一种多功能仿生机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及的是一种多功能仿生机器人。

背景技术

目前，机器人的工作日益丰富，随着人们对海洋环境的探索，对灵活机动、敏捷性的水下机器人要求更高。国内外常见的水下机械大多采用螺旋桨驱动的方式，螺旋桨驱动的方式存在噪声大、隐蔽性差、结构复杂的缺陷，具有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种多功能仿生机器人，以实现机器人在水下的灵活前进以及转向且能耗低。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种多功能仿生机器人，包括基座，所述基座后端沿周向间隔分布有多个推进翼板，各个推进翼板前端转动连接在基座上、后端为自由端，相邻推进翼板之间通过弹性膜实现连接，通过弹性膜将相邻推进翼板之间的间隙封闭，多个推进翼板和多个弹性膜形成伞体结构，伞体结构与基座之间的空腔形成推进腔，基座上设有推进驱动机构，通过推进驱动机构带动多个推进翼板独立转动，从而实现推进翼板向外展开或向内收缩，进而实现推进腔的体积的变化，从而带动机器人前进；所述推进翼板上设有用于改变机器人运动方向的水流调节组件。

作为上述机器人的优选方案，所述水流调节组件包括至少一个水流调节板，推进翼板上开有用于放置水流调节板的至少一个避让槽，推进翼板内侧设有水流调节驱动机构，通过水流调节驱动机构带动水流调节板翻转，从而改变水流调节板与推进翼板之间的相对角度。

作为上述机器人的优选方案，所述推进驱动机构包括多组独立的推进驱动组件，多组推进驱动组件一一对应的驱动多个推进翼板独立转动，每组推进驱动组件包括推进电机、拉线、拉簧，拉簧位于推进翼板外侧，拉簧前端固定在基座上，拉簧后端固定在推进翼板外侧，推进电机安装在基座后端且位于推进翼板内侧，推进电机的输出轴上设有绕线滚筒，拉线的一端固定在绕线滚筒上，拉线的另一端固定在推进翼板内侧，通过推进电机带动绕线滚筒正反转，从而实现拉线的收放，配合着拉簧的作用，进而实现推进翼板向内收缩或向外展开。

作为上述机器人的优选方案，所述基座前侧沿周向设有至少两组吸盘组件，每组吸盘组件包括吸盘撑杆、吸盘和预紧弹簧，吸盘撑杆后端固定在基座上，吸盘撑杆前端通过球形铰接头连接吸盘，吸盘外周设有至少两个预紧弹簧，预紧弹簧前端固定在吸盘外侧壁上、后端固定在吸盘撑杆上。

作为上述机器人的优选方案，所述基座前端设有透明外壳，透明外壳与基座之间形成密闭空腔，密闭空腔中设有视觉部件。

作为上述机器人的优选方案，所述基座上沿周向设有酸碱度传感器、压力传感器以及温度传感器。

作为上述机器人的优选方案，所述水流调节驱动机构包括水流调节电机、摆动导杆、按压臂，水流调节电机安装在推进翼板内侧，水流调节电机的输出轴上固定有与输出轴相垂直的摇臂，摇臂末端固定连接与摇臂相垂直的摆动导杆，水流调节板内侧固定有一个按压臂，按压臂的另一端铰接在摆动导杆上。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明提供的一种多功能仿生机器人，其将机器人主体设计为伞体结构，并将基座及沿基座周向分布的多个推进翼板作为伞体结构的骨架，通过推进驱动机构带动多个推进翼板独立转动，从而实现伞体结构的收缩或展开，模仿水母的吸水或喷水过程，这一连续的过程为机器人提供了前进的动力；同时在推进翼板还设有水流调节组件，通过水流调节组件来改变机器人运动方向，从而对机器人的位置姿态进行灵活调整。此外，本发明提供的多功能仿生机器人，相对于传统的螺旋桨驱动结构的机器人，具有噪音小、机动灵活性高、隐蔽性强、能耗低等优点，应用场合丰富。

附图说明

图1是本发明展开状态的立体图。

图2是本发明收缩状态的立体图。

图3是本发明另一视角的立体图。

图4是本发明的水流调节组件的立体图。

图5是本发明的吸盘组件的立体图。

图中标号：1基座；2推进翼板；3弹性膜；4推进腔；5水流调节组件；6推进电机；7拉线；8拉簧；9吸盘组件；10吸盘撑杆；11吸盘；12预紧弹簧；13球形铰接头；14水流调节板；15避让槽；16水流调节电机；17摆动导杆；18按压臂；19摇臂；20透明外壳；21传感器。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

参见图1至图5，本实施例公开了一种多功能仿生机器人，包括基座1，基座1后端沿周向间隔分布有多个推进翼板2，各个推进翼板2前端转动连接在基座1上、后端为自由端，推进翼板2前端与基座1铰接，相邻推进翼板2之间通过弹性膜3实现连接，通过弹性膜3将相邻推进翼板2之间的间隙封闭，多个推进翼板2和多个弹性膜3形成伞体结构，伞体结构与基座1之间的空腔形成推进腔4，基座1上设有推进驱动机构，通过推进驱动机构带动多个推进翼板2独立转动，从而实现推进翼板2向外展开或向内收缩，进而实现推进腔4的体积的变化，从而带动机器人前进；推进翼板2上设有用于改变机器人运动方向的水流调节组件5。

推进驱动机构包括多组独立的推进驱动组件，多组推进驱动组件一一对应的驱动多个推进翼板2独立转动，每组推进驱动组件包括推进电机6、拉线7、拉簧8，拉簧8位于推进翼板2外侧，拉簧8前端固定在基座1上，拉簧8后端固定在推进翼板2外侧，推进电机6安装在基座1后端且位于推进翼板2内侧，推进电机6的输出轴上设有绕线滚筒，拉线7的一端固定在绕线滚筒上，拉线7的另一端固定在推进翼板2内侧，通过推进电机6带动绕线滚筒正反转，从而实现拉线7的收放，配合着拉簧8的作用，进而实现推进翼板2向内收缩或向外展开。

推进驱动组件的具体工作过程为：当推进电机6带动拉线7收回时，拉线7向内拉动对应的推进翼板2，使得推进翼板2向内收缩；当推进电机6带动拉线7放开时，拉线7松开推进翼板2，在拉簧8的弹性拉力作用下，拉簧8向外拉动推进翼板2，带动推进翼板2向外展开。可通过各组推进驱动组件的不同组合控制，从而实现机器人的前进运动或一定范围的转向功能。

基座1前侧沿周向设有至少两组吸盘组件9，每组吸盘组件9包括吸盘撑杆10、吸盘11和预紧弹簧12，吸盘撑杆10后端固定在基座1上，吸盘撑杆10前端通过球形铰接头13连接吸盘11，吸盘11外周设有至少两个预紧弹簧12，预紧弹簧12前端固定在吸盘11外侧壁上、后端固定在吸盘撑杆10上。球形铰接头13的设置，可实现吸盘11的灵活旋转。通过预紧弹簧12提供一定的预紧力，对于不同的吸附曲面，可以实现吸盘11自适应调整贴合角度，使其能稳定吸附在不同的表面上。

水流调节组件5包括至少一个水流调节板14，推进翼板2上开有用于放置水流调节板14的至少一个避让槽15，推进翼板2内侧设有水流调节驱动机构，通过水流调节驱动机构带动水流调节板14翻转，从而改变水流调节板14与推进翼板2之间的相对角度。

水流调节驱动机构包括水流调节电机16、摆动导杆17、按压臂18，水流调节电机16安装在推进翼板2内侧，水流调节电机16的输出轴上固定有与输出轴相垂直的摇臂19，摇臂19末端固定连接与摇臂19相垂直的摆动导杆17，水流调节板14内侧固定有一个按压臂18，按压臂18的另一端铰接在摆动导杆17上。本实施例中，每个推进翼板2上设置两个水流调节板14，两个水流调节板14的按压臂18铰接在摆动导杆17的两端，通过一个水流调节电机16同时带动两个水流调节板14同时翻转。

水流调节驱动机构的具体工作过程为：由水流调节电机16带动摇臂19转动，摇臂19再带动摆动导杆17一起运动。摆动导杆17通过按压臂18带动对应的水流调节板14翻转，并且可通过电机输出轴的转动角度调整水流调节板14的翻转角度，进而调节机器人的运动方向。

基座1前端设有透明外壳20，为减小阻力，透明外壳20可设计为半球形。透明外壳20与基座1之间形成密闭空腔，密闭空腔中设有视觉部件。视觉部件包括视觉感知摄像头，视觉感知摄像头与安装在密闭空腔中的单片机相连接，通过视觉感知摄像头对周围环境进行拍摄，并将视觉信息传递给单片机。

基座1上沿周向设有多个传感器21，多个传感器21包括酸碱度传感器、压力传感器以及温度传感器。通过酸碱度传感器、压力传感器以及温度传感器分别采集周围水环境的PH值，水压力值和水温度值，并将采集的PH值、水压力值和水温度值等传感信息传递给单片机。单片机再根据收到的视觉信息以及传感信息，来控制各组推进电机6以及各组水流调节电机16动作，满足各种运动需求。

该仿生机器人在水下运动时，各个推进电机6放开拉线7，在各个拉簧8的弹性拉力作用下，拉动各个推进翼板2向外展开，各个弹性膜3也张开，伞体结构内部的推进腔4体积增大，此时仿生机器人处于张开状态，外部的水流进入推进腔4内，实现了仿生机器人类似水母的吸水过程。继而，各个推进电机6收紧拉线7，各个拉线7向内拉回各个推进翼板2，使得各个推进翼板2向内收缩，使得推进腔4内的水流从伞体后端向后喷出，实现了仿生机器人类似水母的喷水过程，通过快速喷出的水，产生反推力实现向前推进，这一连续的过程为仿生机器人提供了向前移动的持续动力。

在仿生机器人喷水过程中，推进翼板2上的水流调节板14在水流调节电机16的带动下，实现不同角度的翻转，以此来改变仿生机器人运动的方向，从而实现了仿生水母式运动。

当该仿生机器人静止时，可通过其前端个各组吸盘组件9吸附在附近的壁面上，例如当摄像头需要静止拍摄式，可吸附在船体表面进行拍摄，大大降低了能耗。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。