阅读说明：本技术 一种双推进式仿生水母机器人 (Double-propelling type bionic jellyfish robot ) 是由 颜俊 方记文 李冲 王佳 卢道华 于 2020-06-08 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种双推进式仿生水母机器人,包括上腔室、下腔室、辅助推进结构和尾部喷水结构,上腔室与下腔室之间用隔板隔开,上腔室内具有吸水机构进行吸水作业,下腔室内由中心驱动单元和四个增压仓构成,尾部由四个喷水结构构成,所述的四个增压仓与四个喷水结构相互对应,通过增压器形成压力水经过喷水结构喷出,构成第一动力；在下腔室底部由凸轮带动的伞状拍足可产生周期性伸展与收缩,形成辅助动力,构成辅助推进机构,实现水母的运动。四个增压仓皆独立可控,在单片机的控制下可实现同时喷水、单一急速喷水、同侧喷水等动作,从而产生相对应的加速轴向运动、缓慢转向、急速转向等运动,本发明具有稳定性好、结构简单、灵活性高等优点。(The invention relates to a double-propelling bionic jellyfish robot which comprises an upper chamber, a lower chamber, an auxiliary propelling structure and a tail water spraying structure, wherein the upper chamber and the lower chamber are separated by a partition plate, a water absorbing mechanism is arranged in the upper chamber for water absorbing operation, the lower chamber is internally provided with a central driving unit and four pressurizing chambers, the tail part of the bionic jellyfish robot is formed by the four pressurizing chambers and the four water spraying structures which correspond to each; the umbrella-shaped bat foot driven by the cam at the bottom of the lower cavity can generate periodic extension and contraction to form auxiliary power to form an auxiliary propulsion mechanism to realize the movement of the jellyfish. The four pressurizing bins are independently controllable, and can realize actions of spraying water simultaneously, spraying water at a single high speed, spraying water at the same side and the like under the control of the single chip microcomputer, so that corresponding motions of accelerating axial motion, slowly turning, steering at the same side and the like are generated.)

一种双推进式仿生水母机器人

技术领域

本发明涉及仿生水母机器人技术领域，具体地说，是一种双推进式仿生水母机器人。

背景技术

水母作为水下低等无脊椎动物，在身体结构上并没有完善的驱动系统，所以一般随着水流游动或者通过腔体收缩喷水前进。水母体型主要呈钟状型，外表面突出的称为外伞面，垂唇向下延伸，其末端是水母的进水端。水母的缘膜较窄，位于钟状体下端。大多数水母的运动方式则是通过肌肉收缩带动钟状体收缩，实现喷射动作，产生动力。仿生水母机器人利用水母喷射推进的原理进行推进，在复杂水域环境下，水母机器人不仅可以保持良好的稳定性，并且还具有灵活的避障能力，可以代替人类完成水下特殊水域探测任务。

仿生水母机器人可在复杂的水下环境中平稳性前进与缓慢或急剧转向，可用于复杂水域环境的探测、搜索、救援等场合，广泛应用于工业、国防、生态农场、救援探测等诸多领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种稳定性好、结构简单、灵活性高的仿生水母机器人。为了达到上述目的，本发明从仿生功能的角度出发，以水母游动特性为基础，设计了一种仿生水母机器人。

本发明的具体技术方案如下：

包括：上腔室、下腔室、辅助推进结构和尾部结构；

所述上腔室包括叶片、上连盘、连杆、外壳体、内壳体、固连块、单向阀和隔板，内壳体和外壳体固定在隔板上，内壳体设置在外壳体内部，两个壳体之间形成第一储水仓，内壳体与隔板之间形成第二储水仓；上连盘上对称设置有固连块，叶片通过连杆与固定块连接；外壳体上设置有叶片孔，内壳体上设置有连杆孔，上连盘设置在内壳体内部，连杆穿过连杆孔，叶片在叶片孔内做往复运动；

下腔室包括，下外壳体、增压器、耐压仓、分割板、电机、凸轮和安装块，下外壳体与耐压仓为同轴圆柱体，分隔板将两个圆柱体之间的间隙分割成四个独立的增压仓，增压仓内设置有增压器；电机固定在耐压仓的内壁上，电机的驱动轴与凸轮连接，凸轮可旋转的固定在安装块上，凸轮上设置有滑槽，上连杆的两端连接凸轮滑槽与上连盘；所述隔板上安装有四个单向阀，分别连通第二储水仓与四个增压仓；

每个增压仓的下部均设置有一个尾部结构；

下腔室的下部还设置有辅助推进结构，所述辅助推进结构通过下连杆连接在凸轮的滑槽内。

通过电机驱动凸轮转动，凸轮带动竖上连盘及下连盘上下运动，从而实现上腔室叶片收缩与扩张，实现吸水作业，水经过单向阀流入下腔室的增压仓内，并利用增压器形成压力水通过尾部的喷水装置喷出，从而实现水母前进运动；实现伞状拍足机构的扩张与收缩，在水母游动时提供辅助动力（第二动力），从而提升水母机器人的整体机动性能。

利用单片机控制四个独立增压仓的喷射，需要控制水母往左方向游动时，通过控制对侧增压仓内的增压器工作实现，以此类推，通过这种方案可以实现水母机器人的多方向转向。

所述耐压仓密封处理，防止水母机器人在水下游动时间过长后，水流入驱动电机内部损坏电机，同时也防止了增压仓内部压力过大使水流入驱动单元内部破坏零件，提高了整体密封性，使之更为安全。

仿生水母机器人初始状态处于悬浮状态，水的浮力和自身的重力相互平衡，当上位机发出前进指令后，单片机控制驱动单元电机开始工作，电机驱动凸轮转动进而带动叶片和拍足运动，水流经第一储水室快速流入第二储水室，增压块收缩，水被吸入增压仓，当增压仓水满后，电机停止工作，同时控制增压器开始工作，在增压仓内形成压力，水由尾部的喷水装置喷射而出提供动力，实现水母前进作业，机器人完成一个周期的前进动作。

本发明的有益效果：本发明披露的水母机器人通过控制吸水作业与动力驱动单元配合，同时控制四个增压器的启停提供第一动力驱动，与驱动单元相连的拍足跟随吸水作业的运动频率实现同频的扩展与收缩，实现相应的拍水运动，此构成辅助动力；四个增压仓可独立控制，可实现同时喷水、单一急速喷水、同侧喷水等动作，可实现仿生水母机器人的加速轴向前进、缓慢转向、急剧转向等多种运动，具有稳定性好、结构简单、灵活性高等优点。

附图说明

图1是本发明的外部结构示意图；

图2是本发明的上腔室结构示意图；

图3是本发明中下腔室结构示意图；

图4 是本发明中机器人内部连接结构示意图；

图5是本发明的伞状拍足结构示意图一；

图6是本发明的伞状拍足结构示意图二。

图中，1-上腔室，2-前置预留室，3-下腔室，4-辅助推进结构，5-尾部结构， 1-1-外壳体，1-2-内壳体，1-3-叶片，1-4-固连块，1-5-连杆，1-6-单向阀，1-7-上连杆，1-8-隔板，1-9-上连盘， 3-1-下外壳体，3-2-增压器，3-3-安装块， 3-4-凸轮，3-5-电机，3-6- 增压仓，4-1-下连盘，4-2-伞状拍足。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

如图1至5所示，本发明所述的双推进式仿水母水下机器人，包括：上腔室1、下腔室3、辅助推进结构4和尾部结构5；

所述上腔室1包括叶片1-3、上连盘1-9、连杆1-5、外壳体1-1、内壳体1-2、固连块1-4、单向阀1-6、前置预留室2和隔板1-8，内壳体1-2和外壳体1-1固定在隔板1-8上，内壳体1-2设置在外壳体1-1内部，两个壳体之间形成第一储水仓，内壳体1-2与隔板1-8之间形成第二储水仓；上连盘1-9上对称设置有固连块1-4，叶片1-3通过连杆1-5与固定块1-4连接；外壳体1-1上设置有叶片1-3孔，内壳体1-2上设置有连杆孔，上连盘1-9设置在内壳体1-2内部，连杆1-5穿过连杆孔，叶片1-3在叶片孔内做往复运动，前置预留室2安装在上腔室的顶部，用于安装探测设备。

下腔室3包括，下外壳体3-1、增压器3-2、耐压仓、分割板、电机3-5、凸轮3-4和安装块3-3，下外壳体3-1与耐压仓为同轴圆柱体，分隔板将两个圆柱体之间的间隙分割成四个独立的增压仓3-6，增压仓3-6内设置有增压器3-2；电机3-5固定在耐压仓的内壁上，电机3-5的驱动轴与凸轮3-4连接，凸轮3-4可旋转的固定在安装块3-3上，凸轮3-4上设置有滑槽，上连杆1-7的两端连接凸轮滑槽与上连盘1-9；所述隔板1-8上安装有四个单向阀1-6，分别连通第二储水仓与四个增压仓3-6；

每个增压仓3-6的下部均设置有一个尾部结构5；

下腔室3的下部还设置有辅助推进结构4，所述辅助推进结构4通过下连杆连接在凸轮3-4的滑槽内，所述辅助推进结构4包括：下连盘4-1和伞状拍足4-2，伞状拍足4-2活动连接在下连盘4-1上；伞状拍足4-2包括：连接块、主轴、左足蹼和右足蹼，所述连接块固定在下连盘4-1的下表面，主轴活动连接在连接块上，左足蹼和右足蹼活动连接在主轴上；左足蹼和右足蹼之间的夹角在90°至180°之间；左、右足蹼均包括足蹼板和连接耳，所述连接耳的上部为直角，其下部为圆弧角，所述直角用于限制左、右足蹼的夹角。

所述尾部结构5包括喷水管和尾鳍，喷水管与增压仓3-6连通，所述喷水管内设置有单向阀。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。