CN118163911A - 一种搭载绳驱机械臂的水下机器人及环抱方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种搭载绳驱机械臂的水下机器人及环抱方法，属于水下机器人技术领域，包括机器人本体，机器人本体上搭载有呼吸器；机器人本体底端设置若干第一推进器，机器人本体后端设置若干第二推进器，机器人本体搭载有可变浮力系统；所述机器人本体的两侧设置有两个能够对人体躯干进行环抱的机械臂，所述机械臂的端部设置有用来检测遇难者呼吸的气流传感器；所述机器人本体的顶端设置有摄像头、照明灯、声呐。本发明机器人通过两个机械臂对遇难者的躯干进行环抱，与现有的夹取人的肢体或衣物的方式相比，更加安全；并通过薄膜压力传感器感应环抱力，将环抱力控制在合适的范围，防止给遇难者带来二次伤害的危险。

Description

一种搭载绳驱机械臂的水下机器人及环抱方法

技术领域

本发明属于水下机器人技术领域，具体涉及一种搭载绳驱机械臂的水下机器人及环抱方法。

背景技术

水下作业一直是海洋工程、科学研究以及救援行动中不可或缺的一部分。特别是在水下救援中，高效可靠的水下作业设备和技术能够提供关键支持，确保对遇险者的快速响应和有效救援。

水下救援是一项突发性强、时间紧迫、技术要求高、难度大、危险系数高的项目。水域环境复杂、水流湍急、潜水人员体力限制、环境差等因素都成为搜救阻碍。而水下机器人的出现，给水下救援带来了新的曙光。

目前的水下机器人多集中在采用刚性机械爪夹取人的肢体或衣物实现对遇难者的救援，其无法根据溺水者的具体情况进行调整，救援力度难以控制并且单一的夹持方式有给遇难者带来二次伤害的危险，也无法根据溺水者的特征进行调整，不够灵活和人性化。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种搭载绳驱机械臂的水下机器人。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种搭载绳驱机械臂的水下机器人，包括机器人本体，所述机器人本体上搭载有呼吸器；

所述机器人本体的底端设置若干第一推进器，所述机器人本体的后端设置若干第二推进器，所述机器人本体搭载有用来调整机器人浮心位置的可变浮力系统；

所述机器人本体的两侧设置有两个能够对人体躯干进行环抱的机械臂，所述机械臂的端部设置有用来检测遇难者呼吸的气流传感器；

所述机器人本体的顶端设置有摄像头、照明灯、声呐。

优选的，所述机械臂包括上臂单元、下臂单元、仿生手；

所述上臂单元的一端通过肩关节与机器人本体相连，所述上臂单元的另一端通过肘关节与下臂单元的一端相连，所述下臂单元的另一端与仿生手相连。

优选的，所述下臂单元的外壁面呈凹凸结构，所述下臂单元凹凸结构的凸起部上设置有薄膜压力传感器。

优选的，所述机器人本体上设置有对折叠后的机械臂进行卡合支撑的卡箍，所述卡箍与机器人本体进行转动配合，所述机器人本体上设置有用来控制卡箍转动的卡箍转动电机。

优选的，所述肩关节包括与机器人本体进行转动配合的肩关节电机，所述机器人本体的内侧设置有用来控制肩关节电机转动的肩关节驱动电机；

所述肩关节电机的输出端与肩关节转动轴相连，所述肩关节转动轴的另一端与上臂转动电机相连；

所述上臂单元包括可伸缩的上臂，所述上臂的一端与上臂转动电机的输出端固定连接，所述上臂的另一端与肘关节相连；

所述肩关节电机输出端的中心轴线与上臂的伸缩方向垂直，所述上臂转动电机输出端的中心轴线与上臂的伸缩方向平行。

优选的，所述上臂包括沿上臂伸缩方向进行滑动配合的第一上臂、第二上臂，所述第二上臂的外侧壁上设置有沿上臂伸缩方向延伸的第二滑轨，所述第一上臂的内侧壁上设置有与第二滑轨进行滑动配合的第一滑轨；所述第一上臂远离第二上臂的一端与上臂转动电机的输出端固定连接，所述第二上臂远离第一上臂的一端与肘关节相连；

所述第一上臂远离第二上臂端部内侧设置有伸缩电机，所述伸缩电机的输出端设置卷绕有伸缩钢丝绳的卷绕盘，所述伸缩钢丝绳的自由端与第二上臂固定连接；

穿过第一上臂的伸缩钢丝绳上套有伸缩复位弹簧，所述伸缩复位弹簧靠近上臂转动电机的一端设置弹簧定位板，所述弹簧定位板与第一上臂固定连接；

所述上臂缩短时，所述第二上臂上的第二滑轨压缩伸缩复位弹簧。

优选的，所述肘关节包括与第二上臂固定连接的第一齿轮传动部、与第一齿轮传动部进行啮合连接的第二齿轮传动部；所述第二齿轮传动部与下臂单元固定连接；

所述第一齿轮传动部齿轮端的中心轴处固定设置第一销轴，所述第二齿轮传动部齿轮端的中心轴处固定设置第二销轴，所述第一销轴上转动配合有肘关节轴套，所述肘关节轴套的另一端与第二销轴转动配合；

所述第一齿轮传动部、第二齿轮传动部的内部均呈延伸至齿端的空腔结构；

所述第一齿轮传动部、第二齿轮传动部的空腔之间设置有用来驱动第二齿轮传动部在第一齿轮传动部上啮合传动的驱动件；

所述驱动件包括若干设置在第二上臂内部的第一肘关节电机以及若干设置在下臂单元内部的与各个第一肘关节电机一一对应的第二肘关节电机；相对应的第一肘关节电机、第二肘关节电机的输出轴之间连有一根驱动钢丝绳，所述驱动钢丝绳的两端分别缠绕在相应第一肘关节电机、第二肘关节电机的输出轴上；相对应的第一肘关节电机、第二肘关节电机之间的驱动钢丝绳绕过若干用于张紧钢丝绳的滑轮，所述滑轮通过滑轮轴转动配合在第一齿轮传动部或第二齿轮传动部上。

优选的，所述第二齿轮传动部齿轮端的相邻齿之间设置有凸起，所述第一齿轮传动部齿轮端的齿上设置有沿圆周方向贯通的用来与凸起相配合的凹槽；

所述凸起沿第二齿轮传动部径向方向的顶端设置有用来感应凸起与相应凹槽之间沿第二齿轮传动部轴向方向挤压力的第一应变片。

优选的，所述第一齿轮传动部中相邻齿的齿根部设置有用来感应第一齿轮传动部、第二齿轮传动部之间的啮合力的第二应变片；

所述第一齿轮传动部中各个齿沿轴向的一侧上设置有用来感应第一齿轮传动部、第二齿轮传动部之间的啮合力的第三应变片。

本发明还提供一种搭载绳驱机械臂的水下机器人的环抱方法。

一种搭载绳驱机械臂的水下机器人的环抱方法，包括以下步骤：

步骤1：水下机器人以两个机械臂折叠的状态在水中进行自主航行，通过摄像头识别遇难者；

步骤2：摄像头识别到遇难者后，水下机器人向遇难者方向移动，到达遇难者附近后，取消卡箍对机械臂的固定，两个机械臂展开，同时水下机器人将遇难者位置发送给岸上救援中心；

步骤3：水下机器人缓慢贴近遇难者，判断遇难者的年龄和性别；

步骤4：根据遇难者性别及年龄，调节上臂的长度；

步骤5：水下机器人从遇难者的背部，将两个机械臂向前环抱遇难者躯干，在环抱夹紧的过程中，薄膜压力传感器感应到的压力逐渐增大，当薄膜压力传感器感应到的压力达到适合遇难者性别及年龄的环抱力后，两个机械臂停止夹紧遇难者；

步骤6：水下机器人环抱遇难者向岸边航行，并将航行路径发送给岸上救援中心；

步骤7：到达岸边后，水下机器人缓慢松开遇难者，将遇难者放置到地面上，以待医护人员施救；

步骤8：两个机械臂进行折叠，并通过卡箍进行固定，之后进入步骤1。

本发明的有益效果是：

（1）本发明水下机器人通过两个绳驱动机械臂对遇难者的躯干进行环抱，与现有的夹取人的肢体或衣物的方式相比，更加安全，同时环抱躯干的方式为遇难者提供了稳固支撑，提高救援成功率；另外，现有的夹取肢体或衣物的方式会受到遇难者身体状况、穿着等因素的限制，而本发明中绳驱动机械臂环抱躯干的方式可以更普遍地适用于不同情况下的遇难者，包括意识丧失、受伤或身体受限的情况，适用性更广。

（2）本发明中采用绳驱动的机械臂具备：

操作范围大：机械臂整体的结构设置，使机械臂可伸缩、可弯折，增大了运动空间及操作范围；

更轻便灵活：绳驱动机械臂相对于刚性机械臂更轻便灵活。

并通过薄膜压力传感器感应环抱力，将环抱力控制在合适的范围，防止给遇难者带来二次伤害的危险。

（3）本发明中下臂单元的外壁面呈凹凸结构，增加了环抱的摩擦力，下臂单元的外侧壁上包覆有硅胶，使得环抱人体感觉更加柔软和舒适，减少与机器臂接触时带来的不适感，并通过下臂单元上的薄膜压力传感器感应环抱力，将环抱力控制在合适的范围。

（4）在不需要机械臂作业的场合，本发明中机械臂可折叠固定到机器人本体两侧，降低了整体尺寸，有助于在有限空间中进行作业；有利于减小水下机器人的运行阻力，延长水下机器人的续航时间，并提高其作业效率；可以减少在狭窄或复杂环境中的碰撞风险，从而降低了机器人和周围设备的损坏风险，保障了水下作业的安全性和可靠性；而采用卡箍进行固定，可以确保折叠后的机械臂在行走或作业时保持稳定，避免了在水流或其他环境因素的影响下产生的摇摆或不稳定现象。

（5）本发明中通过第一应变片感应凸起与相应凹槽之间沿第二齿轮传动部轴向方向的挤压力，以此监测第一齿轮传动部、第二齿轮传动部沿第二齿轮传动部轴向方向的受力，进而反应出第一齿轮传动部、第二齿轮传动部沿第二齿轮传动部轴向方向的配合是否出现问题，以保证机器人的正常运行。

（6）本发明中通过第二应变片、第三应变片用来感应第一齿轮传动部、第二齿轮传动部之间的啮合力以及确定啮合位置，以此监测第一齿轮传动部、第二齿轮传动部的啮合传动，及早发现潜在故障，减少机器人零部件的磨损及损坏，延长使用寿命。

（7）本发明水下机器人可根据遇难者性别及年龄，调节上臂长度和环抱力，具备以下优势：

可实现个性化救援，不同性别和年龄段的人身体结构存在差异，通过根据性别和年龄调节上臂长度和环抱力，可以使水下机器人更好地适应不同的遇难者身体特征；

提高救援效率，根据性别和年龄调节上臂长度和环抱力可以帮助水下机器人更快速地环抱住遇难者，减少救援过程中的调整时间；

减少误伤风险，根据性别和年龄调节上臂长度和环抱力，可以减少水下机器人在救援过程中对遇难者身体的不必要摩擦或压力，降低误伤风险，确保救援过程的安全性。

（8）本发明设置太阳能电板实现水下机器人太阳能充电的功能，可节能环保、增加续航时间，并适应长时间任务。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明搭载绳驱机械臂的水下机器人的结构示意立体图一；

图2是本发明搭载绳驱机械臂的水下机器人的结构示意立体图二；

图3是本发明搭载绳驱机械臂的水下机器人的结构示意俯视图；

图4是本发明中机械臂的结构示意图；

图5是本发明上臂中第一滑轨、第二滑轨的结构示意图；

图6是本发明中驱动件的结构示意图；

图7是本发明搭载绳驱机械臂的水下机器人中机械臂折叠后的结构示意立体图；

图8是本发明搭载绳驱机械臂的水下机器人中机械臂折叠后的结构示意侧视图；

其中：

1-机器人本体，101-卡箍；

2-第一推进器；

3-第二推进器；

4-机械臂，41-上臂单元，411-第一上臂，4111-第一滑轨，412-第二上臂，4121-第二滑轨，413-伸缩电机，414-伸缩钢丝绳，415-伸缩复位弹簧，416-弹簧定位板，42-下臂单元，43-仿生手，44-肩关节，441-肩关节电机，442-肩关节转动轴，443-上臂转动电机，45-肘关节，451-第一齿轮传动部，4511-第一销轴，4512-凹槽，452-第二齿轮传动部，4521-第二销轴，4522-凸起，453-肘关节轴套，454-第一肘关节电机，455-第二肘关节电机，456-驱动钢丝绳，457-滑轮，458-弹性连接件；

5-气流传感器，6-摄像头，7-照明灯，8-声呐，9-太阳能电板，10-温度传感器，11-声学多普勒流速剖面仪，12-湍流测量仪；

A-第一应变片所在的位置，B-第二应变片所在的位置，C-第三应变片所在的位置。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“底”、“顶”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，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

如图1-3所示，一种搭载绳驱机械臂的水下机器人，包括机器人本体1，所述机器人本体1上搭载有呼吸器，具体地，呼吸器的呼吸面罩放置在机器人本体1后侧的箱体内，箱体设置电控门；

所述机器人本体1的底端设置若干第一推进器2，所述机器人本体1的后端设置若干第二推进器3，所述机器人本体1搭载有用来调整机器人浮心位置的可变浮力系统；本发明搭载可变浮力系统及多个第一推进器2、多个第二推进器3配合实现水下机器人的航行；

其中可变浮力系统为现有技术，在此不再赘述其具体组成及原理。

所述机器人本体1的两侧设置有两个能够对人体躯干进行环抱的机械臂4，所述机械臂4的端部设置有用来检测遇难者呼吸的气流传感器5，气流传感器5设置在仿生手43食指上，本申请中，气流传感器5会在水下机器人想检查溺水人员呼吸情况时通电，通过感受遇难者口鼻处气流大小的情况，判断其溺水情况，其余情况处于断电状态，气流传感器5外部覆盖硅胶进行防水操作；具体地，本申请中机械臂4采用绳驱动，形成绳驱动的机械臂4结构；

所述机器人本体1的顶端设置有摄像头6、照明灯7、声呐8。

优选的，如图4所示，所述机械臂4包括上臂单元41、下臂单元42、仿生手43；

所述上臂单元41的一端通过肩关节44与机器人本体1相连，所述上臂单元41的另一端通过肘关节45与下臂单元42的一端相连，所述下臂单元42的另一端与仿生手43相连。

优选的，所述下臂单元42的外壁面呈凹凸结构，以增大环抱的摩擦力；

所述下臂单元42凹凸结构的凸起部上设置有薄膜压力传感器，薄膜压力传感器用来感应机械臂4环抱人体躯干时的环抱力；具体地，所述下臂单元42的外壁上包覆有硅胶，薄膜压力传感器位于下臂单元42凹凸结构的凸起部与硅胶之间，硅胶的设置一方面使环抱人体躯干作业时更加柔软安全，另一方面用来固定薄膜压力传感器。

优选的，所述机器人本体1上设置有对折叠后的机械臂4进行卡合支撑的卡箍101，所述卡箍101与机器人本体1进行转动配合，所述机器人本体1上设置有用来控制卡箍101转动的卡箍转动电机。

本申请中，机械臂4折叠之后的结构如图7-8所示。

卡箍转动电机能够控制卡箍101旋转180°，机械臂4展开时，卡箍101平行紧贴于机器人本体1壁面，机械臂4折叠后，卡箍101垂直于机器人本体1壁面。

优选的，所述肩关节44包括与机器人本体1进行转动配合的肩关节电机441，所述机器人本体1的内侧设置有用来控制肩关节电机441转动的肩关节驱动电机；

所述肩关节电机441的输出端与肩关节转动轴442相连，所述肩关节转动轴442的另一端与上臂转动电机443相连；

所述上臂单元41包括可伸缩的上臂，所述上臂的一端与上臂转动电机443的输出端固定连接，所述上臂的另一端与肘关节45相连；

所述肩关节电机441输出端的中心轴线与上臂的伸缩方向垂直，所述上臂转动电机443输出端的中心轴线与上臂的伸缩方向平行。

优选的，所述上臂包括沿上臂伸缩方向进行滑动配合的第一上臂411、第二上臂412，如图5所示，所述第二上臂412的外侧壁上设置有沿上臂伸缩方向延伸的第二滑轨4121，所述第一上臂411的内侧壁上设置有与第二滑轨4121进行滑动配合的第一滑轨4111；所述第一上臂411远离第二上臂412的一端与上臂转动电机443的输出端固定连接，所述第二上臂412远离第一上臂411的一端与肘关节45相连；

所述第一上臂411远离第二上臂412端部内侧设置有伸缩电机413，所述伸缩电机413的输出端设置卷绕有伸缩钢丝绳414的卷绕盘，所述伸缩钢丝绳414的自由端与第二上臂412固定连接；

穿过第一上臂411的伸缩钢丝绳414上套有伸缩复位弹簧415，所述伸缩复位弹簧415靠近上臂转动电机443的一端设置弹簧定位板416，所述弹簧定位板416与第一上臂411固定连接；

所述上臂缩短时，所述第二上臂412上的第二滑轨4121压缩伸缩复位弹簧415。

上臂缩短时，伸缩电机413启动使卷绕盘转动卷绕伸缩钢丝绳414，从而使第二上臂412沿第一上臂411的侧壁向内滑动，在滑动的过程中，第二滑轨4121压缩伸缩复位弹簧415；

上臂伸长时，伸缩电机413启动使卷绕盘转动释放伸缩钢丝绳414，在伸缩复位弹簧415的作用下，第二上臂412沿第一上臂411的侧壁向外滑动，实现上臂的伸长。

具体地，所述肩关节电机441与机器人本体1之间转动配合的中心轴为第一中心轴，所述第一中心轴沿左右方向延伸，所述肩关节转动轴442的中心轴线与第一中心轴相垂直。

优选的，如图6所示，所述肘关节45包括与第二上臂412固定连接的第一齿轮传动部451、与第一齿轮传动部451进行啮合连接的第二齿轮传动部452；所述第二齿轮传动部452与下臂单元42固定连接；

所述第一齿轮传动部451齿轮端的中心轴处固定设置第一销轴4511，所述第二齿轮传动部452齿轮端的中心轴处固定设置第二销轴4521，所述第一销轴4511上转动配合有肘关节轴套453，所述肘关节轴套453的另一端与第二销轴4521转动配合；

所述第一齿轮传动部451、第二齿轮传动部452的内部均呈延伸至齿端的空腔结构；

所述第一齿轮传动部451、第二齿轮传动部452的空腔之间设置有用来驱动第二齿轮传动部452在第一齿轮传动部451上啮合传动的驱动件；

所述驱动件包括若干设置在第二上臂412内部的第一肘关节电机454以及若干设置在下臂单元42内部的与各个第一肘关节电机454一一对应的第二肘关节电机455；相对应的第一肘关节电机454、第二肘关节电机455的输出轴之间连有一根驱动钢丝绳456，所述驱动钢丝绳456的两端分别缠绕在相应第一肘关节电机454、第二肘关节电机455的输出轴上；相对应的第一肘关节电机454、第二肘关节电机455之间的驱动钢丝绳456绕过若干用于张紧钢丝绳的滑轮457，所述滑轮457通过滑轮轴转动配合在第一齿轮传动部451或第二齿轮传动部452上。

具体地，每根驱动钢丝绳456绕过的滑轮457的数量以及缠绕方式均可根据实际需求进行具体设置。

下臂单元42相对上臂单元41张开时，第一肘关节电机454启动卷绕驱动钢丝绳456、第二肘关节电机455不启动，从而通过驱动钢丝绳456带动第二齿轮传动部452在第一齿轮传动部451上啮合传动，实现下臂单元42的张开；下臂单元42相对上臂单元41夹紧时，第一肘关节电机454启动释放驱动钢丝绳456、第二肘关节电机455启动卷绕驱动钢丝绳456，通过驱动钢丝绳456释放与卷绕的长度差实现第二齿轮传动部452在第一齿轮传动部451上的啮合传动，实现下臂单元42的夹紧。

优选的，所述第二齿轮传动部452齿轮端的相邻齿之间设置有凸起4522，所述第一齿轮传动部451齿轮端的齿上设置有沿圆周方向贯通的用来与凸起4522相配合的凹槽4512。

凸起4522、凹槽4512的设置，在第一齿轮传动部451、第二齿轮传动部452啮合传动过程中，对第二齿轮传动部452的轴向方向进行限位，防止第一齿轮传动部451、第二齿轮传动部452啮合传动时在轴向上发生错位而失去啮合作用。

优选的，所述凸起4522沿第二齿轮传动部452径向方向的顶端设置有用来感应凸起4522与相应凹槽4512之间沿第二齿轮传动部452轴向方向挤压力的第一应变片。第一应变片放置于凸起4522顶端，在正常运行时，凸起4522与凹槽4512侧面不存在挤压，第一应变片不存在形变；当运行过程中存在凸起4522与凹槽4512接触运动时，第一应变片随凸起4522受力产生形变，记录第一应变片的形变值，再根据第一应变片形变与凸起4522应力之间的对应关系曲线，测量凸起4522部位的面积，根据应力与力的计算公式，可得到凸起4522所受压力的数值，即为凸起4522与相应凹槽4512之间沿第二齿轮传动部452轴向方向挤压力。当第一应变片感应到的挤压力超过挤压力设定值时，说明第一齿轮传动部451、第二齿轮传动部452沿第二齿轮传动部452轴向方向的配合出现问题，需要对机器人进行检修。

优选的，所述第一齿轮传动部451中相邻齿的齿根部设置有用来感应第一齿轮传动部451、第二齿轮传动部452之间的啮合力以及确定啮合位置的第二应变片；

所述第一齿轮传动部451中各个齿沿轴向的一侧上设置有用来感应第一齿轮传动部451、第二齿轮传动部452之间的啮合力以及确定啮合位置的第三应变片。

第二应变片及第三应变片随齿轮结构受挤压的形变而产生形变，根据第二应变片、第三应变片与齿轮结构形变与应力之间的对应关系，可得到应力的数值。当第二应变片或第三应变片感应到的应力超过应力设定范围时，说明第一齿轮传动部451、第二齿轮传动部452的啮合传动出现问题，需要对机器人进行检修。通过确定感应到最大应力的第二应变片或第三应变片所在的位置来确定第一齿轮传动部451、第二齿轮传动部452之间的啮合位置，进而能够确定上臂单元41、下臂单元42之间的夹角。

优选的，所述第一应变片、第二应变片、第三应变片上均覆盖有聚四氟乙烯薄膜。

聚四氟乙烯薄膜具有极低的摩擦系数和优异的非粘附性，这使得在啮合过程中能够减少摩擦、降低能量损失，从而提高传动效率。同时，非粘附性特性有助于减少啮合表面的磨损和粘着，延长使用寿命。

优选的，所述机械臂4环抱内侧的第一齿轮传动部451、第二齿轮传动部452之间固定设置弹性连接件458。

具体地，所述机器人本体1的顶端设置有太阳能电板9。

具体地，所述机器人本体1上设置有温度传感器10、声学多普勒流速剖面仪11、湍流测量仪12，分别用来对温度、流速及湍流进行检测，当检测到温度、流速超过人体适宜情况时，发送预警给工作人员，当检测到可能存在离岸流等危险流时，发送紧急预警给工作人员。

实施例2：

实施例1中搭载绳驱机械臂的水下机器人的环抱方法，包括以下步骤：

步骤1：水下机器人以两个机械臂4折叠的状态在水中进行自主航行，通过摄像头6识别遇难者；

步骤2：摄像头6识别到遇难者后，水下机器人向遇难者方向移动，到达遇难者附近后，具体距离遇难者两米，取消卡箍101对机械臂4的固定，两个机械臂4展开，同时水下机器人将遇难者位置发送给岸上救援中心；

步骤3：水下机器人缓慢贴近遇难者，判断遇难者的年龄和性别；

步骤4：根据遇难者性别及年龄，调节上臂的长度；

具体地，在水下机器人的控制系统内预先根据不同的性别、不同的年龄区间设置相应的上臂长度值，根据遇难者的性别以及年龄所在的年龄区间将上臂长度调节到相应的长度值；

步骤5：水下机器人从遇难者的背部，将两个机械臂4向前环抱遇难者躯干，在环抱夹紧的过程中，薄膜压力传感器感应到的压力逐渐增大，当薄膜压力传感器感应到的压力达到适合遇难者性别及年龄的环抱力后，两个机械臂4停止夹紧遇难者；

具体地，在水下机器人的控制系统内预先根据不同的性别、不同的年龄区间设置相应的环抱力大小，根据遇难者的性别以及年龄所在的年龄区间使薄膜压力传感器感应到的压力达到相应的环抱力大小；

本发明水下机器人可根据遇难者性别及年龄，调节上臂长度和环抱力，具备以下优势：

可实现个性化救援，不同性别和年龄段的人身体结构存在差异，通过根据性别和年龄调节上臂长度和环抱力，可以使水下机器人更好地适应不同的遇难者身体特征；

提高救援效率，根据性别和年龄调节上臂长度和环抱力可以帮助水下机器人更快速地环抱住遇难者，减少救援过程中的调整时间；

减少误伤风险，根据性别和年龄调节上臂长度和环抱力，可以减少水下机器人在救援过程中对遇难者身体的不必要摩擦或压力，降低误伤风险，确保救援过程的安全性；

步骤6：水下机器人环抱遇难者向岸边航行，并将航行路径发送给岸上救援中心；

步骤7：到达岸边后，水下机器人缓慢松开遇难者，将遇难者放置到地面上，以待医护人员施救；

步骤8：两个机械臂4进行折叠，并通过卡箍101进行固定，之后进入步骤1。

医护人员对遇难者进行救援时，视情况可以打开水下机器人放置呼吸器的箱体，使用水下机器人携带的呼吸器。

具体地，本申请中涉及到的对遇难者年龄、性别的识别判断技术为现有技术，在此不再赘述。

本申请机器人通过两个机械臂4对遇难者的躯干进行环抱，与现有的夹取人的肢体或衣物的方式相比，更加安全；并通过薄膜压力传感器感应环抱力，将环抱力控制在合适的范围，防止给遇难者带来二次伤害的危险。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种搭载绳驱机械臂的水下机器人，其特征在于，包括机器人本体，所述机器人本体上搭载有呼吸器；

所述机器人本体的底端设置若干第一推进器，所述机器人本体的后端设置若干第二推进器，所述机器人本体搭载有用来调整机器人浮心位置的可变浮力系统；

所述机器人本体的两侧设置有两个能够对人体躯干进行环抱的机械臂，所述机械臂的端部设置有用来检测遇难者呼吸的气流传感器；

所述机器人本体的顶端设置有摄像头、照明灯、声呐。

2.如权利要求1所述的搭载绳驱机械臂的水下机器人，其特征在于，所述机械臂包括上臂单元、下臂单元、仿生手；

所述上臂单元的一端通过肩关节与机器人本体相连，所述上臂单元的另一端通过肘关节与下臂单元的一端相连，所述下臂单元的另一端与仿生手相连。

3.如权利要求2所述的搭载绳驱机械臂的水下机器人，其特征在于，所述下臂单元的外壁面呈凹凸结构，所述下臂单元凹凸结构的凸起部上设置有薄膜压力传感器。

4.如权利要求3所述的搭载绳驱机械臂的水下机器人，其特征在于，所述机器人本体上设置有对折叠后的机械臂进行卡合支撑的卡箍，所述卡箍与机器人本体进行转动配合，所述机器人本体上设置有用来控制卡箍转动的卡箍转动电机。

5.如权利要求4所述的搭载绳驱机械臂的水下机器人，其特征在于，所述肩关节包括与机器人本体进行转动配合的肩关节电机，所述机器人本体的内侧设置有用来控制肩关节电机转动的肩关节驱动电机；

所述肩关节电机的输出端与肩关节转动轴相连，所述肩关节转动轴的另一端与上臂转动电机相连；

所述上臂单元包括可伸缩的上臂，所述上臂的一端与上臂转动电机的输出端固定连接，所述上臂的另一端与肘关节相连；

所述肩关节电机输出端的中心轴线与上臂的伸缩方向垂直，所述上臂转动电机输出端的中心轴线与上臂的伸缩方向平行。

6.如权利要求5所述的搭载绳驱机械臂的水下机器人，其特征在于，所述上臂包括沿上臂伸缩方向进行滑动配合的第一上臂、第二上臂，所述第二上臂的外侧壁上设置有沿上臂伸缩方向延伸的第二滑轨，所述第一上臂的内侧壁上设置有与第二滑轨进行滑动配合的第一滑轨；所述第一上臂远离第二上臂的一端与上臂转动电机的输出端固定连接，所述第二上臂远离第一上臂的一端与肘关节相连；

所述第一上臂远离第二上臂端部内侧设置有伸缩电机，所述伸缩电机的输出端设置卷绕有伸缩钢丝绳的卷绕盘，所述伸缩钢丝绳的自由端与第二上臂固定连接；

穿过第一上臂的伸缩钢丝绳上套有伸缩复位弹簧，所述伸缩复位弹簧靠近上臂转动电机的一端设置弹簧定位板，所述弹簧定位板与第一上臂固定连接；

所述上臂缩短时，所述第二上臂上的第二滑轨压缩伸缩复位弹簧。

7.如权利要求6所述的搭载绳驱机械臂的水下机器人，其特征在于，所述肘关节包括与第二上臂固定连接的第一齿轮传动部、与第一齿轮传动部进行啮合连接的第二齿轮传动部；所述第二齿轮传动部与下臂单元固定连接；

所述第一齿轮传动部齿轮端的中心轴处固定设置第一销轴，所述第二齿轮传动部齿轮端的中心轴处固定设置第二销轴，所述第一销轴上转动配合有肘关节轴套，所述肘关节轴套的另一端与第二销轴转动配合；

所述第一齿轮传动部、第二齿轮传动部的内部均呈延伸至齿端的空腔结构；

所述第一齿轮传动部、第二齿轮传动部的空腔之间设置有用来驱动第二齿轮传动部在第一齿轮传动部上啮合传动的驱动件；

所述驱动件包括若干设置在第二上臂内部的第一肘关节电机以及若干设置在下臂单元内部的与各个第一肘关节电机一一对应的第二肘关节电机；相对应的第一肘关节电机、第二肘关节电机的输出轴之间连有一根驱动钢丝绳，所述驱动钢丝绳的两端分别缠绕在相应第一肘关节电机、第二肘关节电机的输出轴上；相对应的第一肘关节电机、第二肘关节电机之间的驱动钢丝绳绕过若干用于张紧钢丝绳的滑轮，所述滑轮通过滑轮轴转动配合在第一齿轮传动部或第二齿轮传动部上。

8.如权利要求7所述的搭载绳驱机械臂的水下机器人，其特征在于，所述第二齿轮传动部齿轮端的相邻齿之间设置有凸起，所述第一齿轮传动部齿轮端的齿上设置有沿圆周方向贯通的用来与凸起相配合的凹槽；

所述凸起沿第二齿轮传动部径向方向的顶端设置有用来感应凸起与相应凹槽之间沿第二齿轮传动部轴向方向挤压力的第一应变片。

9.如权利要求7所述的搭载绳驱机械臂的水下机器人，其特征在于，所述第一齿轮传动部中相邻齿的齿根部设置有用来感应第一齿轮传动部、第二齿轮传动部之间的啮合力的第二应变片；

所述第一齿轮传动部中各个齿沿轴向的一侧上设置有用来感应第一齿轮传动部、第二齿轮传动部之间的啮合力的第三应变片。

10.如权利要求4~9任一项所述的搭载绳驱机械臂的水下机器人的环抱方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：水下机器人以两个机械臂折叠的状态在水中进行自主航行，通过摄像头识别遇难者；

步骤2：摄像头识别到遇难者后，水下机器人向遇难者方向移动，到达遇难者附近后，取消卡箍对机械臂的固定，两个机械臂展开，同时水下机器人将遇难者位置发送给岸上救援中心；

步骤3：水下机器人缓慢贴近遇难者，判断遇难者的年龄和性别；

步骤4：根据遇难者性别及年龄，调节上臂的长度；

步骤5：水下机器人从遇难者的背部，将两个机械臂向前环抱遇难者躯干，在环抱夹紧的过程中，薄膜压力传感器感应到的压力逐渐增大，当薄膜压力传感器感应到的压力达到适合遇难者性别及年龄的环抱力后，两个机械臂停止夹紧遇难者；

步骤6：水下机器人环抱遇难者向岸边航行，并将航行路径发送给岸上救援中心；

步骤7：到达岸边后，水下机器人缓慢松开遇难者，将遇难者放置到地面上，以待医护人员施救；

步骤8：两个机械臂进行折叠，并通过卡箍进行固定，之后进入步骤1。