专利摘要

专利摘要

本发明公开了一种仿水母探测器，包括探测模块，其特征在于：还包括推进模块和转向模块；所述推进模块包括可伸展或收拢的多个扇叶以及用于控制所述扇叶进行运动的推进动力系统；所述转向模块包括舵机单元和尾鳍单元，所述舵机单元顶位于所述推进模块的下方，所述尾鳍单元位于所述舵机单元的下方；所述探测模块位于所述推进模块的上端括。本发明具有水下移动灵活性高、体积小和可通过性强的特点。

权利要求

1.一种仿水母探测器，包括探测模块(1)，其特征在于：还包括推进模块(2)和转向模块；所述推进模块(2)包括可伸展或收拢的多个扇叶(208)以及用于控制所述扇叶(208)进行运动的推进动力系统；所述转向模块包括舵机单元(3)和尾鳍单元(4)，所述舵机单元(3)位于所述推进模块(2)的下方，所述尾鳍单元(4)位于所述舵机单元(3)的下方；所述探测模块(1)位于所述推进模块(2)的上端。

2.如权利要求1所述的仿水母探测器，其特征在于：所述推进动力系统包括第一舱体(201)、第一电机(211)、第一曲柄连杆单元(209)、与所述扇叶数量相同的多个第一支架(203)、驱动圆盘(206)、与所述扇叶(208)数量相同的多个第二支架(207)和螺纹杆(205)；所述第一舱体(201)的顶部设置有第一仓盖(204)，底部设置有第二仓盖(202)，所述第一仓盖(204)的中心设置有活塞孔，活塞孔处设置有防止液体进入第一舱体(201)的密封圈，第一仓盖的外沿设置有多个第一支架安装座；所述第一曲柄连杆单元包括依次铰接的第一曲柄(209a)、第一连杆(209b)和活塞杆(209c)，所述第一曲柄(209a)的前端固定连接在所述第一电机(211)的输出轴上，所述活塞杆(209c)可滑动地插接在所述活塞孔中；所述活塞杆(209c)的顶部设置有活塞杆连接孔(209ca)；所述螺纹杆(205)包括上端螺纹杆(205a)、下端螺纹杆(205c)和位于上端螺纹杆与下端螺纹杆之间的螺杆法兰(205b)；所述下端螺纹杆(205c)与所述活塞杆连接孔(209ca)通过螺纹固定连接；所述驱动圆盘(206)中心设置有通孔，圆周外沿设置有多个第二支架安装座，所述驱动圆盘(206)由中心的通孔穿过所述上端螺纹杆(205a)并且固定在所述螺纹杆(205)上；所述第二支架(207)的一端分别与一一对应的第二支架安装座铰接，另一端分别与一一对应的扇叶(208)端部固定连接，所述第一支架(203)的一端分别与一一对应的第一支架安装座铰接，另一端分别与相对应的第二支架(207)中部铰接；所述第一舱体(201)内还设置有第一控制板和用于为第一电机和第一控制板供电的第一电池组。

3.如权利要求2所述的仿水母探测器，其特征在于：所述扇叶(208)呈向外凸起的弧形轮廓，扇叶上设置有多个泄压孔(208a)，每个泄压孔(208a)上分别设置有一个仅可向下旋转开启的泄压阀盖(210)。

4.如权利要求3所述的仿水母探测器，其特征在于：所述泄压阀盖(210)的一端铰接在所述泄压孔(208a)的一侧，泄压孔(208a)上相对应的另一侧下端设置有限位边(208b)，所述泄压阀盖(210)的上端面内凹形成有压力槽(210a)，下端面与扇叶(208)下端面同曲率设置；扇叶(208)执行收拢动作时，泄压阀盖(210)下端面受水阻力向外旋转而将泄压孔(208a)闭合，闭合时，泄压阀盖(210)的自由端抵靠在所述泄压孔(208a)的限位边(208b)上；扇叶(208)执行张开动作时，因压力槽(210a)受到正面水阻力作用而向内旋转，使得泄压孔(208a)打开，降低扇叶(208)张开时所受的阻力。

5.如权利要求4所述的仿水母探测器，其特征在于：所述舵机单元(3)包括第二舱体(301)、第二电机(304)、固定在第二电机输出轴上的驱动齿轮(305)、舵盘(306)和舵盘连接件(307)；所述第二舱体(301)顶部与第二仓盖(202)固定连接，所述第二电机(304)的输出轴朝下，并通过一个电机支架(303)固定连接所述第二舱体(301)内部，所述舵盘(306)的上端设置有与驱动齿轮(305)对应的啮合孔，下端设置有舵盘安装法兰，所述驱动齿轮(305)的轮齿与啮合孔配合连接，舵盘(306)的舵盘安装法兰与舵盘连接件(307)固定连接；所述第二舱体(301)内还设置有第二控制板和用于为第二电机和第二控制板供电的第二电池组(302)。

6.如权利要求5所述的仿水母探测器，其特征在于：所述尾鳍单元(4)包括第三舱体(401)、第三电机(404)、第三曲柄连杆单元(402)和尾鳍(403)；所述第三舱体(401)的顶部与所述舵盘连接件(307)固定连接，所述第三电机(404)固定连接在第三舱体(401)内部，所述第三舱体(401)底部呈半圆形，第三舱体底部中间面处设置有驱动槽，所述驱动槽的顶部设置有第四连杆安装座(401a)；所述第三曲柄连杆单元(402)包括依次铰接的旋转圆盘(402a)、第三连杆(402b)和第四连杆(402c)，所述旋转圆盘(402a)与第三电机(404)的输出轴固定连接，且连接点靠近旋转圆盘(402a)的外沿，所述旋转圆盘(402a)与第三连杆(402b)的铰接点靠近旋转圆盘(402a)的外沿，所述第三连杆(402b)与第四连杆(402c)的铰接点位于第四连杆(402c)的中部，所述第四连杆(402c)的上端与第四连杆安装座(401a)铰接，第四连杆(402c)的下端与尾鳍(403)固定连接；所述第三舱体(401)内还设置有第三控制板和用于为第三电机(404)和第三控制板供电的第三电池组。

说明书

【技术领域】

本发明涉及仿生机器人的技术领域，特别是涉及一种仿水母探测器。

【背景技术】

海洋、湖泊等水质检测对环境监控和科学研究具有重要意义。在现有技术中，用于提供水质检测的仪器设备，通常需要装载到潜水设备中，由潜水设备下潜到深水区后，仪器设备才能执行检测任务，造成检测设备高成本且运输成本高，而且由于检测设备体积大，因而无法在深水区中某些狭小通道中自由通行，探测范围有限。

仿生技术近年来发展迅猛，由于自然进化而形成的环境适应性生物体结构远超于人类工程设计结构，因此科研人员积极地从生物体上寻找灵感，从而研究出能够适应特殊环境并具有各种不同功能的仿生机器人。

综上所述，结合仿生学，研发具有高度灵活性、体积小和可通过性强的水下环境探测器具有重要意义。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种仿水母探测器，具有水下移动灵活性高、体积小和可通过性强的特点。

为实现上述目的，本发明提出了一种仿水母探测器，包括探测模块，其特征在于：还包括推进模块和转向模块；所述推进模块包括可伸展或收拢的多个扇叶以及用于控制所述扇叶进行运动的推进动力系统；所述转向模块包括舵机单元和尾鳍单元，所述舵机单元位于所述推进模块的下方，所述尾鳍单元位于所述舵机单元的下方；所述探测模块位于所述推进模块的上端。

作为优选，所述推进动力系统包括第一舱体、第一电机、第一曲柄连杆单元、与所述扇叶数量相同的多个第一支架、驱动圆盘、与所述扇叶数量相同的多个第二支架和螺纹杆；所述第一舱体的顶部设置有第一仓盖，底部设置有第二仓盖，所述第一仓盖的中心设置有活塞孔，活塞孔处设置有防止液体进入第一舱体的密封圈，第一仓盖的外沿设置有多个第一支架安装座；所述第一曲柄连杆单元包括依次铰接的第一曲柄、第一连杆和活塞杆，所述第一曲柄的前端固定连接在所述第一电机的输出轴上，所述活塞杆可滑动地插接在所述活塞孔中；所述活塞杆的顶部设置有活塞杆连接孔；所述螺纹杆包括上端螺纹杆、下端螺纹杆和位于上端螺纹杆与下端螺纹杆之间的螺杆法兰；所述下端螺纹杆与所述活塞杆连接孔通过螺纹固定连接；所述驱动圆盘中心设置有通孔，圆周外沿设置有多个第二支架安装座，所述驱动圆盘由中心的通孔穿过所述上端螺纹杆并且固定在所述螺纹杆上；所述第二支架的一端分别与一一对应的第二支架安装座铰接，另一端分别与一一对应的扇叶端部固定连接，所述第一支架的一端分别与一一对应的第一支架安装座铰接，另一端分别与相对应的第二支架中部铰接；所述第一舱体内还设置有第一控制板和用于为第一电机和第一控制板供电的第一电池组。

作为优选，所述扇叶呈向外凸起的弧形轮廓，扇叶上设置有多个泄压孔，每个泄压孔上分别设置有一个仅可向内旋转开启的泄压阀盖。

作为优选，所述泄压阀盖的一端铰接在所述泄压孔的一侧，泄压孔上相对应的另一侧下端设置有限位边，所述泄压阀盖的上端面内凹形成有压力槽，下端面与扇叶下端面同曲率设置；扇叶执行收拢动作时，泄压阀盖下端面受水阻力向外旋转而将泄压孔闭合，闭合时，泄压阀盖的自由端抵靠在所述泄压孔的限位边上；扇叶执行张开动作时，因压力槽受到正面水阻力作用而向内旋转，使得泄压孔打开，降低扇叶张开时所受的阻力。

作为优选，所述舵机单元包括第二舱体、第二电机、固定在第二电机输出轴上的驱动齿轮、舵盘和舵盘连接件；所述第二舱体顶部与第二仓盖固定连接，所述第二电机的输出轴朝下，并通过一个电机支架固定连接所述第二舱体内部，所述舵盘的上端设置有与驱动齿轮对应的啮合孔，下端设置有舵盘安装法兰，所述驱动齿轮的轮齿与啮合孔配合连接，舵盘的舵盘安装法兰与舵盘连接件固定连接；所述第二舱体内还设置有第二控制板和用于为第二电机和第二控制板供电的第二电池组。

作为优选，所述尾鳍单元包括第三舱体、第三电机、第三曲柄连杆单元和尾鳍；所述第三舱体的顶部与所述舵盘连接件固定连接，所述第三电机固定连接在第三舱体内部，所述第三舱体底部呈半圆形，第三舱体底部中间面处设置有驱动槽，所述驱动槽的顶部设置有第四连杆安装座；所述第三曲柄连杆单元包括依次铰接的旋转圆盘、第三连杆和第四连杆，所述旋转圆盘与第三电机的输出轴固定连接，且连接点靠近旋转圆盘的外沿，所述旋转圆盘与第三连杆的铰接点靠近旋转圆盘的外沿，所述第三连杆与第四连杆的铰接点位于第四连杆的中部，所述第四连杆的上端与第四连杆安装座铰接，第四连杆的下端与尾鳍固定连接；所述第三舱体内还设置有第三控制板和用于为第三电机和第三控制板供电的第三电池组。

作为优选，所述第一舱体、第二舱体和第三舱体内上分别设置有密封连接的舱门。

本发明的有益效果：本发明通过参考水母在水中游动的推进原理，仿生设计出以执行扇叶的张开和收拢动作而形成推进力的仿水母探测器，具有体积紧凑、水下游动灵活的特点，在水下复杂环境中的可通过性强，且便于储运。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中推进模块的剖视图；

图3是图2中C部放大图；

图4是本发明中推进动力系统的结构示意图；

图5是本发明中转向模块的结构示意图。

图中：1-探测模块、2-推进模块、3-舵机单元、4-尾鳍单元、201-第一舱体、202-第二仓盖、203-第一支架、204-第一仓盖、205-螺纹杆、206-驱动圆盘、207-第二支架、208-扇叶、209-第一曲柄连杆单元、210-泄压阀盖、211-第一电机、205a-上端螺纹杆、205b-螺杆法兰、205c-下端螺纹杆、208a-泄压孔、208b-限位边、209a-第一曲柄、209b-第一连杆、209c-活塞杆、209ca-活塞杆连接孔、210a-压力槽、301-第二舱体、302-第二电池组、303-电机支架、304-第二电机、305-驱动齿轮、306-舵盘、307-舵盘连接件、401-第三舱体、401a-第四连杆安装座、402-第三曲柄连杆单元、402a-旋转圆盘、402b-第三连杆、402c-第四连杆、403-尾鳍、404-第三电机。

【具体实施方式】

参阅图1～图5，本发明一种仿水母探测器，包括探测模块1，探测模块可根据探测目标不同而具有不同式样的传感器等硬件，在本发明中，探测模块适用于现有技术中的装置，探测模块顶部为减小水阻而设置呈弧面结构；本发明的特征在于：还包括推进模块2和转向模块；所述推进模块2包括可伸展或收拢的多个扇叶208以及用于控制所述扇叶208进行运动的推进动力系统；所述转向模块包括舵机单元3和尾鳍单元4，所述舵机单元3位于所述推进模块2的下方，所述尾鳍单元4位于所述舵机单元3的下方；所述探测模块1位于所述推进模块2的上端。

所述推进动力系统包括第一舱体201、第一电机211、第一曲柄连杆单元209、与所述扇叶数量相同的多个第一支架203、驱动圆盘206、与所述扇叶208数量相同的多个第二支架207和螺纹杆205；所述第一舱体201的顶部设置有第一仓盖204，底部设置有第二仓盖202，所述第一仓盖204的中心设置有活塞孔，活塞孔处设置有防止液体进入第一舱体201的密封圈，第一仓盖的外沿设置有多个第一支架安装座；所述第一曲柄连杆单元包括依次铰接的第一曲柄209a、第一连杆209b和活塞杆209c，所述第一曲柄209a的前端固定连接在所述第一电机211的输出轴上，所述活塞杆209c可滑动地插接在所述活塞孔中；所述活塞杆209c的顶部设置有活塞杆连接孔209ca；所述螺纹杆205包括上端螺纹杆205a、下端螺纹杆205c和位于上端螺纹杆与下端螺纹杆之间的螺杆法兰205b；所述下端螺纹杆205c与所述活塞杆连接孔209ca通过螺纹固定连接；所述驱动圆盘206中心设置有通孔，圆周外沿设置有多个第二支架安装座，所述驱动圆盘206由中心的通孔穿过所述上端螺纹杆205a并且固定在所述螺纹杆205上，固定时可在驱动圆盘206上部加装一个穿过上端螺纹杆205a的锁紧螺母；所述第二支架207的一端分别与一一对应的第二支架安装座铰接，另一端分别与一一对应的扇叶208端部固定连接，所述第一支架203的一端分别与一一对应的第一支架安装座铰接，另一端分别与相对应的第二支架207中部铰接；所述第一舱体201内还设置有第一控制板和用于为第一电机和第一控制板供电的第一电池组。

所述扇叶208呈向外凸起的弧形轮廓，扇叶上设置有多个泄压孔208a，每个泄压孔208a上分别设置有一个仅可向内旋转开启的泄压阀盖210。

所述泄压阀盖210的一端铰接在所述泄压孔208a的一侧，泄压孔208a上相对应的另一侧下端设置有限位边208b，所述泄压阀盖210的上端面内凹形成有压力槽210a，下端面与扇叶208下端面同曲率设置；扇叶208执行收拢动作时，泄压阀盖210下端面受水阻力向外旋转而将泄压孔208a闭合，闭合时，泄压阀盖210的自由端抵靠在所述泄压孔208a的限位边208b上；扇叶208执行张开动作时，因压力槽210a受到正面水阻力作用而向内旋转，使得泄压孔208a打开，降低扇叶208张开时所受的阻力。

所述舵机单元3包括第二舱体301、第二电机304、固定在第二电机输出轴上的驱动齿轮305、舵盘306和舵盘连接件307；所述第二舱体301顶部与第二仓盖202固定连接，所述第二电机304的输出轴朝下，并通过一个电机支架303固定连接所述第二舱体301内部，所述舵盘306的上端设置有与驱动齿轮305对应的啮合孔，下端设置有舵盘安装法兰，所述驱动齿轮305的轮齿与啮合孔配合连接，舵盘306的舵盘安装法兰与舵盘连接件307固定连接；所述第二舱体301内还设置有第二控制板和用于为第二电机和第二控制板供电的第二电池组302。

所述尾鳍单元4包括第三舱体401、第三电机404、第三曲柄连杆单元402和尾鳍403；所述第三舱体401的顶部与所述舵盘连接件307固定连接，所述第三电机404固定连接在第三舱体401内部，所述第三舱体401底部呈半圆形，第三舱体底部中间面处设置有驱动槽，所述驱动槽的顶部设置有第四连杆安装座401a；所述第三曲柄连杆单元402包括依次铰接的旋转圆盘402a、第三连杆402b和第四连杆402c，所述旋转圆盘402a与第三电机404的输出轴固定连接，且连接点靠近旋转圆盘402a的外沿，所述旋转圆盘402a与第三连杆402b的铰接点靠近旋转圆盘402a的外沿，所述第三连杆402b与第四连杆402c的铰接点位于第四连杆402c的中部，所述第四连杆402c的上端与第四连杆安装座401a铰接，第四连杆402c的下端与尾鳍403固定连接；所述第三舱体401内还设置有第三控制板和用于为第三电机404和第三控制板供电的第三电池组。

所述第一舱体201、第二舱体301和第三舱体401上分别设置有密封连接的舱门。所述探测模块固定在所述螺纹杆205的顶部。

本发明仿水母探测器推进的工作过程：

本发明仿水母探测器在工作过程中，第一电机211驱动第一曲柄连杆单元209传动，使得活塞杆209c上下往复滑动，从而带动驱动圆盘206上下往复移动，在第一支架203的支撑下，第二支架207将带动与其连接的扇叶208循环展开和收拢，当扇叶展开时，由于扇叶外侧面向外凸起，因此与水的正向阻力分量较小，另外由于泄压孔208a的存在，泄压阀盖210上表面的压力槽210a受到水阻力后，水阻力将泄压阀盖210推动旋转，泄压孔208a打开，进一步减小了扇叶所受的水阻力；反之，当扇叶收拢时，泄压阀盖210反向旋转并抵靠到限位边208b后使得泄压孔208a关闭，又由于扇叶的内侧面呈内凹型，因此所受的水阻力力将远大于扇叶外侧面在展开时所受的水阻力，借助于水阻力形成的反作用力，探测器将被推进向前移动。

本发明仿水母探测器转向的工作过程：

转向的直接作用部件是尾鳍403，改变尾鳍的位姿和方向，则可以改变探测器的推进方向；第三电机404通过第三曲柄连杆单元402的传动作用，控制尾鳍的摆动；舵机单元3中的第二电机304通过驱动齿轮305、舵盘306和舵盘连接件307的传动作用而驱动尾鳍单元的第三舱体401转动，从而控制尾鳍403传动，尾鳍因此获得了半个球体空间的任意自由度，可以灵活的控制探测器的推进方向。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

仿水母探测器专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。