一種類海蜇運動探測體的製作方法
2023-10-09 02:48:24 1
專利名稱：一種類海蜇運動探測體的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種探測裝置，具體是指一種類海蜇運動探測體。
背景技術：
目前，人類對海洋資源的開發及利用愈來愈深入，由於海洋深處環境複雜多變、條件惡劣，給人類探索海洋帶來較大的困難，隨著現代科學技術逐步發展，一種用於探索水下環境的水下機器人誕生，其給深海觀察、海底探險、水下管道監測等方面帶來巨大的幫助；現有水下探測體大部分是模仿魚的運動方式，由於魚類運動方式有著噪聲小、機動靈活、速度快等優點，成為近年來科學家開發水下仿生機器人的主要仿生對象；然而，魚外型較狹長，再加上運動時左右擺動，不僅會造成體態不穩定，而且內部可供設置多種傳感器的空間較小，不適合多對象探測裝置的安裝，探測性能受到一定的局限。·海蜇是生活在海中的一種低等的無脊椎腔腸軟體浮遊肉食動物，上部分呈半球狀，體型較大，可以伸縮運動，下有八條口腕並帶有絲狀物，海蜇可以靜靜的懸浮在水中，透明的生理結構與海水融為一體，靜靜地不被發覺地靠近獵物和捕食；海蜇的形體及穩定運動特性更易於水下的探測、偵查及緊急避險等，並且極其適合於水下狹縫，溝壑的探測；有鑑於此,本發明人綜合利用海蜇特性,發明了一種類海蜇運動探測體,本案由此產生。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種類海蜇運動探測體，其具有類似海蜇穩定的運動特性，克服了傳統仿生魚探測體空間小、體態不穩定、探測性能不佳等問題。為了達成上述目的，本實用新型的解決方案是一種類海蜇運動探測體，包括有球冠狀頭部和連設在該球冠狀頭部的下方的腔體，還包括若干個均勻分布在上述球冠狀頭部四周圍的模擬海蜇觸手的展翼；上述球冠狀頭部和/或腔體內設有中央控制器，攝像模塊，用於與上位機無線傳輸的無線通訊模塊，分別用於控制探測體升降及水平運動的升降沉浮單元及水平推進單元；該無線通訊模塊與上述中央控制器的信號端雙向電連接，中央控制器的數據端電連接有探測用的傳感模塊，控制端分別與上述攝像模塊、上述升降沉浮單元及水平推進單元的輸入端相電連接。上述升降沉浮單元包括水泵和驅動該水泵正反運動的驅動電機，該驅動電機的控制端與上述中央控制器的控制端相電連接，上述水泵經由水管與一缸體相連，該缸體內帶有一可隨上述水泵正反運動而對應活動的活塞體。上述水平推進單元包括單流向水泵和驅動該單流向水泵的驅動模塊，該驅動模塊的控制端與上述中央控制器的控制端相電連接，上述單流向水泵設有均伸出球冠狀頭部外的一進水端和二出水端，該二出水端的二出水口以朝不同水平方向出水的方式設置。上述攝像單兀包括攝像頭開關和攝像頭，該攝像頭開關連接在上述中央控制器的控制端及上述攝像頭的輸入端之間，上述攝像頭上還外掛有可向上位機發射無線信號的浮標。[0010]上述傳感模塊包括有光電傳感器、溫度傳感器、方位傳感器、加速度傳感器及高光觸發器中的一種或幾種，上述光電傳感器設於探測體的靠下端位置處，上述溫度、方位及加速度傳感器設於上述球冠狀頭部內，上述高光觸發器設於上述展翼上。 上述若干個展翼分別活動鉸接在上述球冠狀頭部的四周圍處，該若干個展翼下方共同連設有一由上述中央控制器控制能夠帶動該展翼上下揮動的連動機構。上述連動機構包括渦杆、滑動件及若干支架，渦杆設於上述腔體內，其上端與一主軸電機的輸出軸相連，下端向下伸出腔體外，上述主軸電機的輸入端與上述中央控制器相電連接；上述滑動件可活動地螺設在上述渦杆下端，上述若干支架包括相活動鉸接的三條支架骨，該三支架骨分別活動鉸接在上述滑動件、展翼及球冠狀頭部上。上述若干個展翼均為雙層結構，該雙層結構通過螺絲相互鉚合併二者之間留有間隙。 上述腔體內靠下端位置處容裝有配重體。上述滑動件的下方設有機械抓手，該機械抓手連設在驅動其動作的抓手舵機，該抓手舵機與上述中央控制器的控制端相電連接。採用上述方案後，本實用新型一種類海蜇運動探測體，其主要由球冠狀頭部、腔體及若干展翼構成，整個探測體的外型類似海蜇體型，所述球冠狀頭部及腔體為探測體各傳感模塊及其他部件的安裝提供足夠空間，構成的整個探測體在運動中類海蜇運動，體態穩定；探測體設有中央控制器，經其總操作控制，由傳感模塊對各類探測參數進行監測，由攝像模塊對水體環境進行拍攝，由無線通訊模塊與上位機進行無線對接傳輸，實現數據傳輸及命令控制，根據所得探測情況及實際需求，同樣由中央控制器控制，由升降沉浮單元及水平推進單元執行實現探測體的升降及水平三維方向的運動，進一步還可以控制展翼揮動，探測體整體靈活活動特性在實現探測同時，也能夠躲避其他危險動物、光照、觸碰等情況以進行自我保護。
圖I是本新型探測體的結構示意圖；圖2是本新型探測體的工作原理框圖。標號說明球冠狀頭部11腔體12展翼13連動機構14渦杆141滑動件142支架143機械抓手15配重體16氣室17中央控制器2升降沉浮單元3驅動電機31水泵32缸體33水平推進單元4驅動模塊41單流向水泵42傳感模塊5光電傳感器51溫度傳感器52方位傳感器53[0031]加速度傳感器54高光觸發器55無線通信模塊7攝像模塊6攝像頭開關61攝像頭62主軸電機8抓手舵機9
具體實施方式
為了進一步解釋本實用新型的技術方案，下面通過具體實施例來對本實用新型進行詳細闡述。如圖I所示為本新型一種類海蜇運動探測體，其外型結構仿海蜇體型設計，部件機構主要包括有球冠狀頭部11、腔體12及展翼13，球冠狀頭部11有透明材質製成，腔體12連設在球冠狀頭部11下方，展翼13設有若干個，其模擬海蜇觸手，均勻分布在球冠狀頭部·11四周圍，並適當下擺呈環繞包圍腔體12設計；本新型探測體內設有傳感模塊5，用於監查並探測水下環境的各類參數，設有升降沉浮單元3及水平推進單元4，能夠懸浮於水體中並可作升降及水平三維方向運動，較佳的，展翼13還通過連動機構14帶動能夠實現上下揮動動作，進一步，探測體還能夠下沉海底並藉由機械抓手15實現牢固定位；
以下結合附圖2對所述探測體的各種功能舉較佳實施方式分別進行詳細闡述。所述升降沉浮單元3，設於球冠狀頭部11內，為一活塞式沉浮系統，包括驅動電機31、水泵32及缸體33，驅動電機31的控制端與中央控制器2的控制端相電連接，驅動電機31的輸出端連接水泵32，水泵32經由水管與缸體33相連，缸體33內帶有一活塞體；工作時，中央控制器2接收上位機的指令，由驅動電機31驅動，水泵32可調速的正反運動以實現抽水或排水功用，由此帶動缸體33內的活塞體運動，缸體33內水量隨水泵32抽水或者排水而變化，從而改變探測體整機的整體浮力，由此實現了升降，實際應用中，可以通過中央控制器2預設四個不同的運動模式，則對應探測體有四種不同的升潛方式。所述水平推進單元4，其設於球冠狀頭部11內，包括驅動模塊41和單流向水泵42,驅動I旲塊41的控制端與中央控制器2的控制端相電連接，驅動I旲塊41的輸出端連接單流向水泵42，單流向水泵42設有均伸出球冠狀頭部11外的一進水端和二出水端，該二出水端的二出水口以朝不同水平方向出水的方式設置；工作時，中央控制器2接收上位機的指令，由驅動模塊41驅動，單流向水泵42的進水端進水，二出水端高速噴射水流反衝產生動力，調節控制二出水端的水流速，根據力的合成即可實現探測體整機的水平運動方向的選擇。所述傳感模塊5，其與中央控制器2的數據端相電連接，將所探測的各種參數情況傳輸至中央控制器2，並通過無線方式送回上位機；傳感模塊5根據實際需要可以設置多種類型，可以包括有光電傳感器51、溫度傳感器52、方位傳感器53、加速度傳感器54、高光觸發器55及聲音傳感器中的一種或幾種。光電傳感器51，其設於探測體的靠下端位置處，用於探測水體的渾濁度，通過定標分成三種不同程度的渾濁度指標；溫度、方位及加速度傳感器52、53、54設於球冠狀頭部11內，溫度傳感器52探測探測體整機所經路徑的溫度變化情況，同樣通過數據回傳，在上位機上描繪相應的溫度曲線圖；方位傳感器53用於控制探測體整機實時的運動方向，遇到避險情況時，也可以及時採集運動的實時方向，用於躲避觸碰等避險情況；加速度傳感器54用於控制探測體整機的運動方向，調節遊動姿勢，如果遇到觸碰等情況，加速度傳器感器54將變化的數值返回中央處理器2，以啟用相關避讓程序；高光觸發器55可設於展翼13上，如果在攝像頭62中發現敵害出現或者發現有價值的水下情況，啟用高亮管用於照明補光，或者讓高亮管頻閃用於驅趕敵害；聲音傳感器可以整合在攝像頭內，用於錄下水底環境的聲音。所述攝像單元6，其設有球冠狀頭部11內，包括攝像頭開關61和攝像頭62，攝像開關61連接在中央控制器2的控制端及攝像頭62的輸入端之間，由攝像頭62對水文環境進行圖文視頻採集，其數據傳輸可 以通過外掛的浮標向上位機發射無線信號。所述無線通信模塊7與中央控制器2的數據端雙向電連接，其用於實現探測體內中央控制器2與地面上位機之間的無線傳輸，則操作中只需通過操作上位機即可靈活控制水下探測體的相應運動。所述若干個展翼13分別以活動鉸接方式安裝在球冠狀頭部11的四周圍處，該若干個展翼13下方共同連設有一由中央控制器2控制能夠帶動該展翼13上下揮動的連動機構14，作為該連動機構14的一較佳實施例，其包括渦杆141、滑動件142及若干支架143，渦杆141設於腔體12內，其上端與一主軸電機8的輸出軸相連,下端向下伸出腔體12外,主軸電機8的輸入端與中央控制器3相電連接；所述滑動件142可活動地螺設在渦杆141下端，各支架143均包括相活動鉸接的三條支架骨，該三支架骨分別活動鉸接在滑動件142、展翼13及球冠狀頭部11上；工作時，由中央控制器2控制並驅動主軸電機8工作，主軸電機8帶動渦杆141旋轉，藉由渦杆141與滑動件142間的螺紋配合，帶動支架143的三條支架骨適當收合或打開，由此實現展翼13的上下揮動作用。所述各展翼13由兩層軟性材料疊在一起，構成雙層結構，該雙層結構通過螺絲相互鉚合，二者之間留有Icm的間隙；該種結構設計主要是用於加強展翼13強度，防止運動時展翼13發生側向扭曲，同時也讓探測體整機有層次感，另外還為安裝其它的材料(如發光管、螢光材料)留出空間。所述機械抓手15設於滑動件142上，其位於整個探測體的最下端處，機械抓手15連設在驅動其動作的抓手舵機9，該抓手舵機9與中央控制器2的控制端相電連接。這裡需要說明的是，本新型整個探測體的結構設計基本呈中心對稱、體態平穩的特點，其中升降沉浮單元3可安裝在探測體整機的最上部分，使潛水時整體的浮心升高，從而有利於探測體在水中能夠在豎直方向更加穩定；較佳的，於腔體12內靠下端位置處還容裝有配重體16，用於調整探測體整機的密度接近於水的密度，由於配重處於探測體整機下部，重心較低，故也可以防止傾覆，提高穩度；另外，於配重體16的內側還可以形成一氣室17，其處於封閉狀態，只有渦杆141連接的地方有接縫，其用作隔絕水進入的一種措施。綜上所述，本新型一種類海蜇運動探測體,其整個探測體的外型類似海蜇體型，所述球冠狀頭部11及腔體12為探測體各傳感模塊5及其他部件的安裝提供足夠空間，而且球冠狀頭部11尺寸比腔體12的尺寸大，二者呈上下設置，構成的整個探測體在運動中類海蜇運動，並且還設計有上述配重結構，從而使得整個探出頭體更具備重心平穩、體態穩定等特點；上位機通過無線通信模塊7對探測體內的中央控制器2進行遠程操控，由中央控制器2進行總控制，實現對水文各種參數進行探測及視頻圖文拍攝，根據所得探測情況及實際需求，控制升降沉浮單元及水平推進單元實現探測體的升降及水平三維方向的運動，其模擬海蜇活動特性快速上下運動方式以進行仿生探測，也可以趴在水底也可以靜靜懸浮在水中，也可以快速上升在水面上，其穩定的姿態更易於水下的探測與偵查與緊急避險等；緊急避險包括有躲避其他危險動物、光照、觸碰等情況以自我保護，如展翼自動停止動作，沉入海底，等待平靜後再浮起。本新型類海蜇運動探測體相比較機器魚與潛水艇等水下探測器，其類似海蜇穩定的運動方式為其探測平臺提供了穩定的環境，其穩定的姿態更易於探測與偵查，而非機器魚狹長的身體加上運動時的左右擺動造成的各種不穩定因素；基於透明材質製造的類似海蜇半圓透明頭部可以緊湊容納各種較大型傳感器、電子元件等，而非潛艇在水下的過於醒目，與噪音過大而嚇跑研究對象造成的不利因素。應用中探測體可以設計大小兩種型號，既可以成群組成網絡共同完成同一個任務，也可以獨立工作，適用於各種水下探測、搜尋、救援等任務，具有廣闊的應用前景。上述實施例和圖式並非限定本實用新型的產品形態和式樣，任何所屬技術領域的普通技術人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本實用新型的專利範疇。·
權利要求1.一種類海蜇運動探測體，其特徵在於包括有球冠狀頭部和連設在該球冠狀頭部的下方的腔體，還包括若干個均勻分布在上述球冠狀頭部四周圍的模擬海蜇觸手的展翼；上述球冠狀頭部和/或腔體內設有中央控制器，攝像模塊，用於與上位機無線傳輸的無線通訊模塊，分別用於控制探測體升降及水平運動的升降沉浮單元及水平推進單元；該無線通訊模塊與上述中央控制器的信號端雙向電連接，中央控制器的數據端電連接有探測用的傳感模塊，控制端分別與上述攝像模塊、上述升降沉浮單元及水平推進單元的輸入端相電連接。
2.如權利要求I所述的一種類海蜇運動探測體，其特徵在於上述升降沉浮單元包括水泵和驅動該水泵正反運動的驅動電機，該驅動電機的控制端與上述中央控制器的控制端相電連接，上述水泵經由水管與一缸體相連，該缸體內帶有一可隨上述水泵正反運動而對應活動的活塞體。
3.如權利要求I所述的一種類海蜇運動探測體，其特徵在於上述水平推進單元包括單流向水泵和驅動該單流向水泵的驅動模塊，該驅動模塊的控制端與上述中央控制器的控制端相電連接，上述單流向水泵設有均伸出球冠狀頭部外的一進水端和二出水端，該二出水端的二出水口以朝不同水平方向出水的方式設置。
4.如權利要求I所述的一種類海蜇運動探測體，其特徵在於上述攝像單元包括攝像頭開關和攝像頭，該攝像頭開關連接在上述中央控制器的控制端及上述攝像頭的輸入端之間，上述攝像頭上還外掛有可向上位機發射無線信號的浮標。
5.如權利要求I所述的一種類海蜇運動探測體，其特徵在於上述傳感模塊包括有光電傳感器、溫度傳感器、方位傳感器、加速度傳感器及高光觸發器中的一種或幾種，上述光電傳感器設於探測體的靠下端位置處，上述溫度、方位及加速度傳感器設於上述球冠狀頭部內，上述高光觸發器設於上述展翼上。
6.如權利要求I所述的一種類海蜇運動探測體，其特徵在於上述若干個展翼分別活動鉸接在上述球冠狀頭部的四周圍處，該若干個展翼下方共同連設有一由上述中央控制器控制能夠帶動該展翼上下揮動的連動機構。
7.如權利要求6所述的一種類海蜇運動探測體，其特徵在於上述連動機構包括渦杆、滑動件及若干支架，渦杆設於上述腔體內，其上端與一主軸電機的輸出軸相連，下端向下伸出腔體外，上述主軸電機的輸入端與上述中央控制器相電連接；上述滑動件可活動地螺設在上述渦杆下端，上述若干支架包括相活動鉸接的三條支架骨，該三支架骨分別活動鉸接在上述滑動件、展翼及球冠狀頭部上。
8.如權利要求I或6所述的一種類海蜇運動探測體，其特徵在於上述若干個展翼均為雙層結構，該雙層結構通過螺絲相互鉚合併二者之間留有間隙。
9.如權利要求I或6所述的一種類海蜇運動探測體，其特徵在於上述腔體內靠下端位置處容裝有配重體。
10.如權利要求6所述的一種類海蜇運動探測體，其特徵在於上述滑動件的下方設有機械抓手，該機械抓手連設在驅動其動作的抓手舵機，該抓手舵機與上述中央控制器的控制立而相電連接。
專利摘要本實用新型公開一種類海蜇運動探測體，包括有球冠狀頭部和連設在該球冠狀頭部的下方的腔體，還包括若干個均勻分布在上述球冠狀頭部四周圍的模擬海蜇觸手的展翼；上述球冠狀頭部和/或腔體內設有中央控制器，攝像模塊，用於與上位機無線傳輸的無線通訊模塊，分別用於控制探測體升降及水平運動的升降沉浮單元及水平推進單元；該無線通訊模塊與上述中央控制器的信號端雙向電連接，中央控制器的數據端電連接有探測用的傳感模塊，控制端分別與上述攝像模塊、上述升降沉浮單元及水平推進單元的輸入端相電連接；本案探測體具有類似海蜇穩定的運動特性，克服了傳統仿生魚探測體空間小、體態不穩定、探測性能不佳等問題。
文檔編號G01C13/00GK202757616SQ20122018750
公開日2013年2月27日 申請日期2012年4月27日 優先權日2012年4月27日
發明者李燦昭 申請人:福建省泉州市第七中學