專利名稱：仿生蝦水下檢測機器人的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種水下檢測機器人，且特別是有關于一種仿生蝦水下檢測機器 人。
背景技術：
目前，水下機器人大致可分為 ROV (Remotely Operated Vehicle)、AUV (Autonomous Underwater Vehicle)和仿生水下機器人三類。ROV和AUV在狹義概念上指 采用傳統(tǒng)推進(螺旋槳等)方式的水下機器人，仿生機器人指基于仿生原理、采用非傳統(tǒng)推 進方式的水下機器人。水下生物在外形、運動方式等方面都有許多值得借鑒的優(yōu)點，因此仿 生水下機器人已成為水下機器人領域研究的重要內(nèi)容之一。水下機器人的種類多種多樣，外觀更是形態(tài)各異，如對魚形、龜形、蟹形等均有較 多研究，并獲得了許多經(jīng)驗與成果，如我國哈爾濱工程大學研制的“仿生機器蟹”。美國東北 大學研制的“機器龍蝦”，用于淺水區(qū)水雷搜索和引爆，但該機器人只能實現(xiàn)在水底或陸地 行走，沒有游泳功能。北京銘尼科公司經(jīng)營的“蝙蝠俠”水下坦克機器人采用坦克的履帶爬 行模式，可用于完成一定的水下任務，據(jù)了解專門應用于水工結構檢測的機器人幾乎沒有， 所以開發(fā)研制水下檢測機器人是非常有必要的，能夠為水閘等水工結構定期檢測帶來極大 便利。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種仿生蝦水下檢測機器人，特別適用 于探測水閘底板、護坦一類結構的變形、裂縫，閘門、閘墩、船底水下部分探查如鋼閘門銹蝕 程度、間門止水情況探查以及大壩水下部分檢查等，能很大程度上提高檢修效率，并且降低 了勞動風險。為達上述目的，本發(fā)明提出一種仿生蝦水下檢測機器人，仿生蝦水下檢測機器人 包括頭部、胸體部分和尾部，胸體部分分別連接頭部和尾部，胸體部分具有控制單元、氣泵、 前氣囊和后氣囊，前氣囊設置在胸體部分靠近頭部的一端，后氣囊設置在胸體部分靠近尾 部的另一端，氣泵連接上述前氣囊和后氣囊，胸體部分靠近尾部的一端還安裝有左推進器 和右推進器，氣泵、左推進器和右推進器電連接控制單元。本發(fā)明中，頭部還包括機械手、攝像頭和光源，機械手、攝像頭和光源分別電連接 上述控制單元。本發(fā)明中，控制單元為于嵌入式微控制器。本發(fā)明中，胸體部分還包括通信系統(tǒng)單元，電連接上述控制單元且與地面的控制 計算機通信。綜上，本發(fā)明有效實現(xiàn)了機器人在水中的三維運動，能極好的適應復雜水況，并且 可以探測水閘底板、護坦一類結構的變形、裂縫，閘門、閘墩、船底水下部分探查如鋼閘門銹 蝕程度、間門止水情況探查以及大壩水下部分檢查等，能很大程度上提高檢修效率，并且降低了勞動風險。


圖1是本發(fā)明一實施例的示意圖。圖2是圖1中仿生蝦水下檢測機器人的內(nèi)部電路功能框圖。
具體實施例方式為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例， 并配合附圖，作詳細說明如下。圖1是本發(fā)明一實施例的示意圖。圖2是圖1中仿生蝦水下檢測機器人的內(nèi)部電 路功能框圖。請同時參考圖1至圖2。仿生蝦水下檢測機器人包括頭部1、胸體部分2和尾部3。胸體部分2分別連接頭 部1和尾部3，胸體部分2具有控制單元21、氣泵22、前氣囊23和后氣囊24，前氣囊23設 置在胸體部分2靠近頭部1的一端，后氣囊24設置在胸體部分2靠近尾部3的另一端，氣 泵22連接上述前氣囊23和后氣囊24，胸體部分2靠近尾部3的一端還安裝有左推進器25 和右推進器26，氣泵22、左推進器25和右推進器26電連接控制單元21。本發(fā)明中，頭部1還包括機械手11、攝像頭12和光源13，機械手11、攝像頭12和 光源13分別電連接上述控制單元21。機械手11可進行清除淤泥、撥斷水草等操作，為前行 去除障礙，還可進行取樣操作，并可通過機械手的張開角度得到混凝土裂縫、錯位的測量數(shù) 據(jù)，能把數(shù)據(jù)實時傳送給檢測人員，對一些需精確測量的場所，可安裝精確測量裝置，提高 測量精準度。攝像頭12安裝在機器人前端，有寬闊的視角范圍，使機器蝦能較好的獲取外 部信息、避障和水下拍攝等作業(yè)。光源13提供水下照明，并且亮度依需要可調，能保障獲得 較好的水下景象。本發(fā)明中，控制單元21為于嵌入式微控制器。本發(fā)明中，胸體部分2還包括通信系統(tǒng)單元27，電連接上述控制單元21且與地面 的控制計算機通信(圖中未示)。本實施例中，通過氣泵22對前氣囊23和后氣囊24的充氣和抽氣實現(xiàn)機器人的上 浮與下沉。例如，當控制單元21控制氣泵22對前氣囊23充氣、對后氣囊24抽氣時，機器 人上浮。當當控制單元21控制氣泵22對前氣囊23抽氣、對后氣囊24充氣時，機器人則下 沉。這樣即可實現(xiàn)機器人的浮沉運動。本實施例中，左推進器25和右推進器26可以是螺旋漿，利用左推進器25和右推 進器26可以實現(xiàn)機器人的前進運動和左右運動。當機器人需要左轉彎時，左邊的螺旋漿的 轉速降低，右邊的螺旋漿轉速提高；當機器人需要右轉彎時，左邊的螺旋漿的轉速提高，右 邊的螺旋漿轉速降低。至于左如何控制推進器25和右推進器26的轉速來實現(xiàn)機器人的左 右運動對于本領域中的技術人員來說，屬于公知常識，在此不再詳細描述。現(xiàn)以檢測水閘底板為例，對仿生蝦水下檢測機器人各部分功用進行總體介紹機 器人通過前氣囊23和后氣囊24的配合下沉至水下檢測區(qū)域。如果水下環(huán)境復雜，控制單 元21控制機械手11進行清除淤泥、撥斷水草等操作，為前行去除障礙。當機器人行走于水 閘底板面時，攝像頭12對水下景象進行攝像并通過通信系統(tǒng)單元21d實時傳輸至地面的控制計算機上。當檢測人員發(fā)現(xiàn)裂縫時，啟動測量裝置，得到數(shù)據(jù)后反饋到控制計算機上，根 據(jù)圖像和數(shù)據(jù)判斷是否需要進行處理。對一些較易處理的結構損壞，機器人可通過裝配的 修補器械對其進行簡易修復。檢測機器人與檢測人員之間的通訊可以采用無線和有線這兩種方式，當對低水頭 建筑物進行檢測時可以采用無線方式，當水頭較高時可采用有線通信方式，以提高水下機 器人與地面的控制計算機通信的穩(wěn)定性，為完成水下檢測任務提供可靠保證。目前狀況下 為了安全和防止意外發(fā)生，采用有線通訊方式較為穩(wěn)妥可行。對檢測機器蝦的控制采用智 能化程度較高的嵌入式微控制器控制，它可通過顯示操控臺進行控制、控制靈活、操作方 便，進行實時控制等。綜上，本發(fā)明有效實現(xiàn)了機器人在水中的三維運動，能極好的適應復雜水況，并且 可以探測水閘底板、護坦一類結構的變形、裂縫，閘門、閘墩、船底水下部分探查如鋼閘門銹 蝕程度、間門止水情況探查以及大壩水下部分檢查等，能很大程度上提高檢修效率，并且降 低了勞動風險，且本發(fā)明的機器人能極好的適應復雜水況，并可在陷入淤泥時自行脫險。本發(fā)明中所述具體實施案例僅為本發(fā)明的較佳實施案例而已，并非用來限定本發(fā) 明的實施范圍。即凡依本發(fā)明申請專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應作為本發(fā) 明的技術范疇。
權利要求
1.一種仿生蝦水下檢測機器人，仿生蝦水下檢測機器人包括頭部、胸體部分和尾部， 胸體部分分別連接頭部和尾部，其特征在于，胸體部分具有控制單元、氣泵、前氣囊和后氣 囊，前氣囊設置在胸體部分靠近頭部的一端，后氣囊設置在胸體部分靠近尾部的另一端，氣 泵連接上述前氣囊和后氣囊，胸體部分靠近尾部的一端還安裝有左推進器和右推進器，氣 泵、左推進器和右推進器電連接控制單元。
2.根據(jù)權利要求1所述的仿生蝦水下檢測機器人，其特征在于，其中頭部還包括機械 手、攝像頭和光源，機械手、攝像頭和光源分別電連接上述控制單元。
3.根據(jù)權利要求1所述的仿生蝦水下檢測機器人，其特征在于，其中控制單元為于嵌 入式微控制器。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的仿生蝦水下檢測機器人，其特征在于，其中胸體部分 還包括通信系統(tǒng)單元，電連接上述控制單元且與地面的控制計算機通信。
全文摘要
本發(fā)明提出一種仿生蝦水下檢測機器人，包括頭部、胸體部分和尾部，胸體部分分別連接頭部和尾部，其特征在于，胸體部分具有控制單元、氣泵、前氣囊和后氣囊，前氣囊設置在胸體部分靠近頭部的一端，后氣囊設置在胸體部分靠近尾部的另一端，氣泵連接上述前氣囊和后氣囊，胸體部分靠近尾部的一端還安裝有左推進器和右推進器，氣泵、左推進器和右推進器電連接控制單元。本發(fā)明有效實現(xiàn)了機器人在水中的三維運動，能極好的適應復雜水況，并且可以探測水閘底板、護坦一類結構的變形、裂縫，閘門、閘墩、船底水下部分探查如鋼閘門銹蝕程度、閘門止水情況探查以及大壩水下部分檢查等，能很大程度上提高檢修效率，并且降低了勞動風險。
文檔編號B63C11/52GK102001429SQ20101056585
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權日2010年11月30日
發(fā)明者伏潛, 劉子源, 婁保東, 尚于杰, 張峰, 楊志勇 申請人:河海大學