述电机、增压器和扫描成像声纳相连接，且所述处理器还与一外部的远程控制器相连接。

本发明的有益效果在于：通过第一进水机构将外部的水周期性地输入到第一封闭腔中，第二进水机构将第一封闭腔中的水再输入到第二封闭腔中，接着让水从第二封闭腔中流入到筒体内的左增压腔和右增压腔中进行加压，加压后的水从左喷水机构和右喷水机构中分别喷出，作为水母机器人前进的动力，其不仅游动速度快，而且稳定性好，同时，通过单独调节左增压腔或右增压腔中的水压，即可改变水母机器人的前进方向和角度，从而使机器人的运行姿态控制更加简单方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的水母机器人的结构示意图；

图2是本发明的水母机器人的运动板打开时的结构示意图；

图3是本发明的水母机器人的剖视图；

图4是本发明的水母机器人的驱动机构的结构示意图；

图5是本发明的水母机器人的内壳体的俯视图；

图6是本发明的水母机器人的左喷水机构或右喷水机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1-3所示，本发明的水母机器人，其包括：

上腔室1，包括外壳体11、内壳体12和封板13，内壳体12设置在外壳体11的内部，外壳体11和内壳体12的底部通过封板13密封连接，且外壳体11、内壳体12和封板13之间围合成第一封闭腔14，内壳体12的内部与封板13之间围合成第二封闭腔15，其中，外壳体11上设有第一进水机构16，第一进水机构16用于将外部的水周期性地输入到第一封闭腔14中，内壳体12上还设有第二进水机构17，第二进水机构17用于将第一封闭腔14中的水输入到第二封闭腔中15；

下腔室2，包括筒体21，筒体21的顶部与封板13的下表面密封连接，筒体21内设有左增压腔22和右增压腔23，左增压腔22和右增压腔23内设有增压器24，且左增压腔22和右增压腔23均与第二封闭腔15相连通；增压器24主要用于对左增压腔22和右增压腔23中的水进行增压形成压力水。

驱动机构3，安装在下腔室2的中心位置处，驱动机构3与第一进水机构16相连接，并用于驱动第一进水机构16往复动作；

左喷水机构4和右喷水机构5，设置在下腔室2的底部，左喷水机构4和右喷水机构5分别与左增压腔22和右增压腔23相连接，并分别用于将左增压腔22和右增压腔23中的压力水喷出至外部。

本发明通过第一进水机构16将外部的水周期性地输入到第一封闭腔14中，第二进水机构17将第一封闭腔14中的水再输入到第二封闭腔15中，接着让水从第二封闭腔15中流入到筒体21内的左增压腔22和右增压腔23中进行加压，加压后的水从左喷水机构4和右喷水机构5中分别喷出，作为水母机器人前进的动力，其不仅游动速度快，而且稳定性好，同时，通过单独调节左增压腔22或右增压腔23中的水压，即可改变水母机器人的前进方向和角度，从而使机器人的运行姿态控制更加简单方便。

具体地，第一进水机构16包括多个运动板161和多个第一进水口162，第一进水口162开设在外壳体11上，运动板161与第一进水口162一一对应，驱动机构3用于驱动运动板161打开或关闭第一进水口162。本发明中，为了在进水过程中，能使水母机器人受到水的压力保持均衡，避免对运行方向和角度产生影响，多个运动板161沿外壳体11的外圆周方向上等间隔分布。而为了减小水的阻力和均衡运动过程中受力状态，本实施例中的外壳体11和内壳体12的形状优选为半球体，当然，在其他应用场合下，外壳体11和内壳体12的形状也可以为圆锥型等其他形状。

参阅图3和4所示，驱动机构3包括动力源31、竖杆32、多个连杆33和圆盘34，圆盘34的上表面设有多个铰接座35，连杆33与铰接座35一一对应，且连杆33的一端与铰接座35相铰接，其另一端与运动板161相连接，竖杆32的底部与动力源31相连接，竖杆32的顶部穿过封板13后伸入到第二封闭腔15中，并与圆盘34的下表面相连接，其中，动力源31用于驱动竖杆32上下往复移动。本发明中，竖杆32穿过封板13，使封板13对竖杆32的移动方向起到一定的导向和限位作用。具体地，通过动力源31驱动竖杆32上下往复移动，带动竖杆32和圆盘34上下移动，从而使连杆33带动运动板161伸出(或缩回)，打开(或关闭)第一进水口162，实现周期性的将外部的水输入到第一封闭腔14中。

较佳的，封板13和圆盘34的下表面之间还设有一弹簧36，弹簧36穿设在竖杆32上。在圆盘34上下移动的过程中，弹簧36可以起到有效的缓冲作用，从而对连杆33和运动板161进行缓冲保护，提高连杆33和运动板161的使用寿命。

本发明实施例中的动力源31包括蓄电池311、电机312、基座313和凸轮314，凸轮314设置在基座313上，并与基座313旋转连接，蓄电池311与电机312相连接，电机312用于驱动凸轮314旋转，蓄电池311主要用于给电机312进行供电，电机312旋转带动凸轮314旋转，从而使竖杆32沿着凸轮314的外形轨迹进行周期性的上下往复移动。其中，为了防止竖杆32滑落到凸轮314的外部，凸轮314的外圆周上还设有一滑槽315，竖杆32的底部与滑槽315的底部相接触。

参阅图3-5所示，第二进水机构17包括多个第二进水口171，第二进水口171间隔地开设在内壳体12的圆周方向上，连杆33的另一端穿过第二进水口171后与运动板161相连接。第二进水口171不仅用于将第一封闭腔14中的水输入到第二封闭腔15中，而且还可以对连杆33的位置进行限位。

具体地，筒体21的内部设有一隔板25，隔板25将筒体21的内部分割成左增压腔22、右增压腔23、前蓄电池放置室26、后蓄电池放置室27和中心位置处的驱动机构安装室28，蓄电池311分别放置在前蓄电池放置室26和后蓄电池放置室27中，蓄电池311可以起到配重的作用，调节水母的前后平衡。基座313和电机312均固定在驱动机构安装室28内。

本发明中，位于第二封闭腔15中的封板13上还设有两个漏水孔18，左增压腔22和右增压腔23分别通过漏水孔18与第二封闭腔15相连通，其中，漏水孔18上还设有单向阀19。在左增压腔22和右增压腔23进行增压时，通过设置单向阀19防止水反流至第二密封腔15中，从而保证了增压过程的顺利进行。

参阅图6所示，左喷水机构4和右喷水机构5的结构完全相同，左喷水机构4包括喷水管41、多个喷水支管42和多个喷水叶片43，喷水支管42和喷水叶片43一一对应，喷水管41的上端与左增压腔22相连通，其下端经喷水支管42与喷水叶片43的上部相连接，喷水叶片43的底部设有多个喷水口44。左增压腔22中的压力水依次经喷水管41和喷水支管42进入到喷水叶片43中，通过喷水叶片43底部的喷水口44将压力水排出到外部，从而产生水母机器人前进的动力。通过设置喷水叶片43，不仅可以使压力水的排出更加均匀，提高水母机器人运行过程中的稳定性，而且仿行设计的喷水叶片43还能起到稳流作用，防止水母机器人的侧翻和偏向。而右喷水机构5的作业原理与之相同，此处不再赘述。

本发明实施例中，为了方便操作人员进行外部的远程控制，外壳体11的顶部还设有一顶球110，顶球110内设有一处理器111和一扫描成像声纳112，处理器111分别与电机312、增压器24和扫描成像声纳112相连接，且处理器111还与一外部的远程控制器相连接。处理器111主要用于控制电机312转速来改变第一进水机构16的进水速度，处理器111还用于控制增压腔24调节水压来改变水母机器人的前进速度或进行转弯操作，以及处理器111还用于控制扫描成像声纳12采集高清视频、图片的拍摄和相关数据的传输，本发明中顶球110还可以设置其他的数据采集设备，如：压力检测设备、光线检测设备等，方便进行水下侦查。

本发明的工作原理为：

将水母机器人放到水面上，蓄电池311提供电能带动电机312运转，电动机312再带动凸轮314转动，凸轮314通过竖杆32将力传递给了圆盘34，圆盘34的上下运动带动了连杆33的上下运动，从而带动了运动板161的伸出或缩回运动，进而开启或闭合第一进水口162，而在第一进水口162开启时便可将水挤进第一封闭腔14，然后经第二进水口171进入到第二封闭腔15，第二封闭腔15中的水经漏水孔18进入到左增压腔22和右增压腔23中，最终通过增压器24将左增压腔22和右增压腔23中的水加压后挤进左喷水机构4和右喷水机构5的喷水管41中，通过喷水叶片43的喷水口44喷水来实现机器人的前进，通过扫描成像声纳112对水下进行视频和图片的拍摄。岸上的操作人员还可以通过扫描成像声纳112传输回来的视频、图片等对所需信息进行筛选，并通过远程控制器来控制处理器110，从而对机器人的姿态进行调整(当左增压腔22和右增压腔23的水压同时增大时便可加速，同时减小时便可减速；而当左增压腔22的水压大于右增压腔23的水压，便可实现右转弯；反之则可实现左转弯)。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种水母机器人，其特征在于，包括：

上腔室，包括外壳体、内壳体和封板，所述内壳体设置在所述外壳体的内部，所述外壳体和内壳体的底部通过所述封板密封连接，且所述外壳体、内壳体和封板之间围合成第一封闭腔，所述内壳体的内部与封板之间围合成第二封闭腔，其中，所述外壳体上设有第一进水机构，所述第一进水机构用于将外部的水周期性地输入到所述第一封闭腔中，所述内壳体上还设有第二进水机构，所述第二进水机构用于将所述第一封闭腔中的水输入到第二封闭腔中；

下腔室，包括筒体，所述筒体的顶部与所述封板的下表面密封连接，所述筒体内左右两侧对称的设有左增压腔和右增压腔，所述左增压腔和右增压腔内设有增压器，且所述左增压腔和右增压腔均与所述第二封闭腔相连通；

驱动机构，安装在所述下腔室中心位置处，所述驱动机构与所述第一进水机构相连接，并用于驱动所述第一进水机构往复动作；

左喷水机构和右喷水机构，设置在所述下腔室的底部，所述左喷水机构和右喷水机构分别与所述左增压腔和右增压腔相连接，并分别用于将左增压腔和右增压腔中的压力水喷出至外部。

2.如权利要求1所述的水母机器人，其特征在于，所述第一进水机构包括多个运动板和多个第一进水口，所述第一进水口开设在所述外壳体上，所述运动板与所述第一进水口一一对应，所述驱动机构用于驱动所述运动板打开或关闭所述第一进水口。

3.如权利要求2所述的水母机器人，其特征在于，所述驱动机构包括动力源、竖杆、多个连杆和圆盘，所述圆盘的上表面设有多个铰接座，所述连杆与所述铰接座一一对应，且所述连杆的一端与所述铰接座相铰接，其另一端与所述运动板相连接，所述竖杆的底部与所述动力源相连接，所述竖杆的顶部穿过所述封板后伸入到所述第二封闭腔中，并与所述圆盘的下表面相连接，其中，所述动力源用于驱动所述竖杆上下往复移动。

4.如权利要求3所述的水母机器人，其特征在于，所述封板和圆盘的下表面之间还设有一弹簧，所述弹簧穿设在所述竖杆上。

5.如权利要求3或4所述的水母机器人，其特征在于，所述动力源包括蓄电池、电机、基座和凸轮，所述凸轮设置在所述基座上，并与所述基座旋转连接，所述蓄电池与所述电机相连接，所述电机用于驱动所述凸轮旋转，其中，所述凸轮的外圆周上还设有一滑槽，所述竖杆的底部与所述滑槽的底部相接触。

6.如权利要求5所述的水母机器人，其特征在于，所述筒体的内部设有一隔板，所述隔板将所述筒体的内部分割成左增压腔、右增压腔、前蓄电池放置室、后蓄电池放置室和中心位置处的驱动机构安装室，所述蓄电池分别放置在所述前蓄电池放置室和后蓄电池放置室中，所述基座和电机均固定在所述驱动机构安装室内。

7.如权利要求3所述的水母机器人，其特征在于，所述第二进水机构包括多个第二进水口，所述第二进水口间隔地开设在所述内壳体的圆周方向上，所述连杆的另一端穿过所述第二进水口后与所述运动板相连接。

8.如权利要求1所述的水母机器人，其特征在于，位于所述第二封闭腔中的封板上还设有两个漏水孔，所述左增压腔和右增压腔分别通过所述漏水孔与所述第二封闭腔相连通，其中，所述漏水孔上还设有单向阀。

9.如权利要求1所述的水母机器人，其特征在于，所述左喷水机构和右喷水机构的结构完全相同，所述左喷水机构包括喷水管、多个喷水支管和多个喷水叶片，所述喷水支管和喷水叶片一一对应，所述喷水管的上端与所述左增压腔相连通，其下端经所述喷水支管与所述喷水叶片的上部相连接，所述喷水叶片的底部设有多个喷水口。

10.如权利要求5所述的水母机器人，其特征在于，所述外壳体的顶部还设有一顶球，所述顶球内设有一处理器和一扫描成像声纳，所述处理器分别与所述电机、增压器和扫描成像声纳相连接，且所述处理器还与一外部的远程控制器相连接。