CN108705524B - 一种带自主液压分布动力的多关节仿生蝎尾 - Google Patents

Abstract

一种带自主液压分布动力的多关节仿生蝎尾，包括连接架、尾节，还设有三维关节、二维关节、尾刺装置、液压动力系统和电控装置，尾节的数量≥4个，三维关节固定在连接架上并与尾节相连，各尾节之间通过二维关节依次首尾相连，尾刺装置通过二维关节与尾节相连，液压动力系统固定在尾节的空腔内，通过液压管路分别与三维关节、二维关节、尾刺装置的液压接口相连，电控装置固定在连接架或/和尾节或/和尾刺装置的空腔内，电控装置分别与液压动力系统、三维关节、二维关节和尾刺装置电连接。本发明结构简单，安装和拆卸方便；故障率低，可靠性高，承载能力高，可方便仿生机械蝎在地震救援、安保防护、军事侦查和野外探险等多方面使用。

Description

一种带自主液压分布动力的多关节仿生蝎尾

技术领域

本发明涉及智能仿生机器人技术领域，具体涉及一种带自主液压分布动力的多关节仿生蝎尾。

背景技术

随着生产的需要和科学技术的发展，从20世纪50年代以来，人们已经认识到生物系统是开辟新技术的主要途径之一，自觉地把生物界作为各种技术思想、设计原理和创造发明的源泉。人们用化学、物理学、数学以及技术模型对生物系统开展着深入的研究，促进了生物学的极大发展，对生物体内功能机理的研究也取得了迅速的进展。开始将从生物界获得的知识用来改善旧的或创造新的工程技术设备。生物学开始跨入各行各业技术革新和技术革命的行列，而且首先在自动控制、航空、航海等军事部门取得了成功。于是生物学和工程技术学科结合在一起，互相渗透孕育出一门新生的科学——仿生学。

作为一门独立的学科，仿生学正式诞生于1960年9月。它是模仿生物的科学。确切地说，仿生学是研究生物系统的结构、特质、功能、能量转换、信息控制等各种优异的特征，并把它们应用到技术系统，改善已有的技术工程设备，并创造出新的工艺过程、建筑构型、自动化装置等技术系统的综合性科学。

仿生智能机械研发是当代社会越来越重视的一个研究方向。在自然生物进化出的、具有独特特征的结构或构造启发下，而研制出实用的智能机械或机器人。如蝎子的多自由度蝎尾及尾刺，这一独特结构是经过上亿年进化而成，在对攻击、抓取等仿生机器人功能开发上具有重要的参考价值。

目前，在仿生机械研究和开发方面，涉及仿生蝎尾的文献报道不多。

CN201720505618.2公开了一种仿生蝎子侦查机器人，其中所述尾部由多个尾节首尾依次相连构成，位于首位次的尾节的端部与躯干部的后端铰接，位于末位次的尾节的端部连接有摄像头。该技术方案存在如下缺陷：第一，动力源集中在仿生机器主体框架上，需由机器人主体框架上的动力系统提供尾部的动力，极易因连接线缆或液压管道频繁运动导致磨损而瘫痪；第二，其整体式集中电源布置在仿生机器人主体上，存在充电时间长、充电效率低的问题；第三，仿生尾部的关节所需的连接线缆或/和液压管道与机器人主体框架须直接相连接，极不方便拆装；第四，其尾部主要用于完成拍照侦查功能，功能单一；第五，多关节的运动范围呈平面状，无法实现多角度运动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种结构简单，拆装方便，具有自主动力源，多自由度，大关节扭矩的带自主液压分布动力的多关节仿生蝎尾。

本发明进一步所要解决的技术问题是，提供一种还具有攻击、展示、娱乐等多种功能的带自主液压分布动力的多关节仿生蝎尾。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种带自主液压分布动力的多关节仿生蝎尾，包括连接架、尾节，其特征在于，还设有三维关节、二维关节、尾刺装置、液压动力系统和电控装置；所述尾节的数量≥4个；所述三维关节固定在连接架上并与尾节相连，各尾节之间通过二维关节依次首尾相连，所述尾刺装置通过二维关节与尾节相连，所述液压动力系统固定在尾节的空腔内，通过液压管路分别与三维关节、二维关节和尾刺装置的液压接口相连，所述电控装置固定在连接架或/和尾节或/和尾刺装置的空腔内，电控装置分别与液压动力系统、三维关节、二维关节和尾刺装置电连接。

进一步，所述三维关节包括回转油缸Ⅰ、传感器Ⅰ、关节架、回转油缸Ⅱ和传感器Ⅱ，所述传感器Ⅰ固定在回转油缸Ⅰ的端部，所述传感器Ⅱ固定在回转油缸Ⅱ的端部，所述回转油缸Ⅰ、回转油缸Ⅱ分别以非平行交错的方式排布并固定在关节架的两端，可使三维关节实现三维空间摆动。

进一步，一个二维关节包括一个回转油缸（如回转油缸Ⅲ）及固定在其端部的传感器（如传感器Ⅲ）；如还有第二个二维关节，则其包括回转油缸Ⅳ及固定在其端部的传感器Ⅳ；以此类推。

进一步，所述连接架设有螺栓安装孔或/和插销孔或/和卡槽，用于将带自主液压分布动力的多关节仿生蝎尾快速连接固定在仿生机器人主体框架上。

所述尾节为具有空腔的框架构件，方便空腔内部布置液压动力系统、电控装置。

进一步，所述液压动力系统包括驱动电机、液压泵、微型油箱、液压电磁阀组和电池组；驱动电机、液压泵、微型油箱依次连接并固定在尾节的空腔内，液压电磁阀组和液压泵通过管路相连；电池组和驱动电机电连接，液压电磁阀组和电池组分别固定在尾节的空腔内，液压动力系统通过液压动力驱动回转油缸的正转、反转和锁止，实现对三维关节、二维关节和尾刺装置的运动和停止。

进一步，所述电控装置包括控制器、充电口；控制器固定在尾节的空腔内，根据传感器Ⅰ、传感器Ⅱ、传感器Ⅲ、传感器Ⅳ和尾刺装置的传感器所反馈的电信号，来控制仿生蝎尾的多个关节精确运动和尾刺装置的动作；充电口布置在连接架或尾刺装置上，用于对仿生蝎尾内部的电池组充电。

进一步，所述尾节上设有弹性防冲击材料件或/和弹性蓄能材料件，以减缓行走过程中产生的振动冲击，并蓄集能量。

进一步，所述回转油缸Ⅰ、回转油缸Ⅱ、回转油缸Ⅲ、回转油缸Ⅳ为双端动力输出的螺旋回转油缸，以便于实现关节90-270°大角度大扭矩摆动，且方便油缸两端连接及定位。

进一步，所述传感器Ⅰ、传感器Ⅱ、传感器Ⅲ、传感器Ⅳ为转角传感器；所述驱动电机为直流电机；所述液压泵为齿轮泵，所述微型油箱为金属材质油箱或弹性橡胶壳体油箱；所述液压电磁阀组由集成电磁阀或/和两个以上三位四通电磁阀组成；所述电池组由两组以上可充电的锂电池组或/和固态电池或/和石墨烯电池组构成。

进一步，所述电控装置还设有用于提高仿生蝎尾动作协调性和平稳性的辅助传感器。

进一步，所述辅助传感器包括安装在尾节上用于监测尾节受力变化的压力传感器，安装在液压管路上用于监测液压油温变化的油温传感器，安装在尾节或/和尾刺装置上用于探测障碍物或攻击物的位置及距离的超声波传感器和/或激光测距器。

进一步，所述液压动力系统中还设有用于对电机和微型油箱进行冷却的冷却风扇和/或冷却片，所述微型油箱上设有利用油温废热发电的温差发电片，所述回转油缸Ⅰ、回转油缸Ⅱ、回转油缸Ⅲ、回转油缸Ⅳ或液压电磁阀组上设有用于确保回转油缸运行平稳性的平衡阀或液压锁。

进一步，所述尾节的空腔内安装液压动力系统和智能电控装置后的剩余空间，充填有轻质浮力材料，以增加仿生蝎尾在水中的浮力；尾节的外廓设有加强筋和/或防护材料；尾节、尾刺装置表面还设有太阳能发电板或/和薄膜件，设置的太阳能发电板或/和薄膜件通过控制器可直接给电池组充电。

本发明进一步所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：在所述尾刺装置上设置有对周边环境进行拍摄并分析的摄像头，以及超声波发生器、激光武器、次声波发生器和喷射泵等装置，使之具有攻击敌方或展示、娱乐等多种功能。

本发明带自主液压分布动力的多关节仿生蝎尾，自带电控装置和液压动力系统，可以自主控制仿生蝎尾独立运动；仿生蝎尾整体通过连接架可以快速地和仿生机器人主体框架固定连接，在需维修拆卸保养及更换时，亦可实现快速拆除及更换。

在仿生机械蝎运动过程中，仿生蝎尾的控制器可作为二级控制器，可根据仿生机械蝎主体上的控制器（一级控制器）的控制指令，计算确定仿生蝎尾上三维关节、二维关节和尾刺装置的运动参数和运动轨迹。仿生蝎尾的驱动电机在电池组提供动力支持下，驱动液压泵抽取微型油箱中的液压油，抽取的液压油经过液压电磁阀组、液压管路进入回转油缸Ⅰ、回转油缸Ⅱ和回转油缸Ⅲ，实现三维关节、二维关节大扭矩和大角度范围内摆动；同时控制器根据关节油缸上传感器Ⅰ、传感器Ⅱ和传感器Ⅲ的电信号来调整液压电磁阀组的通断，实现对关节回转油缸Ⅰ、回转油缸Ⅱ、回转油缸Ⅲ的正转、反转和锁止；且仿生蝎尾上设置的太阳能发电板/薄膜或温压发电装置以及压电装置，可以实现对电池组充电，降低对外部电源的依赖性。

概而言之，与现有技术比较，本发明具有以下积极效果：1）带自主液压分布动力的多关节仿生蝎尾，仅需连接架及电插件就可实现与仿生机器人主体固连及通讯，无需大量液压管路和电气线路的连接，结构简单，安装和拆卸方便；同时管线磨损故障大幅降低，整机可靠性提高；2）仿生蝎尾的关节动作可实现分级式控制器控制，相对于集中在仿生机器人主体上的集成控制，可大幅降低控制系统的复杂程度；3）采用高扭矩的液压回转油缸驱动仿生蝎尾关节摆动，相对伺服电机+减速机方式驱动关节摆动，动作比较柔和，关节扭矩大，承载能力高，可在仿生蝎尾上布置大型尾刺装置，用于攻击等功能：4）在仿生蝎尾上设置分布式电池组和充电口，无需大量电气线路连接到主体上，即提高工作可靠性，又提高充电效率；同时仿生蝎尾上设置的太阳能板或薄膜、温压发电片、压电发电片，可对所在的仿生蝎尾上电池组进行充电、减少对外部能源的依赖性；5）仿生蝎尾上设置钻、喷、射等工具还可设置生命探测仪、摄像头、照明灯、激光枪、次声波发生器等仪器、工具，赋予其钻、生命探测、摄像、照明、发射激光和次声波发生等多种功能，可方便仿生机械蝎在地震救援、安保防护、军事侦查和野外探险等多方面使用。

附图说明

图1 为本发明实施例1的三维结构结构示意图；

图2 为本发明实施例1的结构示意图；

图3 为本发明实施例2的三维结构示意图；

图4 为本发明实施例2的结构示意图；

图5 为本发明实施例3的三维结构示意图；

图6为本发明实施例3的结构示意图；

图7 为本发明实施例3中尾刺装置的局部结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

实施例1

参照图1、图2，本实施例带自主液压分布动力的多关节仿生蝎尾，包括连接架1、三维关节2、尾节A、二维关节Ⅰ3、尾节B、二维关节Ⅱ4、尾节C、二维关节Ⅲ5、尾节D、二维关节Ⅳ6、尾刺装置7、液压动力系统8和电控装置9；三维关节2固定在连接架1上并与尾节A相连，尾节A、尾节B、尾节C、尾节D和尾刺装置7依次通过二维关节Ⅰ3、二维关节Ⅱ4、二维关节Ⅲ5、二维关节Ⅳ6相连接，液压动力系统5固定在尾节A、尾节B、尾节C、尾节D的空腔内，通过液压管路分别与三维关节2、二维关节Ⅰ3、二维关节Ⅱ4、二维关节Ⅲ5和二维关节Ⅳ6的液压接口相连，电控装置9固定在尾节A的空腔内，电控装置9分别与液压动力系统8、三维关节2、二维关节Ⅰ3、二维关节Ⅱ4、二维关节Ⅲ5、二维关节Ⅳ6和尾刺装置7电连接。

三维关节2包括回转油缸Ⅰ201、传感器Ⅰ202、关节架203、回转油缸Ⅱ204和传感器Ⅱ205，传感器Ⅰ202固定在回转油缸Ⅰ201端部，传感器Ⅱ205固定在回转油缸Ⅱ204端部，回转油缸Ⅰ201、回转油缸Ⅱ204以90度交错设置固定在关节架203的两端，可使三维关节2实现三维空间摆动；二维关节Ⅰ3包括回转油缸Ⅲ301及固定在其端部的传感器Ⅲ302；二维关节Ⅱ4包括回转油缸Ⅳ401及固定在其端部的传感器Ⅳ402，二维关节Ⅲ5包括回转油缸Ⅴ501及固定在其端部的传感器Ⅴ502二维关节Ⅳ6包括回转油缸Ⅵ601及固定在其端部的传感器Ⅵ602，可使二维关节Ⅰ3、二维关节Ⅱ4、二维关节Ⅲ5和二维关节Ⅳ6实现行二维平面摆动；尾刺装置7包含尾刺装置结构件701、驱动马达702、减速机703和尾刺钻杆704，其中尾刺钻杆在驱动马达702的作用下，可进行钻探及攻击。

连接架1设有卡槽和固定螺栓孔，用于将带自主液压分布动力的多关节仿生蝎尾快速连接固定在仿生机器人主体框架上。尾节A、尾节B、尾节C和尾节D为具有空腔的框架构件，方便空腔内部布置液压动力系统8、电控装置9。

液压动力系统8包括驱动电机801、液压泵802、微型油箱803、液压电磁阀组804和电池组Ⅰ805、电池组Ⅱ806；驱动电机801、液压泵802、微型油箱803依次连接并固定在尾节B的空腔内，液压电磁阀组804固定在尾节A的空腔内，与液压泵802通过液压管路相连；电池组Ⅰ805、电池组Ⅱ806固定在尾节C和尾节D的空腔内，并与驱动电机801电连接；液压动力系统8通过液压动力驱动回转油缸Ⅰ201、回转油缸Ⅱ204、回转油缸Ⅲ301、回转油缸Ⅳ401、回转油缸Ⅴ501、回转油缸Ⅵ601正转、反转、锁止，实现对三维关节2、二维关节Ⅰ3、二维关节Ⅱ4、二维关节Ⅲ5、二维关节Ⅳ6运动和停止；电控装置9包括控制器901，控制器901固定在尾节A框体内，根据传感器Ⅰ202、传感器Ⅱ205、传感器Ⅲ302、传感器Ⅳ402、传感器Ⅴ502、传感器Ⅵ602反馈的电信号，控制仿生蝎尾的5个关节精确运动；另外电控装置9可以连接机器人主体通讯和实现无线信号充电。

尾节A、尾节B、尾节C和尾节D优选轻质高强合金制成具有空腔的异形构件，以降低仿生蝎尾重量和运动能耗。回转油缸Ⅰ201、回转油缸Ⅱ204、回转油缸Ⅲ301、回转油缸Ⅳ401、转油缸Ⅴ501和回转油缸Ⅵ601采用双端动力输出的螺旋回转油缸，可实现关节大扭矩摆动，且方便两端连接及定位。传感器Ⅰ202、传感器Ⅱ205、传感器Ⅲ302、传感器Ⅳ402、传感器Ⅴ502和传感器Ⅵ602采用转角传感器，可实时传递回转角度给控制器901；驱动电机801采用24V直流电机，液压泵802采用高压齿轮泵，微型油箱803采用金属材质油箱，液压电磁阀组804采用集成电磁阀；电池组Ⅰ805、电池组Ⅱ806采用可充电的锂电池。

本发明带自主液压分布动力的多关节仿生蝎尾自带电控装置9和液压动力系统5，可以自主控制仿生蝎尾独立运动；仿生蝎尾整体通过连接架1可以快速地和仿生机器人主体框架固定连接，在需维修拆卸保养及更换时，亦可实现快速拆除及更换仿生蝎尾；在仿生机器人运动过程中，仿生蝎尾的控制器可作为二级控制器，可根据仿生机器人主体上的控制器（一级控制器）的控制指令，计算确定仿生螯钳上三维关节2、二维关节Ⅰ3、二维关节Ⅱ4、二维关节Ⅲ5和二维关节Ⅳ6的运动参数和运动轨迹；其驱动电机801在电池组Ⅰ805、电池组Ⅱ806提供动力支持下，驱动液压泵802抽取微型油箱803中的液压油；液压油经过液压电磁阀组804、液压管路进入回转油缸Ⅰ201、回转油缸Ⅱ204、回转油缸Ⅲ301、回转油缸Ⅳ401、转油缸Ⅴ501、回转油缸Ⅵ601，实现三维关节2、二维关节Ⅰ3、二维关节Ⅱ4、二维关节Ⅲ5和二维关节Ⅳ6运动；控制器901会根据关节油缸上的传感器Ⅰ202、传感器Ⅱ205、传感器Ⅲ302、传感器Ⅳ402、传感器Ⅴ502和传感器Ⅵ602发出的电信号，调整液压电磁阀组的通断，实现对关节正转、反转及锁止。

实施例2

参照图3、图4，本实施例带自主液压分布动力的多关节仿生蝎尾，与实施例1的区别仅在于：尾节A、尾节B、尾节C和尾节D采用铝合金制成具有空腔的异形构件，各尾节内部设置有防冲击的减振材料件，以减少受到攻击时的冲击破坏作用，尾刺装置7包含尾刺装置结构件701、驱动马达702、减速机703、药剂存储器705、摆动缸706和喷射尾刺707，其中尾刺装置7可以在接收到攻击指令时，对敌方喷射药剂及刺入敌方身体打入药剂。

实施例3

参照图5、图6、图7，本实施例带自主液压分布动力的多关节仿生蝎尾与实施例1的区别仅在于：连接架1采用固定销孔形式，用于快速连接；尾节A、尾节B、尾节C和尾节D采用钛合金制成具有空腔的异形构件，其中尾节B表面设置有太阳膜件B4，用于收集太阳能。驱动电机801、液压泵802、微型油箱803布置在尾节D的空腔内，液压电磁阀组804和控制器901布置在尾节B的空腔内，电池组Ⅰ805、电池组Ⅱ806布置在尾节A、尾节C内。尾刺装置7采用激光发生莲花尾刺结构，主要包含尾刺装置结构件701、驱动马达702、减速机703、花瓣片707、驱动拉杆708、驱动盘709和激光安装盘710，可以在激光安装盘上安装激光、次声波发射器，在花瓣片707打开后，对敌方进行激光或次生波发生攻击，在花瓣片收缩状态下，作为钻头可进行接触性攻击。

本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种带自主液压分布动力的多关节仿生蝎尾，包括连接架、尾节，其特征在于，还设有三维关节、二维关节、尾刺装置、液压动力系统和电控装置；所述尾节的数量≥4个；所述三维关节固定在连接架上并与尾节相连，各尾节之间通过二维关节依次首尾相连，所述尾刺装置通过二维关节与尾节相连，所述液压动力系统固定在尾节的空腔内，通过液压管路分别与三维关节、二维关节和尾刺装置的液压接口相连，所述电控装置固定在连接架或/和尾节或/和尾刺装置的空腔内，电控装置分别与液压动力系统、三维关节、二维关节和尾刺装置电连接；所述液压动力系统包括驱动电机、液压泵、微型油箱和液压电磁阀组和电池组；

所述仿生蝎尾的控制器作为二级控制器，其根据仿生机械蝎主体上的一级控制器的控制指令，计算确定仿生蝎尾上三维关节、二维关节和尾刺装置的运动参数和运动轨迹；所述仿生蝎尾的驱动电机在电池组提供动力支持下，驱动液压泵抽取微型油箱中的液压油，抽取的液压油经过液压电磁阀组、液压管路进入回转油缸Ⅰ、回转油缸Ⅱ和回转油缸Ⅲ，实现三维关节、二维关节大扭矩和大角度范围内摆动；同时二级控制器根据关节油缸上传感器Ⅰ、传感器Ⅱ和传感器Ⅲ的电信号来调整液压电磁阀组的通断，实现对关节回转油缸Ⅰ、回转油缸Ⅱ、回转油缸Ⅲ的正转、反转和锁止；

所述三维关节包括回转油缸Ⅰ、传感器Ⅰ、关节架、回转油缸Ⅱ和传感器Ⅱ，所述传感器Ⅰ固定在回转油缸Ⅰ的端部，所述传感器Ⅱ固定在回转油缸Ⅱ的端部，所述回转油缸Ⅰ、回转油缸Ⅱ分别以非平行交错的方式排布并固定在关节架的两端，可使三维关节实现三维空间摆动；二维关节Ⅰ包括回转油缸Ⅲ及固定在其端部的传感器Ⅲ，二维关节Ⅱ包括回转油缸Ⅳ及固定在其端部的传感器Ⅳ；

所述连接架设有螺栓安装孔或/和插销孔或/和卡槽，用于将带自主液压分布动力的多关节仿生蝎尾快速连接固定在仿生机器人主体框架上；

所述驱动电机、液压泵和微型油箱依次连接并固定在尾节的空腔内，液压电磁阀组和液压泵通过管路相连；电池组和驱动电机电连接，液压电磁阀组和电池组分别固定在尾节的空腔内，液压动力系统通过液压动力驱动回转油缸的正转、反转和锁止，实现对三维关节、二维关节和尾刺装置的运动和停止。

2.如权利要求1所述的带自主液压分布动力的多关节仿生蝎尾，其特征在于，所述电控装置包括控制器、充电口；控制器固定在尾节的空腔内，根据传感器Ⅰ、传感器Ⅱ、传感器Ⅲ、传感器Ⅳ和尾刺装置的传感器所反馈的电信号，来控制仿生蝎尾的多个关节精确运动和尾刺装置的动作；充电口布置在连接架或尾刺装置上，用于对仿生蝎尾内部的电池组充电。

3.如权利要求1所述的带自主液压分布动力的多关节仿生蝎尾，其特征在于，所述回转油缸Ⅰ、回转油缸Ⅱ和回转油缸Ⅲ、回转油缸Ⅳ为双端动力输出的螺旋回转油缸。

4.如权利要求1所述的带自主液压分布动力的多关节仿生蝎尾，其特征在于，所述传感器Ⅰ、传感器Ⅱ、传感器Ⅲ和传感器Ⅳ为转角传感器；所述驱动电机为直流电机；所述液压泵为齿轮泵，所述微型油箱为金属材质油箱或弹性橡胶壳体油箱；所述液压电磁阀组由集成电磁阀或/和两个以上三位四通电磁阀组成；所述电池组由两组以上可充电的锂电池组或/和固态电池或/和石墨烯电池组构成。

5.如权利要求1所述的带自主液压分布动力的多关节仿生蝎尾，其特征在于，所述电控装置还设有用于提高仿生蝎尾动作协调性和平稳性的辅助传感器，包括安装在尾节上用于监测尾节受力变化的压力传感器，安装在液压管路上用于监测液压油温变化的油温传感器，安装在尾节或/和尾刺装置上用于探测障碍物或攻击物的位置及距离的超声波传感器和/或激光测距器。

6.如权利要求1所述的带自主液压分布动力的多关节仿生蝎尾，其特征在于，所述液压动力系统中还设有用于对驱动电机和微型油箱进行冷却的冷却风扇和/或冷却片，所述微型油箱上设有利用油温废热发电的温差发电片，所述回转油缸Ⅰ、回转油缸Ⅱ、回转油缸Ⅲ、回转油缸Ⅳ或液压电磁阀组上设有用于确保回转油缸运行平稳性的平衡阀或液压锁。

7.如权利要求1所述的带自主液压分布动力的多关节仿生蝎尾，其特征在于，所述尾节的空腔内安装液压动力系统和智能电控装置后的剩余空间，充填有轻质浮力材料；尾节的外廓设有加强筋和/或防护材料；尾节、尾刺装置表面还设有太阳能发电板或/和薄膜件，设置的太阳能发电板或/和薄膜件通过控制器可直接给电池组充电；尾刺装置上设置有对周边环境拍摄并分析的摄像头、超声波发生器、激光武器、次声波发生器和喷射泵。