CN102001429B - 仿生虾水下检测机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种仿生虾水下检测机器人，包括头部、胸体部分和尾部，胸体部分分别连接头部和尾部，其特征在于，胸体部分具有控制单元、气泵、前气囊和后气囊，前气囊设置在胸体部分靠近头部的一端，后气囊设置在胸体部分靠近尾部的另一端，气泵连接上述前气囊和后气囊，胸体部分靠近尾部的一端还安装有左推进器和右推进器，气泵、左推进器和右推进器电连接控制单元。本发明有效实现了机器人在水中的三维运动，能极好的适应复杂水况，并且可以探测水闸底板、护坦一类结构的变形、裂缝，闸门、闸墩、船底水下部分探查如钢闸门锈蚀程度、闸门止水情况探查以及大坝水下部分检查等，能很大程度上提高检修效率，并且降低了劳动风险。
Description
技术领域
本发明是有关于一种水下检测机器人，且特别是有关于一种仿生虾水下检测机器人。
背景技术
目前，水下机器人大致可分为ROV（Remotely Operated Vehicle）、AUV（Autonomous Underwater Vehicle）和仿生水下机器人三类。ROV和AUV在狭义概念上指采用传统推进（螺旋桨等）方式的水下机器人，仿生机器人指基于仿生原理、采用非传统推进方式的水下机器人。水下生物在外形、运动方式等方面都有许多值得借鉴的优点，因此仿生水下机器人已成为水下机器人领域研究的重要内容之一。
水下机器人的种类多种多样，外观更是形态各异，如对鱼形、龟形、蟹形等均有较多研究，并获得了许多经验与成果，如我国哈尔滨工程大学研制的“仿生机器蟹”。美国东北大学研制的“机器龙虾”，用于浅水区水雷搜索和引爆，但该机器人只能实现在水底或陆地行走，没有游泳功能。北京铭尼科公司经营的“蝙蝠侠”水下坦克机器人采用坦克的履带爬行模式，可用于完成一定的水下任务，据了解专门应用于水工结构检测的机器人几乎没有，所以开发研制水下检测机器人是非常有必要的，能够为水闸等水工结构定期检测带来极大便利。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种仿生虾水下检测机器人，特别适用于探测水闸底板、护坦一类结构的变形、裂缝，闸门、闸墩、船底水下部分探查如钢闸门锈蚀程度、闸门止水情况探查以及大坝水下部分检查等，能很大程度上提高检修效率，并且降低了劳动风险。
为达上述目的，本发明提出一种仿生虾水下检测机器人， 仿生虾水下检测机器人包括头部、胸体部分和尾部，胸体部分分别连接头部和尾部，胸体部分具有控制单元、气泵、前气囊和后气囊，前气囊设置在胸体部分靠近头部的一端，后气囊设置在胸体部分靠近尾部的另一端，气泵连接上述前气囊和后气囊，胸体部分靠近尾部的一端还安装有左推进器和右推进器，气泵、左推进器和右推进器电连接控制单元。
本发明中，头部还包括机械手、摄像头和光源，机械手、摄像头和光源分别电连接上述控制单元。
本发明中，控制单元为于嵌入式微控制器。
本发明中，胸体部分还包括通信系统单元，电连接上述控制单元且与地面的控制计算机通信。
综上，本发明有效实现了机器人在水中的三维运动，能极好的适应复杂水况，并且可以探测水闸底板、护坦一类结构的变形、裂缝，闸门、闸墩、船底水下部分探查如钢闸门锈蚀程度、闸门止水情况探查以及大坝水下部分检查等，能很大程度上提高检修效率，并且降低了劳动风险。
附图说明
图1是本发明一实施例的示意图。
图2是图1中仿生虾水下检测机器人的内部电路功能框图。
具体实施方式
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1是本发明一实施例的示意图。图2是图1中仿生虾水下检测机器人的内部电路功能框图。请同时参考图1至图2。
仿生虾水下检测机器人包括头部1、胸体部分2和尾部3。胸体部分2分别连接头部1和尾部3，胸体部分2具有控制单元21、气泵22、前气囊23和后气囊24，前气囊23设置在胸体部分2靠近头部1的一端，后气囊24设置在胸体部分2靠近尾部3的另一端，气泵22连接上述前气囊23和后气囊24，胸体部分2靠近尾部3的一端还安装有左推进器25和右推进器26，气泵22、左推进器25和右推进器26电连接控制单元21。
本发明中，头部1还包括机械手11、摄像头12和光源13，机械手11、摄像头12和光源13分别电连接上述控制单元21。机械手11可进行清除淤泥、拨断水草等操作，为前行去除障碍，还可进行取样操作，并可通过机械手的张开角度得到混凝土裂缝、错位的测量数据，能把数据实时传送给检测人员，对一些需精确测量的场所，可安装精确测量装置，提高测量精准度。摄像头12安装在机器人前端，有宽阔的视角范围，使机器虾能较好的获取外部信息、避障和水下拍摄等作业。光源13提供水下照明，并且亮度依需要可调，能保障获得较好的水下景象。
本发明中，控制单元21为于嵌入式微控制器。
本发明中，胸体部分2还包括通信系统单元27，电连接上述控制单元21且与地面的控制计算机通信（图中未示）。
本实施例中，通过气泵22对前气囊23和后气囊24的充气和抽气实现机器人的上浮与下沉。例如，当控制单元21控制气泵22对前气囊23充气、对后气囊24抽气时，机器人上浮。当当控制单元21控制气泵22对前气囊23抽气、对后气囊24充气时，机器人则下沉。这样即可实现机器人的浮沉运动。
本实施例中，左推进器25和右推进器26可以是螺旋浆，利用左推进器25和右推进器26可以实现机器人的前进运动和左右运动。当机器人需要左转弯时，左边的螺旋浆的转速降低，右边的螺旋浆转速提高；当机器人需要右转弯时，左边的螺旋浆的转速提高，右边的螺旋浆转速降低。至于左如何控制推进器25和右推进器26的转速来实现机器人的左右运动对于本领域中的技术人员来说，属于公知常识，在此不再详细描述。
现以检测水闸底板为例，对仿生虾水下检测机器人各部分功用进行总体介绍：机器人通过前气囊23和后气囊24的配合下沉至水下检测区域。如果水下环境复杂，控制单元21控制机械手11进行清除淤泥、拨断水草等操作，为前行去除障碍。当机器人行走于水闸底板面时，摄像头12对水下景象进行摄像并通过通信系统单元21d实时传输至地面的控制计算机上。当检测人员发现裂缝时，启动测量装置，得到数据后反馈到控制计算机上，根据图像和数据判断是否需要进行处理。对一些较易处理的结构损坏，机器人可通过装配的修补器械对其进行简易修复。
检测机器人与检测人员之间的通讯可以采用无线和有线这两种方式，当对低水头建筑物进行检测时可以采用无线方式，当水头较高时可采用有线通信方式，以提高水下机器人与地面的控制计算机通信的稳定性，为完成水下检测任务提供可靠保证。目前状况下为了安全和防止意外发生，采用有线通讯方式较为稳妥可行。对检测机器虾的控制采用智能化程度较高的嵌入式微控制器控制，它可通过显示操控台进行控制、控制灵活、操作方便，进行实时控制等。
综上，本发明有效实现了机器人在水中的三维运动，能极好的适应复杂水况，并且可以探测水闸底板、护坦一类结构的变形、裂缝，闸门、闸墩、船底水下部分探查如钢闸门锈蚀程度、闸门止水情况探查以及大坝水下部分检查等，能很大程度上提高检修效率，并且降低了劳动风险，且本发明的机器人能极好的适应复杂水况，并可在陷入淤泥时自行脱险。
本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。
Claims (1)
1.一种仿生虾水下检测机器人，仿生虾水下检测机器人包括头部、胸体部分和尾部，胸体部分分别连接头部和尾部，其特征在于，胸体部分具有控制单元、气泵、前气囊和后气囊，前气囊设置在胸体部分靠近头部的一端，后气囊设置在胸体部分靠近尾部的另一端，气泵连接上述前气囊和后气囊，胸体部分靠近尾部的一端还安装有左推进器和右推进器，气泵、左推进器和右推进器电连接控制单元；其中头部还包括机械手、摄像头和光源，机械手、摄像头和光源分别电连接上述控制单元；其中控制单元为于嵌入式微控制器；其中胸体部分还包括通信系统单元，电连接上述控制单元且与地面的控制计算机通信。
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