[发明专利]一种仿真水质检测机器海豚

说明书

本发明属于仿生机器人技术领域，具体涉及一种仿真水质检测机器海豚；包括支撑框架、壳体、陀螺仪、胸鳍偏转机构、重心调节机构，偏航机构、正弦推进机构、PH值检测传感器和浊度传感器和尾鳍，是一种具备潜浮能力的两关节仿真机器海豚，能够实现高效、高稳定性、实时的水质监测。

技术领域

本发明属于仿生机器人技术领域，具体涉及一种仿真水质检测机器海豚。

背景技术

水体富营养化、有毒物质污染、海洋污染等一系列水体污染成为当今世界许多国家社会经济发展的制约因素之一。我国是世界上淡水资源严重短缺的国家之一，近年来我国水体环境持续恶化，水质量不断下降，严重威胁社会的可持续发展。

目前传统的监测方法主要为人工定点监测，其存在两方面的局限性：一是空间局限性，人工定点监测受到空间限制，无法实现大范围、实时、全面地监测水质；二是环境局限性，在有毒或具有放射性环境下人工监测无法安全地进行连续监测。

目前现有的水质监测机器海豚系统，其机器海豚体长1.2m，重约23.5kg。该机器海豚设计有由直流电机及舵机驱动四个俯仰关节和由舵机驱动的两个偏航关节，以及一对六自由度胸鳍用于辅助三维机动。该机器海豚利用腹部携带的水质传感器，实时将水质的pH值电导率、溶解氧及浑浊度等信息传到岸边基站。该机器海豚在北京雁栖湖进行了野外监测实验，实时采集水质信息，取得了较好结果，验证了机器海豚作为水质监测系统移动节点的可靠性和有效性。但其机电结构复杂、成本高、隐蔽性差。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供一种仿真水质检测机器海豚，是一种具备潜浮能力的两关节仿真机器海豚，能够实现高效、高稳定性、实时的水质监测。

一种仿真水质检测机器海豚，包括壳体、PH值检测传感器、浊度传感器和尾鳍12，还包括支撑框架、陀螺仪2、胸鳍偏转机构、重心调节机构，偏航机构和正弦推进机构，其中壳体包括头部壳体、身体壳体、橡皮胶套和尾部壳体，其中身体壳体的一端固定连接在头部壳体上，身体壳体的另一端与尾部壳体之间通过橡皮胶套连接，尾鳍12位于尾部壳体的末端；

支撑框架、陀螺仪2、胸鳍偏转机构、重心调节机构，偏航机构、正弦推进机构、PH值检测传感器和浊度传感器均设置在壳体内；

其中支撑框架包括横向的上支撑板5、横向的下支撑板26和竖向的支撑柱20，其中上支撑板5和下支撑板26之间通过多个支撑柱20固定连接，上支撑板5和下支撑板26的两个侧面均固定连接在身体壳体上；

胸鳍偏转机构包括胸鳍舵机槽3、左胸鳍偏转舵机24、右胸鳍偏转舵机25、左胸鳍偏转片21和右胸鳍偏转片7，其中胸鳍舵机槽3固定连接在支撑框架的下支撑板26前方，左胸鳍偏转舵机24和右胸鳍偏转舵机25分别固定在胸鳍舵机槽3的左右两侧，左胸鳍偏转片21和右胸鳍偏转片7分别通过防水轴承4与左胸鳍偏转舵机24的舵机盘和右胸鳍偏转舵机25的舵机盘连接，且左胸鳍偏转片21和右胸鳍偏转片7均位于壳体外；

陀螺仪2通过胸鳍舵机槽连接件22连接在胸鳍舵机槽3上；

重心调节机构位于身体壳体与下支撑板26之间，包括轴承座27、配重块29、丝杠30、电机支架32和直流电机13，其中配重块29通过丝杠30连接在轴承座27和电机支架32之间，丝杠30由连接在电机支架32上的直流电机13驱动；

偏航机构包括偏航舵机16、偏航舵机槽17及偏航联动件8，偏航舵机槽17固定在下支撑板26上方，偏航舵机16螺栓连接在偏航舵机槽17内，偏航联动件8的下端设有通孔一19与舵盘槽一23，偏航舵机16的传动轴从通孔一19的一端伸入通孔一19内，偏航舵机盘14从通孔一19的另一端伸入通孔一19内与偏航舵机16的传动轴螺栓连接，且偏航舵机盘14配合连接在舵盘槽一23内，偏航联动件8上端活动连接在上支撑板5下方，偏航联动件8固定连接在正弦推进机构上；