CN202757616U

CN202757616U - 一种类海蜇运动探测体

Info

Publication number: CN202757616U
Application number: CN2012201875064U
Authority: CN
Inventors: 李灿昭
Original assignee: 7th Middle School Of Quanzhou City Of Fujian Province
Current assignee: 7th Middle School Of Quanzhou City Of Fujian Province
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2022-04-27

Abstract

本实用新型公开一种类海蜇运动探测体，包括有球冠状头部和连设在该球冠状头部的下方的腔体，还包括若干个均匀分布在上述球冠状头部四周围的模拟海蜇触手的展翼；上述球冠状头部和/或腔体内设有中央控制器，摄像模块，用于与上位机无线传输的无线通讯模块，分别用于控制探测体升降及水平运动的升降沉浮单元及水平推进单元；该无线通讯模块与上述中央控制器的信号端双向电连接，中央控制器的数据端电连接有探测用的传感模块，控制端分别与上述摄像模块、上述升降沉浮单元及水平推进单元的输入端相电连接；本案探测体具有类似海蜇稳定的运动特性，克服了传统仿生鱼探测体空间小、体态不稳定、探测性能不佳等问题。

Description

一种类海蜇运动探测体

技术领域

本实用新型涉及一种探测装置，具体是指一种类海蜇运动探测体。

背景技术

目前，人类对海洋资源的开发及利用愈来愈深入，由于海洋深处环境复杂多变、条件恶劣，给人类探索海洋带来较大的困难，随着现代科学技术逐步发展，一种用于探索水下环境的水下机器人诞生，其给深海观察、海底探险、水下管道监测等方面带来巨大的帮助；现有水下探测体大部分是模仿鱼的运动方式，由于鱼类运动方式有着噪声小、机动灵活、速度快等优点，成为近年来科学家开发水下仿生机器人的主要仿生对象；然而，鱼外型较狭长，再加上运动时左右摆动，不仅会造成体态不稳定，而且内部可供设置多种传感器的空间较小，不适合多对象探测装置的安装，探测性能受到一定的局限。

海蜇是生活在海中的一种低等的无脊椎腔肠软体浮游肉食动物，上部分呈半球状，体型较大，可以伸缩运动，下有八条口腕并带有丝状物，海蜇可以静静的悬浮在水中，透明的生理结构与海水融为一体，静静地不被发觉地靠近猎物和捕食；海蜇的形体及稳定运动特性更易于水下的探测、侦查及紧急避险等，并且极其适合于水下狭缝，沟壑的探测；有鉴于此，本发明人综合利用海蜇特性，发明了一种类海蜇运动探测体，本案由此产生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种类海蜇运动探测体，其具有类似海蜇稳定的运动特性，克服了传统仿生鱼探测体空间小、体态不稳定、探测性能不佳等问题。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种类海蜇运动探测体，包括有球冠状头部和连设在该球冠状头部的下方的腔体，还包括若干个均匀分布在上述球冠状头部四周围的模拟海蜇触手的展翼；上述球冠状头部和/或腔体内设有中央控制器，摄像模块，用于与上位机无线传输的无线通讯模块，分别用于控制探测体升降及水平运动的升降沉浮单元及水平推进单元；该无线通讯模块与上述中央控制器的信号端双向电连接，中央控制器的数据端电连接有探测用的传感模块，控制端分别与上述摄像模块、上述升降沉浮单元及水平推进单元的输入端相电连接。

上述升降沉浮单元包括水泵和驱动该水泵正反运动的驱动电机，该驱动电机的控制端与上述中央控制器的控制端相电连接，上述水泵经由水管与一缸体相连，该缸体内带有一可随上述水泵正反运动而对应活动的活塞体。

上述水平推进单元包括单流向水泵和驱动该单流向水泵的驱动模块，该驱动模块的控制端与上述中央控制器的控制端相电连接，上述单流向水泵设有均伸出球冠状头部外的一进水端和二出水端，该二出水端的二出水口以朝不同水平方向出水的方式设置。

上述摄像单元包括摄像头开关和摄像头，该摄像头开关连接在上述中央控制器的控制端及上述摄像头的输入端之间，上述摄像头上还外挂有可向上位机发射无线信号的浮标。

上述传感模块包括有光电传感器、温度传感器、方位传感器、加速度传感器及高光触发器中的一种或几种，上述光电传感器设于探测体的靠下端位置处，上述温度、方位及加速度传感器设于上述球冠状头部内，上述高光触发器设于上述展翼上。

上述若干个展翼分别活动铰接在上述球冠状头部的四周围处，该若干个展翼下方共同连设有一由上述中央控制器控制能够带动该展翼上下挥动的连动机构。

上述连动机构包括涡杆、滑动件及若干支架，涡杆设于上述腔体内，其上端与一主轴电机的输出轴相连，下端向下伸出腔体外，上述主轴电机的输入端与上述中央控制器相电连接；上述滑动件可活动地螺设在上述涡杆下端，上述若干支架包括相活动铰接的三条支架骨，该三支架骨分别活动铰接在上述滑动件、展翼及球冠状头部上。

上述若干个展翼均为双层结构，该双层结构通过螺丝相互铆合并二者之间留有间隙。

上述腔体内靠下端位置处容装有配重体。

上述滑动件的下方设有机械抓手，该机械抓手连设在驱动其动作的抓手舵机，该抓手舵机与上述中央控制器的控制端相电连接。

采用上述方案后，本实用新型一种类海蜇运动探测体，其主要由球冠状头部、腔体及若干展翼构成，整个探测体的外型类似海蜇体型，所述球冠状头部及腔体为探测体各传感模块及其他部件的安装提供足够空间，构成的整个探测体在运动中类海蜇运动，体态稳定；探测体设有中央控制器，经其总操作控制，由传感模块对各类探测参数进行监测，由摄像模块对水体环境进行拍摄，由无线通讯模块与上位机进行无线对接传输，实现数据传输及命令控制，根据所得探测情况及实际需求，同样由中央控制器控制，由升降沉浮单元及水平推进单元执行实现探测体的升降及水平三维方向的运动，进一步还可以控制展翼挥动，探测体整体灵活活动特性在实现探测同时，也能够躲避其他危险动物、光照、触碰等情况以进行自我保护。

附图说明

图1是本新型探测体的结构示意图；

图2是本新型探测体的工作原理框图。

标号说明

球冠状头部 11 腔体 12

展翼 13 连动机构 14

涡杆 141 滑动件 142

支架 143 机械抓手 15

配重体 16 气室 17

中央控制器 2 升降沉浮单元 3

驱动电机 31 水泵 32

缸体 33 水平推进单元 4

驱动模块 41 单流向水泵 42

传感模块 5 光电传感器 51

温度传感器 52 方位传感器 53

加速度传感器 54 高光触发器 55

无线通信模块 7 摄像模块 6

摄像头开关 61 摄像头 62

主轴电机 8 抓手舵机 9

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。

如图1所示为本新型一种类海蜇运动探测体，其外型结构仿海蜇体型设计，部件机构主要包括有球冠状头部11、腔体12及展翼13，球冠状头部11有透明材质制成，腔体12连设在球冠状头部11下方，展翼13设有若干个，其模拟海蜇触手，均匀分布在球冠状头部11四周围，并适当下摆呈环绕包围腔体12设计；本新型探测体内设有传感模块5，用于监查并探测水下环境的各类参数，设有升降沉浮单元3及水平推进单元4，能够悬浮于水体中并可作升降及水平三维方向运动，较佳的，展翼13还通过连动机构14带动能够实现上下挥动动作，进一步，探测体还能够下沉海底并借由机械抓手15实现牢固定位；下面结合附图2对所述探测体的各种功能举较佳实施方式分别进行详细阐述。

所述升降沉浮单元3，设于球冠状头部11内，为一活塞式沉浮系统，包括驱动电机31、水泵32及缸体33，驱动电机31的控制端与中央控制器2的控制端相电连接，驱动电机31的输出端连接水泵32，水泵32经由水管与缸体33相连，缸体33内带有一活塞体；工作时，中央控制器2接收上位机的指令，由驱动电机31驱动，水泵32可调速的正反运动以实现抽水或排水功用，由此带动缸体33内的活塞体运动，缸体33内水量随水泵32抽水或者排水而变化，从而改变探测体整机的整体浮力，由此实现了升降，实际应用中，可以通过中央控制器2预设四个不同的运动模式，则对应探测体有四种不同的升潜方式。

所述水平推进单元4，其设于球冠状头部11内，包括驱动模块41和单流向水泵42，驱动模块41的控制端与中央控制器2的控制端相电连接，驱动模块41的输出端连接单流向水泵42，单流向水泵42设有均伸出球冠状头部11外的一进水端和二出水端，该二出水端的二出水口以朝不同水平方向出水的方式设置；工作时，中央控制器2接收上位机的指令，由驱动模块41驱动，单流向水泵42的进水端进水，二出水端高速喷射水流反冲产生动力，调节控制二出水端的水流速，根据力的合成即可实现探测体整机的水平运动方向的选择。

所述传感模块5，其与中央控制器2的数据端相电连接，将所探测的各种参数情况传输至中央控制器2，并通过无线方式送回上位机；传感模块5根据实际需要可以设置多种类型，可以包括有光电传感器51、温度传感器52、方位传感器53、加速度传感器54、高光触发器55及声音传感器中的一种或几种。

光电传感器51，其设于探测体的靠下端位置处，用于探测水体的浑浊度，通过定标分成三种不同程度的浑浊度指标；温度、方位及加速度传感器52、53、54设于球冠状头部11内，温度传感器52探测探测体整机所经路径的温度变化情况，同样通过数据回传，在上位机上描绘相应的温度曲线图；方位传感器53用于控制探测体整机实时的运动方向，遇到避险情况时，也可以及时采集运动的实时方向，用于躲避触碰等避险情况；加速度传感器54用于控制探测体整机的运动方向，调节游动姿势，如果遇到触碰等情况，加速度传器感器54将变化的数值返回中央处理器2，以启用相关避让程序；高光触发器55可设于展翼13上，如果在摄像头62中发现敌害出现或者发现有价值的水下情况，启用高亮管用于照明补光，或者让高亮管频闪用于驱赶敌害；声音传感器可以整合在摄像头内，用于录下水底环境的声音。

所述摄像单元6，其设有球冠状头部11内，包括摄像头开关61和摄像头62，摄像开关61连接在中央控制器2的控制端及摄像头62的输入端之间，由摄像头62对水文环境进行图文视频采集，其数据传输可以通过外挂的浮标向上位机发射无线信号。所述无线通信模块7与中央控制器2的数据端双向电连接，其用于实现探测体内中央控制器2与地面上位机之间的无线传输，则操作中只需通过操作上位机即可灵活控制水下探测体的相应运动。

所述若干个展翼13分别以活动铰接方式安装在球冠状头部11的四周围处，该若干个展翼13下方共同连设有一由中央控制器2控制能够带动该展翼13上下挥动的连动机构14，作为该连动机构14的一较佳实施例，其包括涡杆141、滑动件142及若干支架143，涡杆141设于腔体12内，其上端与一主轴电机8的输出轴相连，下端向下伸出腔体12外，主轴电机8的输入端与中央控制器3相电连接；所述滑动件142可活动地螺设在涡杆141下端，各支架143均包括相活动铰接的三条支架骨，该三支架骨分别活动铰接在滑动件142、展翼13及球冠状头部11上；工作时，由中央控制器2控制并驱动主轴电机8工作，主轴电机8带动涡杆141旋转，借由涡杆141与滑动件142间的螺纹配合，带动支架143的三条支架骨适当收合或打开，由此实现展翼13的上下挥动作用。

所述各展翼13由两层软性材料叠在一起，构成双层结构，该双层结构通过螺丝相互铆合，二者之间留有1cm的间隙；该种结构设计主要是用于加强展翼13强度，防止运动时展翼13发生侧向扭曲，同时也让探测体整机有层次感，另外还为安装其它的材料(如发光管、荧光材料)留出空间。

所述机械抓手15设于滑动件142上，其位于整个探测体的最下端处，机械抓手15连设在驱动其动作的抓手舵机9，该抓手舵机9与中央控制器2的控制端相电连接。

这里需要说明的是，本新型整个探测体的结构设计基本呈中心对称、体态平稳的特点，其中升降沉浮单元3可安装在探测体整机的最上部分，使潜水时整体的浮心升高，从而有利于探测体在水中能够在竖直方向更加稳定；较佳的，于腔体12内靠下端位置处还容装有配重体16，用于调整探测体整机的密度接近于水的密度，由于配重处于探测体整机下部，重心较低，故也可以防止倾覆，提高稳度；另外，于配重体16的内侧还可以形成一气室17，其处于封闭状态，只有涡杆141连接的地方有接缝，其用作隔绝水进入的一种措施。

综上所述，本新型一种类海蜇运动探测体，其整个探测体的外型类似海蜇体型，所述球冠状头部11及腔体12为探测体各传感模块5及其他部件的安装提供足够空间，而且球冠状头部11尺寸比腔体12的尺寸大，二者呈上下设置，构成的整个探测体在运动中类海蜇运动，并且还设计有上述配重结构，从而使得整个探出头体更具备重心平稳、体态稳定等特点；上位机通过无线通信模块7对探测体内的中央控制器2进行远程操控，由中央控制器2进行总控制，实现对水文各种参数进行探测及视频图文拍摄，根据所得探测情况及实际需求，控制升降沉浮单元及水平推进单元实现探测体的升降及水平三维方向的运动，其模拟海蜇活动特性快速上下运动方式以进行仿生探测，也可以趴在水底也可以静静悬浮在水中，也可以快速上升在水面上，其稳定的姿态更易于水下的探测与侦查与紧急避险等；紧急避险包括有躲避其他危险动物、光照、触碰等情况以自我保护，如展翼自动停止动作，沉入海底，等待平静后再浮起。

本新型类海蜇运动探测体相比较机器鱼与潜水艇等水下探测器，其类似海蜇稳定的运动方式为其探测平台提供了稳定的环境，其稳定的姿态更易于探测与侦查，而非机器鱼狭长的身体加上运动时的左右摆动造成的各种不稳定因素；基于透明材质制造的类似海蜇半圆透明头部可以紧凑容纳各种较大型传感器、电子元件等，而非潜艇在水下的过于醒目，与噪音过大而吓跑研究对象造成的不利因素。应用中探测体可以设计大小两种型号，既可以成群组成网络共同完成同一个任务，也可以独立工作，适用于各种水下探测、搜寻、救援等任务，具有广阔的应用前景。

上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。

Claims

1.一种类海蜇运动探测体，其特征在于：包括有球冠状头部和连设在该球冠状头部的下方的腔体，还包括若干个均匀分布在上述球冠状头部四周围的模拟海蜇触手的展翼；上述球冠状头部和/或腔体内设有中央控制器，摄像模块，用于与上位机无线传输的无线通讯模块，分别用于控制探测体升降及水平运动的升降沉浮单元及水平推进单元；该无线通讯模块与上述中央控制器的信号端双向电连接，中央控制器的数据端电连接有探测用的传感模块，控制端分别与上述摄像模块、上述升降沉浮单元及水平推进单元的输入端相电连接。

2.如权利要求1所述的一种类海蜇运动探测体，其特征在于：上述升降沉浮单元包括水泵和驱动该水泵正反运动的驱动电机，该驱动电机的控制端与上述中央控制器的控制端相电连接，上述水泵经由水管与一缸体相连，该缸体内带有一可随上述水泵正反运动而对应活动的活塞体。

3.如权利要求1所述的一种类海蜇运动探测体，其特征在于：上述水平推进单元包括单流向水泵和驱动该单流向水泵的驱动模块，该驱动模块的控制端与上述中央控制器的控制端相电连接，上述单流向水泵设有均伸出球冠状头部外的一进水端和二出水端，该二出水端的二出水口以朝不同水平方向出水的方式设置。

4.如权利要求1所述的一种类海蜇运动探测体，其特征在于：上述摄像单元包括摄像头开关和摄像头，该摄像头开关连接在上述中央控制器的控制端及上述摄像头的输入端之间，上述摄像头上还外挂有可向上位机发射无线信号的浮标。

5.如权利要求1所述的一种类海蜇运动探测体，其特征在于：上述传感模块包括有光电传感器、温度传感器、方位传感器、加速度传感器及高光触发器中的一种或几种，上述光电传感器设于探测体的靠下端位置处，上述温度、方位及加速度传感器设于上述球冠状头部内，上述高光触发器设于上述展翼上。

6.如权利要求1所述的一种类海蜇运动探测体，其特征在于：上述若干个展翼分别活动铰接在上述球冠状头部的四周围处，该若干个展翼下方共同连设有一由上述中央控制器控制能够带动该展翼上下挥动的连动机构。

7.如权利要求6所述的一种类海蜇运动探测体，其特征在于：上述连动机构包括涡杆、滑动件及若干支架，涡杆设于上述腔体内，其上端与一主轴电机的输出轴相连，下端向下伸出腔体外，上述主轴电机的输入端与上述中央控制器相电连接；上述滑动件可活动地螺设在上述涡杆下端，上述若干支架包括相活动铰接的三条支架骨，该三支架骨分别活动铰接在上述滑动件、展翼及球冠状头部上。

8.如权利要求1或6所述的一种类海蜇运动探测体，其特征在于：上述若干个展翼均为双层结构，该双层结构通过螺丝相互铆合并二者之间留有间隙。

9.如权利要求1或6所述的一种类海蜇运动探测体，其特征在于：上述腔体内靠下端位置处容装有配重体。

10.如权利要求6所述的一种类海蜇运动探测体，其特征在于：上述滑动件的下方设有机械抓手，该机械抓手连设在驱动其动作的抓手舵机，该抓手舵机与上述中央控制器的控制端相电连接。