本發(fā)明涉及一種水下機(jī)器人，具體為一種太陽(yáng)能充電的智能仿生機(jī)器魚(yú)。

背景技術(shù)：

目前智能仿生機(jī)器魚(yú)的研究以及開(kāi)發(fā)在智能機(jī)器人行業(yè)具有較高的應(yīng)用前景，水下智能作業(yè)已經(jīng)成為未來(lái)智能機(jī)器人的發(fā)展方向。目前市場(chǎng)上大多數(shù)水下機(jī)器人采用電源直接充電模式，沒(méi)有其他的充電模式，會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人水下作業(yè)失去動(dòng)力時(shí)，無(wú)法收回的致命弊端。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種能持續(xù)提供動(dòng)力的太陽(yáng)能充電智能仿生機(jī)器魚(yú)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種太陽(yáng)能充電的智能仿生機(jī)器魚(yú)，包括魚(yú)頭、魚(yú)身和魚(yú)尾，所述魚(yú)頭和魚(yú)身集成為一體，所述魚(yú)尾通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與魚(yú)身連接；

所述魚(yú)身上部后方留有三個(gè)小圓孔，分別是充電孔、天線孔和動(dòng)力輸出孔；

所述魚(yú)身上部開(kāi)有方孔，用于對(duì)魚(yú)身內(nèi)部零件進(jìn)行裝配；所述方孔四周設(shè)有一凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)置橡膠密封圈，保持方孔與方蓋形成良好的水密性；所述方蓋用螺絲緊固在魚(yú)身上；

所述魚(yú)身內(nèi)部設(shè)置驅(qū)動(dòng)舵機(jī)、配重塊、核心控制板和鋰電池；魚(yú)身的頂部設(shè)置太陽(yáng)能充電板；魚(yú)身下部設(shè)置智能傳感器。

所述魚(yú)頭前部設(shè)置智能攝像頭；魚(yú)頭上部設(shè)置避碰傳感器；魚(yú)頭下部設(shè)置壓力傳感器；所述動(dòng)力輸出孔中安裝u型軸，u型軸的一端連接驅(qū)動(dòng)舵機(jī)、另一端連接魚(yú)尾；所述動(dòng)力輸出孔處設(shè)置機(jī)械軸封用于實(shí)現(xiàn)u型軸與魚(yú)身之間的密封；

所述的天線孔處安裝天線接口和天線；

所述的核心控制板構(gòu)成控制系統(tǒng)，其上集成一款單片機(jī)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理，進(jìn)而協(xié)調(diào)機(jī)器魚(yú)各個(gè)部分有序工作；

所述的驅(qū)動(dòng)舵機(jī)和u型軸構(gòu)成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；

所述的避碰傳感器、壓力傳感器和智能傳感器構(gòu)成智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述的智能傳感器集成溫度傳感器、ph值傳感器和溶解氧傳感器；

所述的智能攝像頭與儲(chǔ)存攝像信息的sd存儲(chǔ)卡構(gòu)成智能拍攝系統(tǒng)；

所述的天線與天線接口以及核心控制板上的通信模塊構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)；當(dāng)機(jī)器魚(yú)巡航在淺水處時(shí)，天線從天線接口處升出水面，實(shí)現(xiàn)數(shù)條機(jī)器魚(yú)之間以及機(jī)器魚(yú)與上位機(jī)之間互相傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信、互相通信；

所述的鋰電池、蓄能電池、太陽(yáng)能充電板和智能充電裝置構(gòu)成自供能系統(tǒng)，所述的智能充電裝置實(shí)現(xiàn)以下功能：

采集鋰電池電壓信號(hào)來(lái)感知剩余電量；

在鋰電池電壓下降到電壓下限值時(shí)，自動(dòng)激活太陽(yáng)能充電程序，機(jī)器魚(yú)上浮至水面，通過(guò)太陽(yáng)能給鋰電池充電；當(dāng)電壓充到鋰電池最高電壓時(shí)，機(jī)器魚(yú)停止充電重新返回水下工作。

進(jìn)一步地，所述的傳動(dòng)系統(tǒng)、智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、智能拍攝系統(tǒng)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)以及自供能系統(tǒng)都封裝成模塊形式，并預(yù)留出相應(yīng)接口，方便組裝。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明通過(guò)在機(jī)器魚(yú)表面加裝太陽(yáng)能充電板并在內(nèi)部配置智能充電裝置，提升了機(jī)器魚(yú)續(xù)航力。通過(guò)機(jī)器魚(yú)外部攜帶攝像頭和傳感器分別實(shí)現(xiàn)智能拍攝和智能監(jiān)測(cè)功能。通過(guò)加裝實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)并配置天線，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器魚(yú)與機(jī)器魚(yú)之間以及機(jī)器魚(yú)與上位機(jī)之間的通信。其中數(shù)條機(jī)器魚(yú)一起巡航時(shí)，互相之間能夠通信，彼此通過(guò)分享自己采集的信號(hào)，確定是否需要對(duì)方幫忙。

2、本發(fā)明的蓄能電池不僅使太陽(yáng)能充電電路電壓更穩(wěn)定，同時(shí)也減少對(duì)鋰電池的損害小。而且也能一直收集太陽(yáng)能，可以使鋰電池充電時(shí)間縮短。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的外部示意圖。

圖2為本發(fā)明的內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明的硬件控制框圖。

圖4為本發(fā)明的自供能電路電路原理圖。

圖中：1、魚(yú)頭，2、魚(yú)身，3、魚(yú)尾，4、智能攝像頭，5、u型軸，6、壓力傳感器，7、智能傳感器，8、驅(qū)動(dòng)舵機(jī)，9、配重塊，10、太陽(yáng)能充電板，11、核心控制板，12、鋰電池，13、天線接口，14、避碰傳感器。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1-3所示，一種太陽(yáng)能充電的智能仿生機(jī)器魚(yú)，包括魚(yú)頭1、魚(yú)身2和魚(yú)尾3，所述魚(yú)頭1和魚(yú)身2集成為一體，所述魚(yú)尾3通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與魚(yú)身2連接；

所述魚(yú)身2上部后方留有三個(gè)小圓孔，分別是充電孔、天線孔和動(dòng)力輸出孔；

所述魚(yú)身2上部開(kāi)有方孔，用于對(duì)魚(yú)身2內(nèi)部零件進(jìn)行裝配；所述方孔四周設(shè)有一凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)置橡膠密封圈，保持方孔與方蓋形成良好的水密性；所述方蓋用螺絲緊固在魚(yú)身2上；

所述魚(yú)身2內(nèi)部設(shè)置驅(qū)動(dòng)舵機(jī)8、配重塊9、核心控制板11和鋰電池12；魚(yú)身2的頂部設(shè)置太陽(yáng)能充電板10；魚(yú)身2下部設(shè)置智能傳感器7。

所述魚(yú)頭1前部設(shè)置智能攝像頭4；魚(yú)頭1上部設(shè)置避碰傳感器14；魚(yú)頭1下部設(shè)置壓力傳感器6；所述動(dòng)力輸出孔中安裝u型軸5，u型軸5的一端連接驅(qū)動(dòng)舵機(jī)8、另一端連接魚(yú)尾3；所述動(dòng)力輸出孔處設(shè)置機(jī)械軸封用于實(shí)現(xiàn)u型軸5與魚(yú)身2之間的密封；

所述的天線孔處安裝天線接口13和天線；

所述的核心控制板11構(gòu)成控制系統(tǒng)，其上集成一款單片機(jī)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理，進(jìn)而協(xié)調(diào)機(jī)器魚(yú)各個(gè)部分有序工作；

所述的驅(qū)動(dòng)舵機(jī)8和u型軸5構(gòu)成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；

所述的避碰傳感器14、壓力傳感器6和智能傳感器7構(gòu)成智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述的智能傳感器7集成溫度傳感器、ph值傳感器和溶解氧傳感器；

所述的智能攝像頭4與儲(chǔ)存攝像信息的sd存儲(chǔ)卡構(gòu)成智能拍攝系統(tǒng)；

所述的天線與天線接口13以及核心控制板11上的通信模塊構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)；當(dāng)機(jī)器魚(yú)巡航在淺水處時(shí)，天線從天線接口13處升出水面，實(shí)現(xiàn)數(shù)條機(jī)器魚(yú)之間以及機(jī)器魚(yú)與上位機(jī)之間互相傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信、互相通信；

所述的鋰電池12、蓄能電池、太陽(yáng)能充電板10和智能充電裝置構(gòu)成自供能系統(tǒng)，所述的智能充電裝置實(shí)現(xiàn)以下功能：

采集鋰電池12電壓信號(hào)來(lái)感知剩余電量；

在鋰電池12電壓下降到電壓下限值時(shí)，自動(dòng)激活太陽(yáng)能充電程序，機(jī)器魚(yú)上浮至水面，通過(guò)太陽(yáng)能給鋰電池12充電；當(dāng)電壓充到鋰電池12最高電壓時(shí)，機(jī)器魚(yú)停止充電重新返回水下工作。

進(jìn)一步地，所述的傳動(dòng)系統(tǒng)、智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、智能拍攝系統(tǒng)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)以及自供能系統(tǒng)都封裝成模塊形式，并預(yù)留出相應(yīng)接口，方便組裝。

如圖4所示，本發(fā)明有兩種工作模式，巡航模式和充電模式。巡航模式下太陽(yáng)能充電板一直給蓄能電池充電，繼電器作為三極管集電極負(fù)載接在電路中。巡航時(shí)單片機(jī)的一個(gè)io口通過(guò)電阻r1給npn型三極管q1的基極輸入低電平，三極管處于截至狀態(tài)，繼電器rl1不工作，太陽(yáng)能充電板10和蓄能電池不對(duì)鋰電池12充電。同時(shí)，單片機(jī)的另一個(gè)io口給npn型三極管q2基極高電平信號(hào)，q2導(dǎo)通，繼電器rl2吸合，鋰電池12給負(fù)載供電，機(jī)器魚(yú)處于巡航狀態(tài)。

當(dāng)鋰電池12耗電逐漸增加時(shí)，鋰電池12兩端電壓下降。adc0809定時(shí)采集鋰電池12電壓傳遞給單片機(jī)，當(dāng)達(dá)到下限值時(shí)，控制三極管q1的io口由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，控制q2的io口由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖健Ｈ龢O管q1導(dǎo)通，q2截至。此時(shí)繼電器rl1吸合，太陽(yáng)能充電電路導(dǎo)通，繼電器rl2不工作，負(fù)載電路斷開(kāi)。充電時(shí)太陽(yáng)能充電板10和蓄能電池通過(guò)充電ic芯片bq24200給鋰電池12充電。由于bq24200有較寬的充電電壓，所以太陽(yáng)能充電板10兩端電壓隨光照強(qiáng)度的變化對(duì)充電影響并不大。當(dāng)鋰電池12電壓達(dá)到上限值時(shí)，控制三極管單片機(jī)的io口電平信號(hào)再次翻轉(zhuǎn)，機(jī)器魚(yú)重新進(jìn)入續(xù)航狀態(tài)。在岸上時(shí)，機(jī)器魚(yú)可以通過(guò)5v充電口直接對(duì)鋰電池12充電。

本發(fā)明不局限于本實(shí)施例，任何在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)的等同構(gòu)思或者改變，均列為本發(fā)明的保護(hù)范圍。