[实用新型]水下飞行机器人

说明书

一种水下飞行机器人，包含鱼型壳体(1)、仿生翅膀驱动模块(2)、电子模块(3)、仿生尾鳍模块(4)、以及承载所述模块的底座(6)。所述仿生翅膀驱动模块(2)包括：一对仿生翅膀，两个旋翼舵机和两个划翼舵机；所述仿生尾鳍模块(4)包括：一个仿生尾鳍，一个空间曲柄摇杆机构，一个尾鳍舵机。本实用新型结合仿生学，将鸟类在空气中的飞行转化为在水中的游动，采取翅膀代替螺旋桨的驱动方法，通过控制仿生翅膀对水的拨动实现姿态控制和全向移动；同时还参考鲸鱼的尾鳍设计机器人的尾鳍，提供机器人姿态和运动的辅助控制。本实用新型实现一种灵活、高速、高效、低噪、安全的无人水下飞行机器人，整体轻盈灵活，便于携带且易于操作。

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，尤其涉及水下飞行机器人领域。本实用新型结合仿生学研究成果，模仿鸟类在空气介质中的飞行特点，设计了一种在水介质中可以滑翔和飞行的水下机器人，主要由鱼型壳体、仿生翅膀驱动模块、电子模块、仿生尾鳍模块以及底座组成；仿生翅膀驱动模块包括：一对仿生翅膀，两个旋翼舵机和两个划翼舵机；仿生尾鳍模块包括：一个仿生尾鳍，一个空间曲柄摇杆机构，一个尾鳍舵机。本实用新型具有节能、低噪、机动性好等特点。

背景技术

海洋资源相当丰富，可缓解和满足人类对资源的巨大需求。而为了保证可持续利用海洋资源，首先要对勘探开发区域的海洋环境进行调查，了解区域情况，确定环境基线，对勘探开发行为对区域的影响作出评估，在此基础上制定监测方案，实时跟踪监测勘探开发活动对海洋环境的影响。

由于载人飞行机器人需要足够的耐压空间、可靠的生命安全保障以及生命维持系统，这将为飞行机器人带来体积庞大、系统复杂、造价高昂、工作环境受限等不利因素。因此，无人水下飞行机器人技术的研究显得非常重要，水下飞行机器人相对于载人飞行机器人在安全性、机动性以及可操作性等方面优势非常明显，其在海洋环境研究、海洋资源探测和开发领域具有广阔的应用前景和巨大的潜在价值。

水下飞行机器人指的是一种可长期潜入水下，依靠自带能源、自推进、遥控或自主控制，通过配置任务载荷执行作业任务，能回收和反复使用的潜器。水下飞行机器人可用于海洋环境研究与调查、海洋资源探测与开发等方面，尤其在海底地形非常复杂的情况下，水下飞行机器人的机动特性和智能程度是任务能否顺利完成的关键。

现有的水下飞行机器人主要是以螺旋桨作为推进器的有缆/无缆水下飞行机器人，在有流速流场里的非流线型物体，会沿来流的方向在其后面形成一连串交错而反向的尾涡，会对物体产生阻力，因而效率较低。因此目前的水下飞行机器人在研究中遇到的问题主要在于其结构形式的灵活性与可靠性还存在一些不足，有较大的改进空间。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种水下飞行机器人。

本实用新型的技术方案：

根据本实用新型提供的水下飞行机器人，包含鱼型壳体、仿生翅膀驱动模块、仿生尾鳍模块、电子模块、以及承载所需模块的底座。

壳体呈中心轴对称，舱体固定于壳体内部，分为翅膀舱、扩展舱、尾鳍舱，分别用于安装固定仿生翅膀模块、仿生鱼鳍模块、电子模块；为给仿生翅膀留有转动及摆动空间，在壳体前部翅膀舱上方两侧开窗；为鱼鳍模块的曲柄安装，在壳体后端轴线下方开通孔。

进一步地，仿生翅膀模块包括仿生翅膀，和两个驱动舵机，其中一个舵机固定于翅膀舱上，用于驱动仿生翅膀往复运动，另一个活动舵机主体与固定舵机转轴固定，转轴与翅膀固定，驱动仿生翅膀旋转运动。

仿生尾鳍模块包括仿生尾鳍，以及一种空间曲柄摇杆滑块机构以及驱动舵机，实现机器人尾鳍的上下摆动；在壳体后端有一体成型的水平轴孔，用于和尾鳍轴连接，使尾鳍仅有一个绕轴旋转的自由度；防水舵机固定于尾鳍舱内。

进一步地用曲柄和滑块以及滑杆将所述尾鳍驱动舵机的旋转运动转化为所述尾鳍的上下摆动，尾鳍摆动范围是绕中间轴线上下摆动90度。