本發(fā)明涉及仿生深水機器人，尤其涉及一種仿魚類側(cè)線功能的高穩(wěn)定性深水作業(yè)機器人。

背景技術(shù)：

1、隨著全球能源需求的不斷增長，為滿足人們生產(chǎn)生活需要，海洋油氣資源勘探開始向深水領(lǐng)域發(fā)展。而水下運載機器人在海洋資源勘探、開采管道維修、處理危險突發(fā)事故等方面起到了不可忽視的作用。

2、魚類側(cè)線是一種感測系統(tǒng)，位于魚類的身體兩側(cè)，能夠感知水流和壓力變化，幫助魚類感知周圍環(huán)境和捕食獵物?，F(xiàn)有深水作業(yè)機器人在作業(yè)過程中經(jīng)常會遇到流場感知滯后、行駛過程中機械臂阻力過大、失穩(wěn)容錯措施較少的問題。

3、例如：①外部海洋流場環(huán)境變化時間過短，導(dǎo)致的失穩(wěn)容錯措施失效；②深水作業(yè)機器人由于機械臂外露破壞整體流線型結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致整流罩減阻效果不佳；③外部流場變化超出推進器可調(diào)整范圍，導(dǎo)致的機器人劇烈振動。④作業(yè)過程中外部流場變化，導(dǎo)致機器人位移機械臂偏離作業(yè)位置。由于上述問題的影響，現(xiàn)階段深水機器人作業(yè)在海流等外因素影響下航行阻力大、穩(wěn)定性低、作業(yè)精度較低，難以滿足精細化作業(yè)的生產(chǎn)需要。因此減少深水作業(yè)機器人的外流場阻力，提高深水作業(yè)機器人作業(yè)穩(wěn)定性已成為深水作業(yè)機器人優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵科學(xué)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種仿魚類側(cè)線功能的高穩(wěn)定性深水作業(yè)機器人，旨在解決現(xiàn)有深水作業(yè)機器人在作業(yè)過程中經(jīng)常會遇到流場感知滯后、行駛過程中機械臂阻力過大、失穩(wěn)容錯措施較少的問題，導(dǎo)致深水機器人作業(yè)過程中下航行阻力大，穩(wěn)定性低，作業(yè)精度較低的技術(shù)問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的一種仿魚類側(cè)線功能的高穩(wěn)定性深水作業(yè)機器人，包括框架、整流罩、電源密封艙、浮力塊、芯片密封艙、推進系統(tǒng)、視覺攝像頭、多組感知系統(tǒng)和平衡系統(tǒng)，所述整流罩固定套設(shè)于所述框架的外部，所述浮力塊固定設(shè)置于所述框架的頂部，所述電源密封艙和所述芯片密封艙均固定設(shè)置于所述框架的內(nèi)部，所述視覺攝像頭設(shè)置于所述整流罩的前側(cè)，所述整流罩的兩側(cè)均設(shè)置有多組所述感知系統(tǒng)，所述平衡系統(tǒng)設(shè)置于所述框架內(nèi)，所述推進系統(tǒng)與所述框架連接；

3、所述感知系統(tǒng)包括柔性梁、兩個剛性梁、彈簧、壓力傳感器和底端固定梁，所述底端固定梁與所述整流罩連接，并位于所述整流罩的外側(cè)壁，兩根所述剛性梁均與所述底端固定梁連接，所述壓力傳感器與對應(yīng)的所述剛性梁連接，并位于所述剛性梁的內(nèi)側(cè)壁，所述彈簧的兩端分別與所述壓力傳感器和對應(yīng)的所述剛性梁連接。

4、其中，所述推進系統(tǒng)包括五個推進器，所述框架內(nèi)垂直設(shè)置有兩個所述推進器，所述整流罩的外側(cè)水平設(shè)置有兩個所述推進器，所述整流罩的后側(cè)垂直設(shè)置有一個所述推進器。

5、其中，所述平衡系統(tǒng)包括陀螺儀、第一配重塊、第二配重塊、絲桿和平衡殼體，所平衡殼體與所述框架固定連接，并位于所述框架內(nèi)，所述第一配重塊活動設(shè)置于所述平衡殼體內(nèi)，所述絲桿的兩端均與所述平衡殼體轉(zhuǎn)動連接，所述第二配重塊套設(shè)于所述絲桿的外部，并與所述絲桿螺紋配合，所述第二配重塊還與所述平衡殼體活動連接，所述陀螺儀與所述平衡殼體固定連接，并位于所述平衡殼體的外側(cè)壁。

6、其中，所述仿生深水作業(yè)機器人還包括兩組機械臂系統(tǒng)、兩個蓋板、兩個開關(guān)和兩組伸縮系統(tǒng)，兩個所述蓋板均與所述整流罩活動連接，并位于所述整流罩的外側(cè)，兩個所述開關(guān)均設(shè)置于所述整流罩的外側(cè)，并分別與對應(yīng)的所述蓋板連接，兩組所述機械臂系統(tǒng)均設(shè)置于所述框架內(nèi)，并分別位于對應(yīng)所述蓋板的后側(cè)，兩組所述伸縮系統(tǒng)均設(shè)置于所述框架內(nèi)，并分別與對應(yīng)的所述機械臂系統(tǒng)連接。

7、其中，所述機械臂系統(tǒng)包括固定基座、旋轉(zhuǎn)基座、機械臂大臂、機械臂小臂、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、機械手和連接件，所述固定基座與所述框架活動連接，所述旋轉(zhuǎn)基座轉(zhuǎn)動設(shè)置于所述固定基座內(nèi)，所述連接件與所述旋轉(zhuǎn)基座固定連接，所述機械臂大臂與所述連接件活動連接，所述機械臂小臂的兩端分別與所述機械臂大臂和所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)活動連接，所述機械手與所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)連接。

8、其中，所述伸縮系統(tǒng)包括液壓伸縮缸和防水框，所述防水框分別與所述整流罩和所述框架固定連接，所述液壓伸縮缸與所述框架固定連接，并位于所述框架內(nèi)，所述液壓伸縮缸的輸出端與所述固定基座連接。

9、本發(fā)明的一種仿魚類側(cè)線功能的高穩(wěn)定性深水作業(yè)機器人，所述框架分為上中下三層，所述整流罩固定在所述框架外部。所述浮力塊安裝在框架上層，所述芯片密封艙安裝在所述框架中層，所述芯片密封艙后方設(shè)置所述電源密封艙，所述電源密封艙后方設(shè)置所述平衡系統(tǒng)，所述整流罩中部、后部、尾部設(shè)置所述推進系統(tǒng)，所述推進系統(tǒng)可實現(xiàn)升沉運動和直航運動，反向差速可實現(xiàn)轉(zhuǎn)艏，所述整流罩前部設(shè)置所述視覺攝像頭，所述視覺攝像頭下方設(shè)置所述機械臂系統(tǒng)，用于輔助機器人作業(yè)，所述視覺攝像頭采用仿生魚類感知系統(tǒng)實時監(jiān)測外流場變化，所述機械臂系統(tǒng)通過所述伸縮系統(tǒng)，所述整流罩和所述伸縮系統(tǒng)能夠大大減少深水作業(yè)機器人行駛阻力，機器人行駛過程中外流場變化對所述柔性梁產(chǎn)生阻力作用，所述柔性梁在水動力作用下產(chǎn)生變形，所述剛性梁在所述柔性梁影響下產(chǎn)生變形，所述剛性梁變形壓迫所述彈簧對所述壓力傳感器產(chǎn)生壓力，通過監(jiān)測所述壓力傳感器壓力變化分析外流場變化，并將數(shù)據(jù)傳輸至所述芯片密封艙，所述平衡系統(tǒng)參照壓力變化數(shù)值通過所述芯片密封艙控制調(diào)整，改變機器人質(zhì)心，所述推進系統(tǒng)參照機器人質(zhì)心變化調(diào)整推力，保證機器人穩(wěn)定性，通過上述方式，實現(xiàn)了能夠保持深水機器人穩(wěn)定，大大提高了作業(yè)精度。

10、本發(fā)明在傳統(tǒng)深水作業(yè)rov機器人的基礎(chǔ)上添加感知系統(tǒng)，通過仿魚類側(cè)線功能實時檢測機器人外流場變化。其仿魚類側(cè)線功能能夠?qū)崟r感知外流場變化在外部環(huán)境變化時能夠提前啟動穩(wěn)定性容錯措施，提高機器人行駛、展開、作業(yè)的穩(wěn)定性，有效改善現(xiàn)有深水作業(yè)機器人在作業(yè)過程中的不足之處。相比于傳統(tǒng)深水作業(yè)機器人，本發(fā)明可以在更早的感知外界因素變化從而提前啟動機器人穩(wěn)定措施，大大提高機器人穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種仿魚類側(cè)線功能的高穩(wěn)定性深水作業(yè)機器人，其特征在于，

2.如權(quán)利要求1所述的一種仿魚類側(cè)線功能的高穩(wěn)定性深水作業(yè)機器人，其特征在于，

3.如權(quán)利要求2所述的一種仿魚類側(cè)線功能的高穩(wěn)定性深水作業(yè)機器人，其特征在于，

4.如權(quán)利要求1所述的一種仿魚類側(cè)線功能的高穩(wěn)定性深水作業(yè)機器人，其特征在于，

5.如權(quán)利要求4所述的一種仿魚類側(cè)線功能的高穩(wěn)定性深水作業(yè)機器人，其特征在于，

6.如權(quán)利要求5所述的一種仿魚類側(cè)線功能的高穩(wěn)定性深水作業(yè)機器人，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及仿生深水機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種仿魚類側(cè)線功能的高穩(wěn)定性深水作業(yè)機器人；包括框架、整流罩、電源密封艙、浮力塊、芯片密封艙、推進系統(tǒng)、視覺攝像頭、多組感知系統(tǒng)和平衡系統(tǒng)，整流罩固定套設(shè)于框架的外部，視覺攝像頭設(shè)置于整流罩的前側(cè)，整流罩的兩側(cè)均設(shè)置有多組感知系統(tǒng)，平衡系統(tǒng)設(shè)置于框架內(nèi)，推進系統(tǒng)與框架連接；感知系統(tǒng)包括柔性梁、兩個剛性梁、彈簧、壓力傳感器和底端固定梁，底端固定梁與整流罩連接，并位于整流罩的外側(cè)壁，兩根剛性梁均與底端固定梁連接，壓力傳感器與對應(yīng)的剛性梁連接，彈簧的兩端分別與壓力傳感器和對應(yīng)的剛性梁連接，實現(xiàn)了能夠保持深水機器人穩(wěn)定，大大提高了作業(yè)精度。

技術(shù)研發(fā)人員：郭曉強,呂俊霖,胡寧,戴黎明,趙麗濱,李欣業(yè),陳濤,柳軍
受保護的技術(shù)使用者：河北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6