本實用新型涉及水下避障裝置，具體涉及一種用于仿生機器的水下避障裝置。

背景技術：

仿生機器是目前機器人研究領域的前沿，機器人合理避開障礙物是衡量機器人智能化的一個重要指標，特別是在水下機器人領域。以往的設計中多采用過碰撞開關的方式實現障礙物檢測，或采用過紅外測距式，超聲波測距式方法實現障礙物檢測，但這些方法都不理想。碰撞開關式檢測屬于接觸型檢測，只有仿生機器頭部或者身體的中部碰撞到障礙物后，碰撞開關接觸，檢測到碰撞信號才開始執(zhí)行避障動作，屬于接觸式障礙，而實際應用中往往需要提前判斷障礙物，做出相應的動作，以便提前避開障礙物。紅外測距和超聲波測距式雖然是非接觸型方式，也能提前檢測到障礙物，但紅外和超聲波發(fā)射時在水中容易衰減，影響信號的正常收發(fā)，檢測的可靠性低。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于克服現有技術存在的以上問題，提供一種用于仿生機器的水下避障裝置，本實用新型響應速度快，靈活性好，能到達良好的避障效果。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本實用新型通過以下技術方案實現：

一種用于仿生機器的水下避障裝置，包括避障控制器、距離檢測器、轉向裝置，所述的避障控制器與距離檢測器、轉向裝置連接；所述的距離檢測器檢測水平平面內距離值并反饋給所述的避障控制器，所述的避障控制器根據距離值判斷并控制轉向裝置轉向。

進一步的，還包括輔助轉向裝置，其特征在于：所述的輔助轉向裝置包括仿生魚鰭，所述的仿生魚鰭數量為4個，所述的仿生魚鰭對稱布局。

進一步的，所述的距離檢測器為聲吶傳感器或超聲波傳感器或紅外線傳感器。

進一步的，所述的聲吶傳感器的數量為2個以上。

進一步的，仿生機器設有頭部、尾部、骨架；所述的頭部設有下顎；兩個所述的聲吶傳感器分別安裝于下顎底面兩側。

進一步的，所述的仿生機器頭部內還設有開合機構，所述的開合機構內設有壓力傳感器；所述的壓力傳感器與所述的避障控制器連接。

進一步的，所述的轉向裝置包括轉向舵機、轉向導線，所述的轉向舵機安裝與骨架上，所述的舵機包括電機、繞線輪安裝座、繞線輪，所述的轉向導線一端與繞線輪固定并纏繞與繞線輪上，所述的轉向導線另一端固定于骨架前部。

進一步的，所述的轉向裝置還包括導線輪，所述的導線輪包括出線導輪、過線導輪；所述的出線導輪安裝于轉向舵機出轉向導線位置的骨架上，所述的過線導輪安裝于非轉向舵機出轉向導線位置的骨架上。

進一步的，所述的水下避障裝置與仿生機器動力裝置連接，所述的仿生機器動力裝置包括動力舵機。

進一步的，所述的仿生機器動力裝置還包括動力導線、導線輪；所述的動力導線一端固定于動力舵機，另一端固定于骨架尾部；所述的導線輪包括出線導輪、過線導輪；所述的出線導輪安裝于動力舵機出動力導線位置的骨架上，所述的過線導輪安裝于非動力舵機出動力導線位置的骨架上。

本實用新型的有益效果是:本實用新型提供一種用于仿生機器的水下避障裝置，包括避障控制器、距離檢測器、轉向裝置，所述的避障控制器與距離檢測器、轉向裝置連接；所述的距離檢測器檢測水平平面內距離值并反饋給所述的避障控制器，所述的避障控制器根據距離值判斷并控制轉向裝置轉向。本實用新型響應速度快，靈活性好，能到達良好的避障效果，且設計巧妙，實用性強，便于推廣。

上述說明僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本實用新型的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。本實用新型的具體實施方式由以下實施例及其附圖詳細給出。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1是本實用新型的一種仿生機器的分解示意圖；

圖2是本實用新型的水下避障裝置結構示意圖；

圖3是本實用新型的一種仿生機器內部結構示意圖；

圖4是本實用新型的水下避障裝置的一種轉向舵機結構示意圖；

圖5是本實用新型的水下避障裝置的一種導線輪結構示意圖；

圖6是本實用新型的水下避障裝置轉向示意圖；

圖中標號：仿生機器1、頭部2、尾部3、仿生魚鰭4、骨架5、轉向舵機6、魚鰭舵機7、下顎21、距離檢測器22、檢測局域23、魚鰭骨架41、動力舵機60、繞線輪安裝座61、繞線輪62、出線導輪81、過線導輪82、轉向導線9。

具體實施方式

下面將參考附圖并結合實施例，來詳細說明本實用新型。

參照圖1-6所示，一種用于仿生機器的水下避障裝置，包括避障控制器、距離檢測器、轉向裝置，其特征在于：所述的避障控制器與距離檢測器、轉向裝置連接；所述的距離檢測器檢測水平平面內距離值并反饋給所述的避障控制器，所述的避障控制器根據距離值判斷并控制轉向裝置轉向。

如圖1所示，仿生機器1設有頭部2、尾部3、骨架5；所述的頭部2設有下顎21；還包括輔助轉向裝置，輔助轉向裝置包括仿生魚鰭4，所述的仿生魚鰭4數量為4個，所述的仿生魚鰭4對稱布局。仿生魚鰭4內設有魚鰭骨架41，魚鰭骨架41與魚鰭舵機7連接。

所述的距離檢測器22為聲吶傳感器或超聲波傳感器或紅外線傳感器。優(yōu)選地，聲吶傳感器的數量為2個以上，如圖2所示，兩個所述的聲吶傳感器分別安裝于下顎21底面兩側。

所述的仿生機器頭部11內還設有開合機構，所述的開合機構內設有壓力傳感器。一種優(yōu)選方案為，壓力傳感器設于開合機構的牙齒內，開合機構閉合時壓力傳感器感受不到壓力變化，當開合機構咬住物體時，壓力傳感器感受到壓力變化，反饋給避障控制器，避障控制器控制開合機構打開，松開物體，以免影響避障裝置工作。

如圖3、圖4、圖6所示，轉向裝置包括轉向舵機6、轉向導線9，所述的轉向舵機6安裝與骨架5上，所述的舵機6包括電機、繞線輪安裝座61、繞線輪62，所述的轉向導線9一端與繞線輪62固定并纏繞與繞線輪62上，所述的轉向導線9另一端固定于骨架5前部。組裝所述繞線輪62時，一轉向導線9穿過線孔，可減小所述轉向導線9的磨損。使用所述繞線輪62時，當轉向舵機6轉軸帶動所述繞線輪62旋轉時，一側旋入拉緊，一側旋出處于松弛狀態(tài)，使仿生機器轉彎，實現魚身的左右擺動，效果逼真。

如圖5所示，所述的轉向裝置還包括導線輪，所述的導線輪包括出線導輪81、過線導輪82；所述的出線導輪81安裝于轉向舵機6出轉向導線9位置的骨架5上，所述的過線導輪82安裝于非轉向舵機6出轉向導線9位置的骨架5上。

所述的水下避障裝置與仿生機器動力裝置連接，所述的仿生機器動力裝置包括動力舵60。所述的仿生機器動力裝置還包括動力導線、導線輪；所述的動力導線一端固定于動力舵機60，另一端固定于骨架5尾部；所述的導線輪包括出線導輪81、過線導輪82；所述的出線導輪81安裝于動力舵機60出動力導線位置的骨架5上，所述的過線導輪82安裝于非動力舵機60出動力導線位置的骨架5上。如圖3所示，仿生機器1中部，尾部各設有一動力舵機60，動力舵機60轉軸帶動所述繞線輪62旋轉時，一側旋入拉緊，一側旋出處于松弛狀態(tài)，使仿生機器尾部擺動，實現仿生機器前進，效果逼真。

如圖2所示，聲吶傳感器是一種專門應用在水中測距用的傳感器，聲吶信號在水中傳播不容易衰減，信號的穩(wěn)定性好。兩個聲吶傳感器安裝在下顎21的下方，兩個聲吶的夾角約20度，形成兩個檢測區(qū)域23，分別用來檢測左前方和右前方的距離變化。仿真機器游動時，避障控制器間歇式控制聲吶傳感器發(fā)射聲吶信號，并實時接收聲吶的返回信號，優(yōu)選地，發(fā)射聲吶信號發(fā)射間隔設為10hz-50hz，通過計算聲吶發(fā)射后接收的時間差和聲吶在水中的傳輸速度，即可算出仿真機器1和障礙物之間的距離，聲吶從發(fā)射到收到反射信號這段時間就是聲吶一個來回的時間，這個時間與聲吶在水中傳輸速度的乘積結果除以2就是實際的距離值。避障控制器實時判斷距離的變化，提前控制仿真機器1的左轉或者右轉，實現避開障礙物的功能。

兩側距離比較后，左側距離值小，比較左側距離值與警戒距離值2m；左側距離值小于等于警戒距離值2m，轉向舵機6向右旋轉；左側距離值大于警戒距離值2m，轉向舵機6不工作；所述的兩側距離比較后，右側距離值小，比較右側距離值與警戒距離值2m；右側距離值小于等于警戒距離值2m，轉向舵機6向左旋轉；右側距離值大于警戒距離值2m，轉向舵機6不工作；所述的兩側距離比較后，所述的兩側距離相等，比較兩側距離值與警戒距離值2m；右側距離值小于等于警戒距離值2m，隨機旋轉方向，轉向舵機6按隨機旋轉方向旋轉；兩側距離值大于警戒距離值2m，轉向舵機6不工作。

本實用新型提供一種用于仿生機器的水下避障裝置，包括避障控制器、距離檢測器、轉向裝置，所述的避障控制器與距離檢測器、轉向裝置連接；所述的距離檢測器檢測水平平面內距離值并反饋給所述的避障控制器，所述的避障控制器根據距離值判斷并控制轉向裝置轉向。本實用新型響應速度快，靈活性好，能到達良好的避障效果，且設計巧妙，實用性強，便于推廣。

以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制；凡本行業(yè)的普通技術人員均可按說明書附圖所示和以上所述而順暢地實施本實用新型；但是,凡熟悉本專業(yè)的技術人員在不脫離本實用新型技術方案范圍內，利用以上所揭示的技術內容而做出的些許更動、修飾與演變的等同變化，均為本實用新型的等效實施例；同時,凡依據本實用新型的實質技術對以上實施例所作的任何等同變化的更動、修飾與演變等，均仍屬于本實用新型的技術方案的保護范圍之內。