一种生态水下观测机器人

技术领域

本发明涉及机器人，更具体的说是一种生态水下观测机器人。

背景技术

例如公开号位CN205652313U一种海洋环境生态修复水下观测机器人，浮体设置于框架上方，与框架贴合，用于保持机器人姿态平衡；AMR微控制器置于框架内部，并通过脐带缆连接水面接收控制终端，多参数传感器固定于框架上，且连接AMR微控制器，将采集到的数据发送到AMR微控制器；视频观测模块固定于框架前端，且连接AMR微控制器，用于采集视频图像后发送到AMR微控制器；LED灯固定于浮体上，且与视频观测模块同侧，用于照明；自行履带模块设置于框架下端，且连接AMR微控制器。该实用新型在翻越和爬坡过程中机器人本身保持稳定，不会失去平衡而翻倒；节省了电缆的数量，从而实现一个8芯揽上的数据和供电的传输，解决了水下ROV的线缆粗与多的问题，在海水中可免于高盐度腐蚀。但该机器人不便于在湿地环境下进行观测。

发明内容

本发明的目的是提供一种生态水下观测机器人，可以在湿地环境下观测。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种生态水下观测机器人，包括水上部分和水下部分，所述水上部分能够接收水下部分，所述水下部分能够与水上部分分离，所述水上部分包括浮板、轴Ⅱ、拨叶和弧形脚，浮板镜像对称设置，每个浮板中部的上侧转动连接轴Ⅱ，每个轴Ⅱ上周向均匀固接多个拨叶，每个拨叶的外端固接一个弧形脚，每个浮板的中部设有方口，所述方口用于拨叶和弧形脚绕轴Ⅱ的轴线转动至浮板的下方。

所述水上部分还包括机体Ⅰ、轴Ⅰ、带轮Ⅰ、弯折架和带轮Ⅱ，机体Ⅰ设置在两个浮板上方的中部，机体Ⅰ的左右两端均固接一个轴Ⅰ，两个轴Ⅰ的外端均固接一个带轮Ⅰ，两个轴Ⅱ的内端均固接一个带轮Ⅱ，两个带轮Ⅰ分别与两个带轮Ⅱ通过皮带传动连接，机体Ⅰ内设有两个电机Ⅰ，所述两个电机Ⅰ分别驱动两个轴Ⅰ实现转动，机体Ⅰ通过弯折架与浮板固接。

所述水下部分包括机体Ⅱ、气囊、导气管、电动推杆Ⅱ、活塞、肢体、菱形脚和螺旋叶，机体Ⅱ内的左右两侧分别设有容腔Ⅰ和容腔Ⅱ，气囊安装在容腔Ⅱ内，气囊为柔性材料且能够随内部气压改变而改变自身体积的大小，气囊通过导气管与容腔Ⅰ连通，电动推杆Ⅱ安装在容腔Ⅰ内，活塞固接在电动推杆Ⅱ的活动端，活塞滑动连接在容腔Ⅰ内，容腔Ⅰ内设有交换口，所述交换口位于活塞的左侧，电动推杆Ⅱ位于活塞的右侧，机体Ⅱ左右两端的前后两端均转动连接一个肢体，每个肢体均通过一个电机Ⅱ驱动实现转动，所述电机Ⅱ安装在机体Ⅱ内，每个肢体的外端固接一个菱形脚，螺旋叶设置在机体Ⅱ的右侧，螺旋叶通过电机Ⅲ驱动实现转动，所述电机Ⅲ安装在机体Ⅱ内。

所述水下部分还包括塞柱、方杆、连接块和下接架，塞柱的上下两端均固接一个方杆，两个方杆分别滑动连接在连接块和下接架上，连接块固接在容腔Ⅰ内，下接架固接在机体Ⅱ的下端，塞柱滑动连接在所述开口内。

所述浮板的左右两端均朝外侧向上延伸。

所述水上部分还包括电动推杆Ⅰ、电机Ⅰ、水平板和三折架，电动推杆Ⅰ的活动端固接电机Ⅰ，电机Ⅰ的输出轴固接水平板，水平板的下端固接阵列设置的三折架，机体Ⅱ能够搭在所述三折架上，电动推杆Ⅰ安装在机体Ⅰ上，电动推杆Ⅰ的活动端由上至下穿过机体Ⅰ。

该生态水下观测机器人还包括透明外壳，透明外壳固接在机体Ⅰ的下端，透明外壳能够罩住所述水下部分。

该生态水下观测机器人还包括电动推杆Ⅲ、电机Ⅱ、收集箱和刀刃，所述电动推杆Ⅲ的活动端固接电机Ⅱ，电机Ⅱ的输出轴周向均匀固接三个收集箱，每个收集箱的开口处固接两个上下对称设置的刀刃，电动推杆Ⅲ固接在机体Ⅰ的左端，电动推杆Ⅲ的活动端由上至下穿过机体Ⅰ。

所述收集箱的内端设有走水孔。

所述透明外壳的材质为亚克力。

本发明一种生态水下观测机器人的有益效果为：

调节三折架的高度或朝向，便于将水下部分投入到水中或接收机体Ⅱ，进而降低对接收精度的要求。菱形脚优选为空心的塑料，具有一定浮力，当位于左侧的菱形脚逆时针转动朝下，机体Ⅱ的重心位于整体的左侧，进而左侧先行下降便于位于左侧的菱形脚扎入湿地底部进行固定。利用垂直后的菱形脚下窄上宽的结构便于与泥土脱离，且此时螺旋叶倾斜，可直接启动螺旋叶提供推力使菱形脚脱离湿地底部，随后使垂直的菱形脚复位变为水平提供浮力，活塞向左运动排水快速使所述水下部分上升，随后改变水上部分的位置使机体Ⅱ位于三折架的上方以便于回收，因释放时的位置也是回收时的位置，进而水上部分进行调节回收时进行直线运动即可。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明一种生态水下观测机器人的整体结构示意图；

图2是本发明的部分结构示意图一；

图3是本发明的部分结构示意图二；

图4是本发明的部分结构示意图三；

图5是本发明的部分结构示意图四；

图6是本发明的部分结构示意图五；

图7是本发明的部分结构示意图六；

图8是本发明的部分结构示意图七。

图中：机体Ⅰ1；轴Ⅰ101；带轮Ⅰ102；弯折架103；透明外壳104；浮板2；轴Ⅱ201；带轮Ⅱ202；拨叶203；弧形脚204；电动推杆Ⅰ3；电机Ⅰ301；水平板302；三折架303；机体Ⅱ4；气囊401；导气管402；电动推杆Ⅱ403；活塞404；肢体405；菱形脚406；螺旋叶407；塞柱5；方杆501；连接块502；下接架503；电动推杆Ⅲ6；电机Ⅱ601；收集箱602；刀刃603。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式一：

如图所示，一种生态水下观测机器人，包括水上部分和水下部分，所述水上部分能够接收水下部分，所述水下部分能够与水上部分分离，所述水上部分包括浮板2、轴Ⅱ201、拨叶203和弧形脚204，浮板2镜像对称设置，每个浮板2中部的上侧转动连接轴Ⅱ201，每个轴Ⅱ201上周向均匀固接多个拨叶203，每个拨叶203的外端固接一个弧形脚204，每个浮板2的中部设有方口，所述方口用于拨叶203和弧形脚204绕轴Ⅱ201的轴线转动至浮板2的下方。利用拨叶203的转动驱动水上部分在水面上行进，在湿地环境下行进时遇到湿地植物时，利用浮板2临时经过湿地植物，弧形脚204便于在湿地植物上行进且降低对湿地植物的损坏。到达指定观测位置时，使水下部分与水上部分分离，水下部分上安装有录像设备已进行观察记录。

具体实施方式二：

如图所示，所述水上部分还包括机体Ⅰ1、轴Ⅰ101、带轮Ⅰ102、弯折架103和带轮Ⅱ202，机体Ⅰ1设置在两个浮板2上方的中部，机体Ⅰ1的左右两端均固接一个轴Ⅰ101，两个轴Ⅰ101的外端均固接一个带轮Ⅰ102，两个轴Ⅱ201的内端均固接一个带轮Ⅱ202，两个带轮Ⅰ102分别与两个带轮Ⅱ202通过皮带传动连接，机体Ⅰ1内设有两个电机Ⅰ，所述两个电机Ⅰ分别驱动两个轴Ⅰ101实现转动，机体Ⅰ1通过弯折架103与浮板2固接。利用两个电机Ⅰ分别驱动，进而使位于两侧的拨叶203转速不同实现转弯，机体Ⅰ1位于水上主要搭载电子器件和其他支持，如GPS定位系统、蓄电池、对水下部分的充电设备和电动机等。启动电机Ⅰ，电机Ⅰ的输出轴带动轴Ⅰ101转动，轴Ⅰ101带动带轮Ⅰ102转动，带轮Ⅰ102带动带轮Ⅱ202转动，带轮Ⅱ202带动拨叶203转动。

具体实施方式三：

如图所示，所述水下部分包括机体Ⅱ4、气囊401、导气管402、电动推杆Ⅱ403、活塞404、肢体405、菱形脚406和螺旋叶407，机体Ⅱ4内的左右两侧分别设有容腔Ⅰ和容腔Ⅱ，气囊401安装在容腔Ⅱ内，气囊401为柔性材料且能够随内部气压改变而改变自身体积的大小，气囊401通过导气管402与容腔Ⅰ连通，电动推杆Ⅱ403安装在容腔Ⅰ内，活塞404固接在电动推杆Ⅱ403的活动端，活塞404滑动连接在容腔Ⅰ内，容腔Ⅰ内设有交换口，所述交换口位于活塞404的左侧，电动推杆Ⅱ403位于活塞404的右侧，机体Ⅱ4左右两端的前后两端均转动连接一个肢体405，每个肢体405均通过一个电机Ⅱ驱动实现转动，所述电机Ⅱ安装在机体Ⅱ4内，每个肢体405的外端固接一个菱形脚406，螺旋叶407设置在机体Ⅱ4的右侧，螺旋叶407通过电机Ⅲ驱动实现转动，所述电机Ⅲ安装在机体Ⅱ4内。容腔Ⅰ内且活塞404的左侧为液体，相对的右侧为气体，启动电动推杆Ⅱ403带动活塞404左右运动，当活塞404向左运动，容腔Ⅰ内且位于活塞404的右侧空间增大吸入气体，进而气囊401体积减小，活塞404左侧的液体通过所述开口排出，进而便于漂浮在水面上。当活塞404向右侧运动，容腔Ⅰ内气体被挤回气囊401，气囊401的体积增加，当机体Ⅱ4在水上时将会通过所述交换口吸取水，此时机体Ⅱ4内水增加便于下潜至指定位置进行记录。

具体实施方式四：

如图所示，所述水下部分还包括塞柱5、方杆501、连接块502和下接架503，塞柱5的上下两端均固接一个方杆501，两个方杆501分别滑动连接在连接块502和下接架503上，连接块502固接在容腔Ⅰ内，下接架503固接在机体Ⅱ4的下端，塞柱5滑动连接在所述开口内。塞柱5防止杂物进入机体Ⅱ4内。

具体实施方式五：

如图所示，所述浮板2的左右两端均朝外侧向上延伸以便于浮板2经过湿地植物。

具体实施方式六：

如图所示，所述水上部分还包括电动推杆Ⅰ3、电机Ⅰ301、水平板302和三折架303，电动推杆Ⅰ3的活动端固接电机Ⅰ301，电机Ⅰ301的输出轴固接水平板302，水平板302的下端固接阵列设置的三折架303，机体Ⅱ4能够搭在所述三折架303上，电动推杆Ⅰ3安装在机体Ⅰ1上，电动推杆Ⅰ3的活动端由上至下穿过机体Ⅰ1。启动电动推杆Ⅰ3调节三折架303的高度，进而便于将水下部分投入到水中，随后水下部分利用螺旋叶407与三折架303分离。或利用三折架303下降到水中准备接收机体Ⅱ4，启动电机Ⅰ301改变多个三折架303构成产生的开口方向，进而改变释放时或接收时的方向。回收时无需精准调节机体Ⅱ4的位置。释放后，使位于左侧的两个肢体405逆时针转动由水平变为垂直，使活塞404向右运动，进而水下部分下潜，下潜后位于左侧的菱形脚406优先扎在湿地底部，位于右侧的菱形脚406随后略微扎入湿地底部，此时机体Ⅱ4左高右低，自动完成固定，这是由于菱形脚406优选为空心的塑料，具有一定浮力，当位于左侧的菱形脚406逆时针转动朝下，机体Ⅱ4的重心位于整体的左侧，进而左侧先行下降便于位于左侧的菱形脚406扎入湿地底部。利用垂直后的菱形脚406下窄上宽的结构便于与泥土脱离，且此时螺旋叶407倾斜，可直接启动螺旋叶407提供推力使菱形脚406脱离湿地底部，随后使垂直的菱形脚406复位变为水平提供浮力，活塞404向左运动排水快速使所述水下部分上升，随后改变水上部分的位置使机体Ⅱ4位于三折架303的上方以便于回收，因释放时的位置也是回收时的位置，进而水上部分进行调节回收时进行直线运动即可。

具体实施方式七：

如图所示，该生态水下观测机器人还包括透明外壳104，透明外壳104固接在机体Ⅰ1的下端，透明外壳104能够罩住所述水下部分。透明外壳104保护回收的水下部分在水上部分行进时，不受湿地植物或风浪的影响。

具体实施方式八：

如图所示，该生态水下观测机器人还包括电动推杆Ⅲ6、电机Ⅱ601、收集箱602和刀刃603，所述电动推杆Ⅲ6的活动端固接电机Ⅱ601，电机Ⅱ601的输出轴周向均匀固接三个收集箱602，每个收集箱602的开口处固接两个上下对称设置的刀刃603，电动推杆Ⅲ6固接在机体Ⅰ1的左端，电动推杆Ⅲ6的活动端由上至下穿过机体Ⅰ1。当湿地植物无法使水下部分下降时利用电动推杆Ⅲ6调节刀刃603的高度，启动电机Ⅱ601带动刀刃603转动对湿地植物进行割除，因定点投放进行局部的在释放位置割除即可，收集箱602可收集该植物碎片进行取样。

具体实施方式九：

如图所示，所述收集箱602的内端设有走水孔。走水孔便于刀刃603在水面下进行切割时收集样本，因走水孔排水，样本随水流附着在收集箱602内壁。

具体实施方式十：

如图所示，所述透明外壳104的材质为亚克力。

本发明的一种生态水下观测机器人，其工作原理为：

利用拨叶203的转动驱动水上部分在水面上行进，在湿地环境下行进时遇到湿地植物时，利用浮板2临时经过湿地植物，弧形脚204便于在湿地植物上行进且降低对湿地植物的损坏。到达指定观测位置时，使水下部分与水上部分分离，水下部分上安装有录像设备已进行观察记录。利用两个电机Ⅰ分别驱动，进而使位于两侧的拨叶203转速不同实现转弯，机体Ⅰ1位于水上主要搭载电子器件和其他支持，如GPS定位系统、蓄电池、对水下部分的充电设备和电动机等。启动电机Ⅰ，电机Ⅰ的输出轴带动轴Ⅰ101转动，轴Ⅰ101带动带轮Ⅰ102转动，带轮Ⅰ102带动带轮Ⅱ202转动，带轮Ⅱ202带动拨叶203转动。容腔Ⅰ内且活塞404的左侧为液体，相对的右侧为气体，启动电动推杆Ⅱ403带动活塞404左右运动，当活塞404向左运动，容腔Ⅰ内且位于活塞404的右侧空间增大吸入气体，进而气囊401体积减小，活塞404左侧的液体通过所述开口排出，进而便于漂浮在水面上。当活塞404向右侧运动，容腔Ⅰ内气体被挤回气囊401，气囊401的体积增加，当机体Ⅱ4在水上时将会通过所述交换口吸取水，此时机体Ⅱ4内水增加便于下潜至指定位置进行记录。塞柱5防止杂物进入机体Ⅱ4内。浮板2的左右两端均朝外侧向上延伸以便于浮板2经过湿地植物。启动电动推杆Ⅰ3调节三折架303的高度，进而便于将水下部分投入到水中，随后水下部分利用螺旋叶407与三折架303分离。或利用三折架303下降到水中准备接收机体Ⅱ4，启动电机Ⅰ301改变多个三折架303构成产生的开口方向，进而改变释放时或接收时的方向。回收时无需精准调节机体Ⅱ4的位置。释放后，使位于左侧的两个肢体405逆时针转动由水平变为垂直，使活塞404向右运动，进而水下部分下潜，下潜后位于左侧的菱形脚406优先扎在湿地底部，位于右侧的菱形脚406随后略微扎入湿地底部，此时机体Ⅱ4左高右低，自动完成固定，这是由于菱形脚406优选为空心的塑料，具有一定浮力，当位于左侧的菱形脚406逆时针转动朝下，机体Ⅱ4的重心位于整体的左侧，进而左侧先行下降便于位于左侧的菱形脚406扎入湿地底部。利用垂直后的菱形脚406下窄上宽的结构便于与泥土脱离，且此时螺旋叶407倾斜，可直接启动螺旋叶407提供推力使菱形脚406脱离湿地底部，随后使垂直的菱形脚406复位变为水平提供浮力，活塞404向左运动排水快速使所述水下部分上升，随后改变水上部分的位置使机体Ⅱ4位于三折架303的上方以便于回收，因释放时的位置也是回收时的位置，进而水上部分进行调节回收时进行直线运动即可。透明外壳104保护回收的水下部分在水上部分行进时，不受湿地植物或风浪的影响。当湿地植物无法使水下部分下降时利用电动推杆Ⅲ6调节刀刃603的高度，启动电机Ⅱ601带动刀刃603转动对湿地植物进行割除，因定点投放进行局部的在释放位置割除即可，收集箱602可收集该植物碎片进行取样。走水孔便于刀刃603在水面下进行切割时收集样本，因走水孔排水，样本随水流附着在收集箱602内壁。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。