CN114162300B - 一种可拆分的水下机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可拆分的水下机器人，包括多个机器鱼，机器鱼包括头部机器鱼、中部机器鱼和尾部机器鱼，头部机器鱼、中部机器鱼和尾部机器鱼依次连接组成蛇形机器人，机器鱼设置有摆动机构，尾部机器鱼设置有推进部件，蛇形机器人既能够通过仿生蛇形摆动前进，又可以通过推进部件前进，适应性强、适用场景广；头部机器鱼与中部机器鱼可拆卸连接，多个中部机器鱼之间可拆卸连接，尾部机器鱼与中部机器鱼可拆卸连接，蛇形机器人能够拆分成头部机器鱼、中部机器鱼和尾部机器鱼，各机器鱼能够单独游动进行侦查探测作业并根据需要重新组装，适应多种不同的探测环境，提高探测效率。

Description

一种可拆分的水下机器人

技术领域

本发明涉及水下机器人领域，特别涉及一种可拆分的水下机器人。

背景技术

海洋蕴藏着大量的能源和生物，开发海洋资源对人类的可持续发展具有重要意义。由于人类在海中作业危险性高，因此水下机器人的发展受到了广泛关注。水下机器人技术提高了海洋的探测效率，并在很大程度上降低了海底设施的维护成本及施工人员的伤亡率。传统的水下机器人体积较大、刚度高、不够灵活，在环境复杂的海洋中运动容易受到限制，且功能相对单一，难以满足探测需求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种具有拆分功能和多种推进模式的可拆分的水下机器人。

根据本发明的第一方面实施例的一种可拆分的水下机器人，包括

多个机器鱼，所述机器鱼包括头部机器鱼、中部机器鱼和尾部机器鱼；

所述机器鱼设置有用于摆动前进的摆动机构，多个所述机器鱼之间可拆卸连接，所述尾部机器鱼的末端设置有用于推送前进的推进部件，所述头部机器鱼、所述中部机器鱼和所述尾部机器鱼依次连接组成可仿生摆动的蛇形机器人。

根据本发明第一方面实施例的一种可拆分的水下机器人，至少具有如下有益效果：本发明的一种可拆分的水下机器人，包括多个机器鱼，机器鱼包括头部机器鱼、中部机器鱼和尾部机器鱼，头部机器鱼、中部机器鱼和尾部机器鱼依次连接组成蛇形机器人，机器鱼设置有摆动机构，尾部机器鱼设置有推进部件，蛇形机器人既能够通过仿生蛇形摆动前进，又可以通过推进部件前进，适应性强、适用场景广；头部机器鱼与中部机器鱼可拆卸连接，多个中部机器鱼之间可拆卸连接，尾部机器鱼与中部机器鱼可拆卸连接，蛇形机器人能够拆分成头部机器鱼、中部机器鱼和尾部机器鱼，各机器鱼能够依靠摆动机构摆动前进单独游动。进行侦查探测作业并根据需要重新组装，适应多种不同的探测环境，提高探测效率。

根据本发明的一些实施例，所述机器鱼包括依次相连的鱼头、鱼身和鱼尾，所述摆动机构设置在所述鱼身内，以使所述鱼身摆动前进。

根据本发明的一些实施例，所述鱼头包括壳体、设置在所述壳体前端的探测部件和设置在所述壳体侧壁内的侧向螺旋桨，所述鱼头与所述鱼身可拆卸连接壳体侧壁内的侧向螺旋桨。

根据本发明的一些实施例，所述摆动机构包括设置在所述鱼身内的弹性棒、设置在所述弹性棒末端的尾椎骨、设置在所述弹性棒上的若干中间椎骨、带动所述鱼身水平摆动的水平摆动部件和带动所述鱼身垂直摆动的垂直摆动部件，所述水平摆动部件包括第一舵机、设置在所述第一舵机上的第一转盘、固定在所述第一转盘上的第一拉线，所述第一拉线穿过所述中间椎骨固定在所述尾椎骨的左右两侧；所述垂直摆动部件包括第二舵机、设置在所述第二舵机上的第二转盘、固定在所述第二转盘上的第二拉线、对所述第二拉线进行调整的导线轮，所述第二拉线穿过所述中间椎骨固定在所述尾椎骨的上下两侧。

根据本发明的一些实施例，所述鱼身和所述摆动机构之间还设置有用于密封的硅胶套。

根据本发明的一些实施例，所述头部机器鱼设置有第一连接部件，所述中部机器鱼设置有第二连接部件和第三连接部件，所述尾部机器鱼设置有第四连接部件，所述第一连接部件与所述第二连接部件可拆卸连接，所述第三连接部件和所述第四连接部件可拆卸连接。

根据本发明的一些实施例，相邻所述机器鱼的所述侧向螺旋桨呈正交排列设置，所述侧向螺旋桨设置在所述壳体内部，以减少水流的阻力。

根据本发明的一些实施例，所述鱼身还包括设置在所述鱼身内的控制板、用于供电的电池、设置在所述鱼身外的摄像头，以实现单独探测作业。

根据本发明的一些实施例，所述鱼身设置有圆鳍，所述鱼尾设置有尾鳍。

根据本发明的一些实施例，所述鱼尾包括主体和设置在所述主体末端的所述推进部件。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一实施例的一种可拆分的水下机器人的结构示意图；

图2是图1所示出的头部机器鱼的鱼头的结构示意图；

图3是图1所示出的中部机器鱼的结构示意图；

图4是图3所示出的中部机器鱼的分解结构示意图；

图5是图4所示出的摆动机构的结构示意图；

图6是图1所示出的尾部机器鱼的鱼尾的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右、内、外等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接、装配、配合等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

下面参照图1至图6描述本发明实施例的一种可拆分的水下机器人。

本发明实施例的一种可拆分的水下机器人，如图1至图6所示，包括多个机器鱼，机器鱼包括头部机器鱼100、中部机器鱼200和尾部机器鱼300，机器鱼200设置有用于摆动前进的摆动机构400，尾部机器鱼300的末端设置有用于推送前进的推进部件330，头部机器鱼100、中部机器鱼200和尾部机器鱼300依次连接组成蛇形机器人，蛇形机器人既能够通过中部机器鱼200的摆动实现仿生蛇形摆动前进，又可以通过尾部机器鱼300的推进部件330前进，通过切换两种不同的推进模式能够适用于不同场景，适应性强、适用场景广。头部机器鱼100与中部机器鱼200可拆卸连接，多个中部机器鱼200之间可拆卸连接，尾部机器鱼300与中部机器鱼200可拆卸连接，头部机器鱼100、中部机器鱼200和尾部机器鱼300依次连接组成可仿生摆动的蛇形机器人。蛇形机器人能够拆分成头部机器鱼100、中部机器鱼200和尾部机器鱼300，各机器鱼能够单独游动进行侦查探测作业并根据需要重新组装，适应多种不同的探测环境，提高探测效率。可以理解的是，机器鱼200设置有多个，机器鱼200设置有摆动机构400，在需要时蛇形机器人拆分出多个机器鱼200单独游动作业，能够实行多目标的探测任务，探测能力强、通用性广。另外，中部机器鱼200设置在头部机器鱼100和尾部机器鱼300之间，中部机器鱼200的个数可以根据实际探测需要进行调整，本发明对此不做限定。需要说明的是，在一些实施例中，推进部件330设置为尾部螺旋桨，通过螺旋桨的旋转实现蛇形机器人或尾部机器鱼300的推进。

在一些实施例中，机器鱼包括依次相连的鱼头210、鱼身220和鱼尾230，摆动机构400设置在鱼身220内，以使鱼身220摆动前进。机器鱼包括鱼头210、鱼身220和鱼尾230，鱼头210、鱼身220和鱼尾230依次相连，摆动机构400带动鱼身220摆动，能够实现机器鱼的摆动前进。头部机器鱼100、中部机器鱼200和尾部机器鱼300依次连接形成蛇形机器人时，机器鱼的鱼身220摆动能够实现仿生蛇形摆动前进，推进效率高、产生的噪声小。机器鱼200设置有多个，摆动机构400的设置使多个机器鱼200可以拆分独立游动，完成独立探测作业。需要说明的是，头部机器鱼100、中部机器鱼200和尾部机器鱼300均具有鱼头210、鱼身220和鱼尾230，除了头部机器鱼100的鱼头210以及尾部机器鱼300的鱼尾230外，每个机器鱼可根据需要搭载不同的维护工具。工作过程中某个机器鱼出现故障可通过释放新的机器鱼来替代，不会影响机器人在水下的整体拆装。

在一些实施例中，鱼头210包括壳体110、设置在壳体110前端的探测部件120设置在壳体110侧壁的侧向螺旋桨130。可以理解的是，鱼头设置有探测部件120，具体地，探测部件120设置为红外测距传感器，红外测距传感器设置在壳体110前端，能够对机器鱼100前方的障碍物进行感应，提高避障能力。壳体110的侧壁设置有侧向螺旋桨130，侧向螺旋桨130的设置能够增强蛇形机器人的转向能力。

具体地，在一些实施例中，摆动机构400包括设置在鱼身220内的弹性棒430、设置在弹性棒430末端的尾椎骨440、设置在弹性棒430上的若干中间椎骨450、带动鱼身220水平摆动的水平摆动部件和带动鱼身220垂直摆动的垂直摆动部件，水平摆动部件包括第一舵机411、设置在第一舵机411上的第一转盘412、固定在第一转盘412上的第一拉线413，第一拉线413穿过中间椎骨450固定在尾椎骨440的左右两侧；垂直摆动部件包括第二舵机421、设置在第二舵机421上的第二转盘422、固定在第二转盘422上的第二拉线423、对第二拉线423进行调整的导线轮，第二拉线423穿过中间椎骨450固定在尾椎骨440的上下两侧。

第一拉线413一端固定在第一转盘412上，第一拉线413的另一端穿过中间椎骨450固定在尾椎骨440上，水平摆动部件对鱼身220进行水平摆动时，第一舵机411工作驱使第一转盘412旋转，第一转盘412使第一拉线413的一侧伸长另一侧收缩，弹性棒430受到第一拉线413的作用而弯曲，固定在弹性棒430上的中间椎骨450随之摆动成各种角度，带动鱼身220完成水平方向上的摆动。可以理解的是，第一转盘412的转动速度对应着鱼身220水平摆动的速度，第一转盘412的转动角度对应着鱼身220水平摆动的幅度。

第二拉线423一端固定在第二转盘422上，第二转盘422与中间椎骨450之间设置有导线轮，导线轮对第二拉线423进行引导，将第二拉线423调整为上下平行设置，第二拉线423的另一端穿过中间椎骨450固定在尾椎骨440上，垂直摆动部件对鱼身220进行垂直摆动时，第二舵机421工作驱使第二转盘422旋转，第二转盘422使第二拉线423的一侧伸长另一侧收缩，弹性棒430受到第二拉线423的作用而弯曲，固定在弹性棒430上的中间椎骨450随之摆动成各种角度，带动鱼身220完成垂直方向上的摆动。第二转盘422的转动速度对应着鱼身220垂直摆动的速度，第二转盘422的转动角度对应着鱼身220垂直摆动的幅度。

在一些实施例中，鱼身220和摆动机构400之间还设置有用于密封的硅胶套225。鱼身220和摆动机构400之间设置有硅胶套225，硅胶套225能够加强鱼身220的密封性，防止水进入到摆动机构400中，对摆动机构400中的电气部件造成损坏。

在一些实施例中，头部机器鱼100设置有第一连接部件，中部机器鱼设置有第二连接部件211和第三连接部件232，尾部机器鱼300设置有第四连接部件320，第一连接部件与第二连接部件211可拆卸连接，第三连接部件232和第四连接部件320可拆卸连接。具体地，头部机器鱼100后端设置有第一连接部件，在一些实施例中，第一连接部件设置为电磁铁，第一连接部件与中部机器鱼200可拆卸连接，中部机器鱼200设置有与第一连接部件相对应的电磁铁，第一连接部件和中部机器鱼200通过电磁铁之间的吸附作用实现可拆卸连接。需要说明的是，头部机器鱼100和中部机器鱼200还可以通过卡扣连接、榫卯连接等其他可拆卸连接方式连接固定。中部机器鱼200的两端分别设置有第二连接部件211和第三连接部件232，相邻中部机器鱼200之间通过第二连接部件211和第三连接部件232实现首尾可拆卸连接，最终配合头部机器鱼100和尾部机器鱼300组成蛇形机器人。在一些实施例中，第二连接部件211和第三连接部件232设置为电磁铁，头部机器鱼100设置有与第二连接部件211相对应的电磁铁，尾部机器鱼300设置有与第三连接部件232相对应的电磁铁，头部机器鱼100、中部机器鱼200和尾部机器鱼300通过电磁铁之间的吸附作用实现可拆卸连接。需要说明的是，第二连接部件211和第三连接部件232之间还可以通过卡扣连接或榫卯连接等其他可拆卸连接方式连接固定。在一些实施例中，第四连接部件320设置为电磁铁，第四连接部件320与中部机器鱼200可拆卸连接，中部机器鱼200设置有与第四连接部件320相对应的电磁铁，第四连接部件320和中部机器鱼200通过电磁铁之间的吸附作用实现可拆卸连接。需要说明的是，尾部机器鱼300和中部机器鱼200还可以通过卡扣连接、榫卯连接等其他可拆卸连接方式连接固定。需要说明的是，第一连接部件、第二连接部件211、第三连接部件232和第四连接部件320均设置为电磁铁，电磁铁之间不需要额外操作就能实现连接和拆分，头部机器鱼100、中部机器鱼200和尾部机器鱼300可以在水下根据遥控指令自主拆分和重组，提高水下机器人的灵活性。

在一些实施例中，相邻机器鱼200的侧向螺旋桨130呈正交排列设置，侧向螺旋桨130设置在所述壳体110内部，以减少水流的阻力。当机器鱼200拆分单独游动时，侧向螺旋桨130的设置能够加强鱼头210的转向能力，提高机器鱼200的灵活性。当多个机器鱼200相连形成蛇形机器人时，由于相邻机器鱼200的侧向螺旋桨130呈正交排列设置，蛇形机器人在侧向螺旋桨130的作用下具备上下左右平移以及朝各方位转向的能力，提高蛇形机器人的灵活性。另外，相较于侧向螺旋桨130设置在外，在一些实施例中，侧向螺旋桨130设置在鱼头210的壳体130内，能够使蛇形机器人的结构紧凑，体积较小，减少来自水流的阻力，适用于复杂环境下的探测作业。

在一些实施例中，鱼身220还包括设置在鱼身220内的控制板223、用于供电的电池224、设置在鱼身220外的摄像头222，以实现机器鱼200的单独探测作业。鱼身220内设置有控制板223、电池224和摄像头222，当蛇形机器人拆分出多个机器鱼200进行探测作业时，电池224给控制板223和摄像头222进行供电，鱼身220上的摄像头222可以单独进行拍摄，以满足探测作业的拍摄要求。

在一些实施例中，鱼身220设置有圆鳍221，鱼尾230设置有尾鳍231。摆动机构400带动鱼身220摆动，鱼身220上的圆鳍221能够增大中部机器鱼200与水的接触面积，增加蛇形机器人摆动前进时的推进力，提高机器鱼200的摆动效率。中部机器鱼200的鱼尾230设置有尾鳍231，尾鳍231设置在鱼尾230的四周，尾鳍231的设置便于拆分后的机器鱼200向各方向游动。

在一些实施例中，鱼尾230包括主体310和设置在主体310末端的推进部件330。尾部机器鱼300的末端设置有鱼尾230，鱼尾230不需要与中部机器鱼200进行连接，尾部机器鱼300的鱼尾230设置有推进部件330，在一些实施例中，推进部件330设置为尾部螺旋桨，尾部螺旋桨的设置使蛇形机器人能够在摆动推进模式和尾部螺旋推进模式之间进行切换，适用于不同场景，适应性强、适用场景广。可以理解的是，在一些其他实施例中，中部机器鱼200的鱼尾230设置有第三连接部件232，头部机器鱼100的鱼尾230设置有第一连接部件，以实现头部机器鱼100、中部机器鱼200和尾部机器鱼300的连接。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种可拆分的水下机器人，其特征在于，包括：

多个机器鱼，所述机器鱼包括头部机器鱼、中部机器鱼和尾部机器鱼；

所述机器鱼设置有用于摆动前进的摆动机构，多个所述机器鱼之间可拆卸连接，所述尾部机器鱼的末端设置有用于推送前进的推进部件，所述头部机器鱼、所述中部机器鱼和所述尾部机器鱼依次连接组成可仿生摆动的蛇形机器人；

所述机器鱼包括依次相连的鱼头、鱼身和鱼尾，所述摆动机构设置在所述鱼身内，以使所述鱼身摆动前进，所述鱼头包括壳体、设置在所述壳体前端的探测部件和设置在所述壳体侧壁内的侧向螺旋桨，所述鱼头与所述鱼身可拆卸连接；

所述摆动机构包括设置在所述鱼身内的弹性棒、设置在所述弹性棒末端的尾椎骨、设置在所述弹性棒上的若干中间椎骨、带动所述鱼身水平摆动的水平摆动部件和带动所述鱼身垂直摆动的垂直摆动部件，所述水平摆动部件包括第一舵机、设置在所述第一舵机上的第一转盘、固定在所述第一转盘上的第一拉线，所述第一拉线穿过所述中间椎骨固定在所述尾椎骨的左右两侧；所述垂直摆动部件包括第二舵机、设置在所述第二舵机上的第二转盘、固定在所述第二转盘上的第二拉线、对所述第二拉线进行调整的导线轮，所述第二拉线穿过所述中间椎骨固定在所述尾椎骨的上下两侧；

相邻所述机器鱼的所述侧向螺旋桨呈正交排列设置，所述侧向螺旋桨设置在所述壳体内部，以减少水流的阻力。

2.根据权利要求1所述的一种可拆分的水下机器人，其特征在于，所述鱼身和所述摆动机构之间还设置有用于密封的硅胶套。

3.根据权利要求1所述的一种可拆分的水下机器人，其特征在于，所述头部机器鱼设置有第一连接部件，所述中部机器鱼设置有第二连接部件和第三连接部件，所述尾部机器鱼设置有第四连接部件，所述第一连接部件与所述第二连接部件可拆卸连接，所述第三连接部件和所述第四连接部件可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的一种可拆分的水下机器人，其特征在于，所述鱼身还包括设置在所述鱼身内的控制板、用于供电的电池、设置在所述鱼身外的摄像头，以实现单独探测作业。

5.根据权利要求1所述的一种可拆分的水下机器人，其特征在于，所述鱼身设置有圆鳍，所述鱼尾设置有尾鳍。

6.根据权利要求1所述的一种可拆分的水下机器人，其特征在于，所述鱼尾包括主体和设置在所述主体末端的所述推进部件。

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