一种六自由度球形水下机器人仿生眼制造技术

本发明专利技术涉及一种六自由度球形水下机器人仿生眼。本仿生眼主要由包括上半球壳、分流阀、Y形塑料导管、下半球壳、双向离心泵、控制电机、摄像头7和喷水口。所述下半球壳与上半球壳组合成球形六自由度球形水下机器人仿生眼的外壳，上半球壳有4个喷水口（也是进水口），下半球壳有8个喷水口（也是进水口）；所述上半球壳布置控制和感应装置；所述下半球壳布置其他各零部件。本发明专利技术能够解决在小管道、水下狭小区域等情况下，普通水下机器人视觉装置由于较大以致无法正常通行，工作受限等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种水下机器人仿生眼装置，特别地设及一种六自由度的球形水下机 器人仿生眼。 技术背景 水下机器人作为一种特殊用途的机器人，可W对各类水域中（湖泊、海洋、下水道、 小沟等）的基础设备进行维护与检修W及在对未知水域的探索中起着很大的作用，它的应 用前景相当广泛。目前所研究的水下球形机器人按姿态控制方式分主要有两种:一种是W 飞轮改变姿态为主，利用多个飞轮的扭矩平衡，W及飞轮扭矩的差动使球壳旋转，从而改变 球壳的姿态，通过单一喷水来实现机器人的运动转换；另一种是利用外置螺旋奖推进器的 组合来改变机器人的姿态。前者运动复杂，精度不高且不灵活、不稳定；后者是机器人表面 不光滑从而容易导致在与复杂的水下环境的交互过程中受到干扰。在小管道、水下狭小区 域等情况下，由于普通水下机器人较大W致无法通行，工作受限，所W迫切需要一种能在小 管道内或者狭小区域进行工作的水下机器人，来更好地完成某些特定的任务。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决在小管道、水下狭小区域等情况下，普通水下机器人由于 较大W致无法正常通行，工作受限等问题，提供一种体形狭小、紧凑、并能利用双向离屯、累 和阀的组合来改变姿态的六自由度的球形水下机器人仿生眼。 为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案： 一种六自由度球形水下机器人仿生眼，包括球形水下机器人仿生眼的上半球壳、分流 阀、Y形塑料导管、下半球壳、双向离屯、累、控制电机、摄像头和喷水口，其特征在于:所述四 个相同的分流阀采用康达效应阀，四个相同的控制电机采用小型直流电机;所述四个相同 的分流阀与Ξ个相同的双向离屯、累、两个相同的Y型塑料导管组合成具有12个喷水口的多 轴喷水系统，两两喷水口之间的配合实现6个自由度运动； 所述多轴喷水系统的具体结构为:第一双向离屯、累巧-A)输出口分别与第一第二分流 阀（2-A、2-B)连接，第二双向离屯、累巧-B)输出口分别与第；第四分流阀（2-C、2-D)连接，第 Ξ双向离屯、累巧-C)与第一第二两个Y形塑料导管(3-A、3-B)连接;第一控制电机(6-A)通过 小塑料挡板控制第一分流阀（2-A)的两个喷水口，第二控制电机(6-B)通过小塑料挡板控制 第二分流阀（2-B)的两个喷水口，第二控制电机(6-C)通过小塑料挡板第Ξ控制分流阀（2- C)的两个喷水口，第四控制电机(6-D)通过小塑料挡板控制第四分流阀（2-D)的两个喷水 口；第Ξ双向离屯、累巧-C)的一个输出口与第一 Y形塑料导管(3-A)连接实现两个喷水口喷 水，第Ξ双向离屯、累巧-C)的另外一个输出口与第二Y形塑料导管(3-B)连接实现两个喷水 口喷水;每个双向离屯、累工作时，两个口中一个为进水口，一个为喷水口。[000引所述上半球壳上设计有4个喷水口，下半球壳上设计有有8个喷水口，球壳内部对 称分布，从而使机器人质屯、处于体积中屯、偏下方，上半球壳布置控制和感应装置； 所述Υ形塑料导管通过分流产生力矩，从而使六自由度的球形水下机器人仿生眼转动； 所述六自由度的球形水下机器人仿生眼利用分流阀和独特的双向离屯、式累相组合，组 合后可在四种切换的射流喷不同的方向，既实现了六自由度又使机动能力所需要的累的数 目的减少，从而缩小六自由度球形水下机器人仿生眼装置的体积，分流阀允许喷水流方向 快速切换，对形水下机器人仿生眼装置产生准确的高带宽推力； 所述双向累，同时只能有两个端口喷射，切换累的方向大约需要100 ms，运和康达效应 阀的转换时间相近，因此，由于切换四个方向导致的时间延迟不会导致控制性能明显恶化； 所述六自由度球形水下机器人仿生眼的控制水平方向的喷水口与机器人前进方向的 夹角为正30度或负30度。 本专利技术与现有技术相比较，具有W下明显优点及突出性进步： 光滑的球形机器人壳体具有独特的流体特性，使它在低速度时具有更好的灵活性，而 细长的机器人形状需要遵守孟克力矩，其作用是定向六自由度的球形水下机器人仿生眼装 置垂直于流向。针对小管道、狭小的水下区域等情况，本专利技术所设计的六自由度球形水下机 器人仿生眼装置通过采用Ξ个双向离屯、累、四个分流阀和Y型塑料导管组合成具有12个喷 水口的多轴喷水系统，实现6个自由度运动，且合理调整整个机构中零部件的位置分布，使 它们在限定范围内，从而达到工作性能优良、体积小、结构简易、方便安装和拆卸等要求。此 夕h使用一个微型直流电动机来操纵一个小塑料挡板。微型直流电机旋转打开一个控制端 口的同时，会关闭另一个，也可使两个端口同时打开。由于流体动力学是双稳态的，只需要 改变阀的方向才会有能量的输入。因为挡板尺寸小、重量轻，所W微型直流电机可W快速来 回切换。在切换过程中，微型直流电机切换比流体动力换向更快，且电机的力对阀的输出力 大小几乎没有明显的影响。【附图说明】 图1是一种六自由度球形水下机器人仿生眼的整体结构示意图 图2是一种六自由度球形水下机器人仿生眼的双向离屯、累结构示意图 图3是一种六自由度球形水下机器人仿生眼的分流阀工作原理图 图4是一种六自由度球形水下机器人仿生眼的微型电机控制结构示意图 图5是一种六自由度球形水下机器人仿生眼的特殊自由度原理图 图6是一种六自由度球形水下机器人仿生眼的坐标系示意图 图7是一种六自由度球形水下机器人仿生眼的下半球的结构示意图。【具体实施方式】 下面结合附图和优选实例，详述本专利技术的具体结构和工作原理。 实施例一： 参见图^图7,本六自由度球形水下机器人仿生眼，包括上半球壳1、下半球壳4、分流阀 2-A、分流阀2-B、分流阀2-C、分流阀2-D、双向离屯、累5-A、双向离屯、累5-B、双向离屯、累5-C、 控制电机6-A、控制电机6-B、控制电机6-C、控制电机6-D和一个摄像头7，其特征在于:所述 四个分流阀2-4、2-8、2-(：、2-0与^个双向离屯、累5-4、5-8、5-(：通过￥形塑料导管3-4、￥形塑 料导管3-B组合成具有12个喷水口 8的多轴喷水系统，两两喷水口 8之间的配合实现6个自由 度运动。 实施例二： 本实施与例一基本相同，特征之处如下： 所述多轴喷水系统的具体结构为:第一双向离屯、累5-A输出口分别与第一分流阀2-A、 第二分流阀2-B连接，第二双向离屯、累5-B输出口分别与第Ξ分流阀2-C、第四分流阀2-D连 接，第Ξ双向离屯、累5-C与第一 Y形塑料导管3-A、第二Y形塑料导管3-B连接;第一控制电机 6-A通过小塑料挡板控制第一分流阀2-A的两个喷水口，第二控制电机6-B通过小塑料挡板 控制第二分流阀2-B的两个喷水口，第二控制电机6-C通过小塑料挡板第Ξ控制分流阀2- C的两个喷水口，第四控制电机6-D通过小塑料挡板控制第四分流阀2-D的两个喷水口；第 Ξ双向离屯、累5-C的一个输出口与第一Y形塑料导管3-A连接实现两个喷水口喷水，第Ξ 双向离屯、累5-C的另外一个输出口与第二Y形塑料导管3-B连接实现两个喷水口喷水;每个 双向离屯、累工作时，两个口中一个为进水口，一个为喷水口。 所述第一分流阀2-A、第二分流阀2-B、第Ξ分流阀2-C、第四分流阀2-D与第一双向 罔心累5-A、束^双向罔心累5-B、束二双向罔·<L·、累5-C、束一Y形塑料导官3-A、Y本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种六自由度球形水下机器人仿生眼，包括上、下半球壳（1、4）、四个分流阀（2‑A、2‑B、2‑C、2‑D）、三个双向离心泵（5‑A、5‑B、5‑C）、四个控制电机（6‑A、6‑B、6‑C、6‑D）和一个摄像头（7），其特征在于：所述四个分流阀（2‑A、2‑B、2‑C、2‑D）与三个双向离心泵（5‑A、5‑B、5‑C）通过两个Y形塑料导管（3‑A、3‑B）组合成具有12个喷水口（8）的多轴喷水系统，两两喷水口（8）之间的配合实现6个自由度运动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李恒宇，董毅，郭石磊，杨毅，饶进军，谢少荣，罗均，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31