巨魷仿生海底勘探智慧機器人的製作方法

2023-06-15 00:53:46 1

專利名稱：巨魷仿生海底勘探智慧機器人的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種巨魷仿生海底勘探智慧機器人，屬於機電技術領域。
背景技術：
海洋資源的開發利用對人類發展和社會進步的推動作用越趨明顯。遼闊的海洋中蘊藏著豐富的生物資源和海底固體礦產資源，已發現的海濱沉積物中有許多貴重礦物，如經濟價值極高的砂礦，深海錳結核礦，豐富的可燃冰等等。由於人類對海域和廣大的深海區還調查的很不夠，大洋中海底礦產如何開採等待人類解決。水下機器人(也稱無人潛水器或航行器)因其安全、高效、作業深度大、能在水下長時間工作而日益成為開發海洋資源的重要工具。然而傳統水下機器人採用懸浮航行，外力口一雙機械手臂進行作業，常常無法進行複雜海底地形(溶洞、峽谷，深隧，海溝等)進行鑽探採樣作業。本發明從海洋中『深海幽靈』，矯健如飛的巨型魷魚獲取靈感。魷魚是頭足綱的軟體動物，反應靈敏，行動迅速，頭部兩側具有一對發達的眼和圍繞口周圍的有8隻腕足和2條長長的用於進食的觸角。魷魚噴射如水下火箭，腕足靈活自如，隱藏於它們吸盤中的微型鉤子可以牢牢鎖定表面，捕食時用觸腕纏住。本發明以此為靈感，設計海底礦場資源勘測，鑽探、取樣的作業型機器人，綜合設計以適應水下複雜的海底環境，執行多種水下作業任務。

發明內容
本發明的目的是提供一種巨魷仿生海底勘探智慧機器人。本發明要解決的問題是傳統水下機器人常常無法進行複雜海底地形(溶洞、峽谷，深隧，海溝等)進行鑽探採樣作業的不足。巨魷仿生海底勘探智慧機器人，包括潛航裝置、視頻信號處理器、透視燈、水下攝像機、機械爪、機械臂、機械腕足、作業裝置、底座框架、嵌合夾板、蓄電池組、水平推進器、垂直推進器、主控制器、垂直涵道、轉換接口、臍帶電纜和海底鑽探器，底座框架上部安裝有作業裝置，作業裝置內安裝有視頻信號處理器和蓄電池組，作業裝置外側安裝有水下攝像機和一組水平推進器；作業裝置上部安裝有潛航裝置，潛航裝置內安裝有四個垂直涵道，垂直涵道內安裝有垂直推進器，潛航裝置中部安裝有主控制器，潛航裝置上部安裝有轉換接口，轉換接口上設置有臍帶電纜；底座框架中部安裝有海底鑽探器，底座框架側部安裝有機械臂，機械臂上安裝有機械爪，底座框架下部安裝有五隻機械腕足。所述整個巨魷仿生海底勘探智慧機器人外形上呈「魷魚」狀。所述作業裝置側壁上包裹有一層嵌合夾板，以增加結構強度。所述水下攝像機上安裝有透視燈，用於照明。所述轉換接口、臍帶電纜和主控制器之間通過信號線相互連接。所述機械腕足呈三節式，轉動靈活，通過擺動機械腕足遊泳，可輔助向上航行。
所述機械腕足頭部呈鐮刀型，具有良好的抓地攀爬力。本發明的優點:與現有技術相比，本機器人可執行多種海底勘探任務，而且性能穩定，應具有廣泛的市場前景。


圖1是本發明巨魷仿生海底勘探智慧機器人的主視 圖2是本發明巨魷仿生海底勘探智慧機器人的側視 圖3是本發明巨魷仿生海底勘探智慧機器人的俯視 圖4是本發明機器人的水平鑽探採樣示意 圖5是本發明機器人的垂直鑽探採樣示意 圖6是本發明機器人的海底爬行示意 圖7是本發明機器人的巡航模式示意 圖8是本發明機器人的噴遊模式示意 圖9是本發明機器人的機械腕足示意 圖中:1、潛航裝置 2、視頻信號處理器 3、透視燈 4、水下攝像機 5、機械爪
6、機械臂 7、機械腕足 8、作業裝置 9、底座框架 10、嵌合夾板 11、蓄電池組 12、水平推進器 13、垂直推進器 14、主控制器 15、垂直涵道 16、轉換接口17、臍帶電纜 18、海底鑽探器。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明作進一步的說明。巨魷仿生海底勘探智慧機器人，包括潛航裝置1、視頻信號處理器2、透視燈3、水下攝像機4、機械爪5、機械臂6、機械腕足7、作業裝置8、底座框架9、嵌合夾板10、蓄電池組
11、水平推進器12、垂直推進器13、主控制器14、垂直涵道15、轉換接口 16、臍帶電纜17和海底鑽探器18，底座框架9上部安裝有作業裝置8，作業裝置8內安裝有視頻信號處理器2和蓄電池組11，作業裝置8外側安裝有水下攝像機4和一組水平推進器12 ;作業裝置8上部安裝有潛航裝置I，其可通過內部罐體的進水與放水，調節浮力實現整個機器人的平穩升降，潛航裝置I內安裝有四個垂直涵道15，垂直涵道15內安裝有垂直推進器13，潛航裝置I中部安裝有主控制器14，潛航裝置I上部安裝有轉換接口 16，轉換接口 16上設置有臍帶電纜17 ;底座框架9中部安裝有海底鑽探器18，底座框架9側部安裝有機械臂6，機械臂6上安裝有機械爪5，底座框架9下部安裝有五隻機械腕足7，可用於攀爬、行走、遊泳和抓取等多種作業；整個機器人的動力均來至於蓄電池組11 ;水平推進器12和垂直推進器13用於實現整個機器人的快速靈活運動。所述整個巨魷仿生海底勘探智慧機器人外形上呈「魷魚」狀，能夠實現靈活的水下作業。所述作業裝置8側壁上包裹有一層嵌合夾板10，以增加結構強度。所述水下攝像機4上安裝有透視燈3，用於照明，使得水下攝像機4拍攝的更加清晰。所述轉換接口 16、臍帶電纜17和主控制器14之間通過信號線相互連接。
所述機械腕足7呈三節式如圖9所示,能夠實現靈活的轉動,通過擺動機械腕足7遊泳，可輔助向上航行。所述機械腕足7頭部呈鐮刀型，具有良好的抓地攀爬力。本發明的使用方法，面對海底地形複雜，本機器人可進行各種海底作業。如圖4水平鑽探和圖5垂直鑽探進行海底各種表層作業時，海底鑽探器18深入海底，機械腕足7如魷魚腕足牢牢地抓固在海底，保證鑽探的穩定性，機械爪5可進行物品抓取採樣工作；五個機械腕足7進行協同運作，如圖6能如爬行動物一樣在海底行走，水下攝像機4拍攝海底的各種情況，如圖7機器人在水平航行時，收縮起機械腕足7減少航行阻力；當機器人快速上升時，通過擺動機械腕足7遊泳，輔助向上航行，如圖8所示。
權利要求
1.巨魷仿生海底勘探智慧機器人，包括潛航裝置(I)、視頻信號處理器(2)、透視燈(3)、水下攝像機(4)、機械爪(5)、機械臂(6)、機械腕足(7)、作業裝置(8)、底座框架(9)、嵌合夾板(10)、蓄電池組(11)、水平推進器(12)、垂直推進器(13)、主控制器(14)、垂直涵道(15)、轉換接口( 16)、臍帶電纜(17)和海底鑽探器(18)，其特徵是:所述底座框架(9)上部安裝有作業裝置(8)，作業裝置(8)內安裝有視頻信號處理器(2)和蓄電池組(11)，作業裝置(8)外側安裝有水下攝像機(4)和一組水平推進器(12);作業裝置(8)上部安裝有潛航裝置(I)，潛航裝置(I)內安裝有四個垂直涵道(15 )，垂直涵道(15 )內安裝有垂直推進器(13)，潛航裝置(I)中部安裝有主控制器(14)，潛航裝置(I)上部安裝有轉換接口( 16)，轉換接口( 16)上設置有臍帶電纜(17);底座框架(9)中部安裝有海底鑽探器(18)，底座框架(9)側部安裝有機械臂(6)，機械臂(6)上安裝有機械爪(5)，底座框架(9)下部安裝有五隻機械腕足(7)。
2.根據權利要求1所述的巨魷仿生海底勘探智慧機器人，其特徵是:所述整個巨魷仿生海底勘探智慧機器人外形上呈「魷魚」狀。
3.根據權利要求1所述的巨魷仿生海底勘探智慧機器人，其特徵是:所述作業裝置(8)側壁上包裹有一層嵌合夾板(10)，以增加結構強度。
4.根據權利要求1所述的巨魷仿生海底勘探智慧機器人，其特徵是:所述水下攝像機(4 )上安裝有透視燈(3 )，用於照明。
5.根據權利要求1所述的巨魷仿生海底勘探智慧機器人，其特徵是:所述轉換接口(16)、臍帶電纜(17)和主控制器(14)之間通過信號線相互連接。
6.根據權利要求1所述的巨魷仿生海底勘探智慧機器人，其特徵是:所述機械腕足(7)呈三節式，轉動靈活，通過擺動機械腕足(7)遊泳，可輔助向上航行。
7.根據權利要求1所述的巨魷仿生海底勘探智慧機器人，其特徵是:所述機械腕足(7)頭部呈鐮刀型，具有良好的抓地攀爬力。
全文摘要
巨魷仿生海底勘探智慧機器人屬於機電技術領域，包括潛航裝置、視頻信號處理器、透視燈、水下攝像機、機械爪、機械臂、機械腕足、作業裝置、底座框架、嵌合夾板、蓄電池組、水平推進器、垂直推進器、主控制器、垂直涵道、轉換接口、臍帶電纜和海底鑽探器，底座框架上部安裝有作業裝置，作業裝置內安裝有視頻信號處理器和蓄電池組，作業裝置外側安裝有水下攝像機和一組水平推進器；作業裝置上部安裝有潛航裝置，潛航裝置內安裝有四個垂直涵道，垂直涵道內安裝有垂直推進器；底座框架中部安裝有海底鑽探器，底座框架側部安裝有機械臂，機械臂上安裝有機械爪，底座框架下部安裝有五隻機械腕足。本機器人可執行多種海底勘探任務，而且性能穩定。
文檔編號B63C11/52GK103192965SQ20131008451
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月18日 優先權日2013年3月18日
發明者付宗國, 陳俊宏, 衛林超, 謝永和, 王偉 申請人:浙江海洋學院