一种仿生龟制造技术

本发明专利技术涉及通讯控制技术领域，具体地说是一种仿生龟，其特征在于：所述的龟身设有腔体；所述的控制系统密闭嵌设在腔体内；龟的前端设头部；头部上对应眼睛处设有左右两个红外避障仪；头部的上方设有摄像头；所述的龟身的两侧的前部分别固定一个第一舵机的侧壁，所述的第一舵机一端的输出轴轴接U形架的开口端的一侧内壁，第一舵机的另一端采用第一转轴轴接U形架的开口端的另一侧内壁；所述的第一舵机的输出轴方向与龟身从头部向尾部相连的中轴线平行，使U形架相对龟身实现Y轴的旋转运动。本发明专利技术与现有技术相比，可搭载声波传感器的仿生龟利用仿生龟巡航游动来对鱼群进行实时监测，此仿生龟采用海龟科龟类体型。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通讯控制
，具体地说是一种仿生龟。
技术介绍
随着科技的发展与时代的进步，对水下机器人的要求也在提高，传统的“螺旋桨+舵”模式的水下航行器体积大，质量重，推进效率低，噪音大，流体扰动作用明显，低速时机动性能较差，使其在许多要求较高的场合无法应用，仿生型水下航行器便应运而生。作为融合仿生学、流体动力学、材料学、工程学、自动控制理论及机器人学的交叉学科，仿生型水下航行器具备龟类推进效率高、噪声低、流体扰动小、机动性好等优点。跟传统的螺旋桨式推进的水下航行器不同的地方是，仿生型水下航行器采用仿生龟作为推进器，仿生龟四肢在提供推进力的同时用于控制运动方向。仿生的主要部位有龟类的四肢、眼睛、外壳，仿生型推进器有其独特的优点。在平静的水域中，四肢推进器表现出高速的优点，尾巴推进器则有着高推进效率、高稳定性以及高机动性等优点，适合于低速游动、转弯以及扰动环境下保持姿态等。可见仿生型水下航行器不仅适合远距离航行，而且能够适应于浅海等复杂海域。因此，仿生型水下航行器得到了越来越多的科学家的关注。在仿生机器龟的研究上，国外学者很早就致力于这方面的工作，也取得了比较显著的成果。其研究过程主要分为两个阶段：20世纪90年代以前主要集中在鱼类游动机理的基础理论研究，90年代以后开始研制仿生机器鱼整机系统。20世纪上半叶，鱼类生物力学的研究大多是动物学家的定性观察和实验。国内近年来也开始了对水平体推进仿生水下机器龟的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种可搭载摄像头及多种传感器的仿生龟，其通过由两个舵机控制的前鳍配合由一个舵机控制的后鳍，实现仿生龟的上下、左右、前后的运动，方便仿生龟巡航游动对全水域水体生物实时监测。为实现上述目的，设计一种仿生龟，包括龟身、前鳍、后鳍、头部、若干传感器、控制系统，所述的前鳍呈月型、后鳍呈扇型；前鳍、后鳍、所述的前鳍向龟身的两侧方向伸展，所述的后鳍向龟身的尾部方向伸展，其特征在于：所述的龟身设有腔体；所述的控制系统密闭嵌设在腔体内；龟的前端设头部；头部上对应眼睛处设有左右两个红外避障仪；头部的上方设有摄像头；所述的龟身的两侧的前部分别固定一个第一舵机的侧壁，所述的第一舵机一端的输出轴轴接U形架的开口端的一侧内壁，第一舵机的另一端采用第一转轴轴接U形架的开口端的另一侧内壁；所述的第一舵机的输出轴方向与龟身从头部向尾部相连的中轴线平行，使U形架相对龟身实现Y轴的旋转运动；与开口端相对应的U形架的底面固定第二舵机的一端，第二舵机另一端的输出轴轴接连接臂的一端，连接臂的另一端固定前鳍，使连接臂实现X轴的旋转运动；所述的龟身的两侧的尾部分别设有尾部舵机，尾部舵机的输出轴的方向与第一舵机的输出轴的方向垂直，且尾部舵机的输出轴位于外侧；尾部舵机的输出轴固定连接一垂直板的竖板，垂直板的水平板固定尾鳍的前端使尾鳍实现X轴的旋转摆动；所述的控制系统包括多路舵机控制板、内嵌处理软件的主控单片机、多通道无线收发装置；所述的多路舵机控制板的多路信号输出端分别连接两个第一舵机的信号端、两个第二舵机的信号端，两个尾部舵机的信号端；主控单片机的电源端与多路舵机控制板的电源端、分别连接电源；多路舵机控制板的信号输入端连接主控单片机的信号输出端；所述的主控单片机的多路信号输入端分别连接左右两个红外避障仪的信号端、若干传感器的信号端、摄像头的一路信号输出端；摄像头的另一路信号输出；主控单片机的无线通讯端、多路舵机控制板的无线通讯端分别与多通道无线收发装置的信号端通讯连接；所述的多通道无线收发装置向主控单片机发送请求信号，主控单片机控制龟身做前进、后退、上升、下潜、左右旋转；所述的若干传感器包括温度传感器、声波传感器的信号端、PH值传感器。所述的主控单片机的处理软件进行如下处理：(1)开始；(2)分三路同时分别处理，第一路接收传感器反馈数据，并将传感器数据存储于主控单片机的存储器中，然后通过多通道无线信号收发装置上传给上位机，再返回“接收传感器反馈数据”步骤；第二路接收摄像头的影像数据，并将影像数据存储于主控单片机的存储器中，然后将影像数据通过多通道无线信号收发装置上传给上位机；再返回“接收摄像头的影像数据”步骤；第三路判断是否收到红外避障仪发出的高频电信号；(3)如果有收到高频电信号，则进入“向多路舵机控制板发出相应动作信号”步骤；如果没有收到高频电信号，则接收遥控器发出指令；(4)判断遥控器指令各类；所述的指令包括前进、后退、上升、下潜、左转、右转、速度；(5)向多路舵机控制板发出相应动作信号；(6)相应舵机执行动作指令。所述的前进指令进行如下处理：(1)第一步，同时进行如下动作，每个动作的完成时间都为0.6S：左侧第一舵机逆时针摆动40度；右侧第一舵机顺时针摆动40度；左侧第二舵机从45度逆时针摆动至0度；右侧第二舵机从45度顺时针摆动至0度；左侧尾部舵机顺时针摆动30度；右侧尾部舵机逆时针摆动30度；(2)第二步，同时进行如下动作，每个动作的完成时间都为0.6S：左侧一舵机顺时针摆动40度复位；右侧第一舵机逆时针摆动40度复位；左侧第二舵机从0度顺时针摆动45度；右侧第二舵机从0度逆时针摆动至45度；左侧尾部舵机逆时针摆动30度复位；右侧尾部舵机顺时针摆动30度复位；(3)返回第一步。所述的后进指令进行如下处理：(1)第一步，同时进行如下动作，每个动作的完成时间都为0.6S：左侧第一舵机逆时针摆动40度；右侧第一舵机顺时针摆动40度；左侧第二舵机从45度顺时针摆动至0度；右侧第二舵机从45度逆时针摆动至0度；左侧尾部舵机顺时针摆动30度；右侧尾部舵机逆时针摆动30度；(2)第二步，同时进行如下动作，每个动作的完成时间都为0.6S：左侧一舵机顺时针摆动40度复位；右侧第一舵机逆时针摆动40度复位；左侧第二舵机从0度逆时针摆动45度；右侧第二舵机从0度顺时针摆动至45度；左侧尾部舵机逆时针摆动30度复位；右侧尾部舵机顺时针摆动30度复位；(3)返回第一步。所述的下潜指令进行如下处理：(1)第一步，同时进行如下动作，每个动作的完成时间都为0.4S：左侧第一舵机逆时针摆动40度；右侧第一舵机顺时针摆动40度；左侧第二舵机从60度逆时针摆动至0度；右侧第二舵机从60度顺时针摆动至0度；左侧尾部舵机逆时针摆动30度；右侧尾部舵机顺时针摆动30度；(2)第二步，同时进行如下动作，每个动作的完成时间都为0.4S：左侧第一舵机顺时针摆动40度复位；右侧第一舵机逆时针摆动40度；左侧第二舵机从0度顺时针摆动至0度；右侧第二舵机从0度逆时针摆动至0度；左侧尾部舵机顺时针摆动30度；右侧尾部舵机逆时针摆动30度；(3)返回第一步。所述的上升指令进行如下处理：(1)第一步，同时进行如下动作，每个动作的完成时间都为0.4S：左侧第一舵机逆时针摆动40度；右侧第一舵机顺时针摆动40度；左侧第二舵机从60度顺时针摆动至0度；右侧第二舵机从60度逆时针摆动至0度；左侧尾部舵机顺时针摆动30度；右侧尾部舵机逆时针摆动30度；(2)第二步，同时进行如下动作，每个动作的完成时间都为0.4S：左侧第一舵机顺时针摆动40度复位；右侧第一舵机逆时针摆动40度复位；左侧第二舵机从0度逆时针摆动至60度；右侧第二舵机从0度顺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生龟，包括龟身(1)、前鳍(2)、后鳍(3)、头部(4)、若干传感器、控制系统，所述的前鳍(2)呈月型、后鳍(3)呈扇型；前鳍(2)、后鳍(3)、所述的前鳍向龟身(1)的两侧方向伸展，所述的后鳍(3)向龟身的尾部方向伸展，其特征在于：所述的龟身(1)设有腔体；所述的控制系统密闭嵌设在腔体内；龟的前端设头部(4)；头部(4)上对应眼睛处设有左右两个红外避障仪(11)；头部(4)的上方设有摄像头(12)；所述的龟身(1)的两侧的前部分别固定一个第一舵机(5)的侧壁，所述的第一舵机(5)一端的输出轴轴接U形架(9)的开口端的一侧内壁，第一舵机(5)的另一端采用第一转轴(7)轴接U形架(9)的开口端的另一侧内壁；所述的第一舵机(5)的输出轴方向与龟身从头部向尾部相连的中轴线平行，使U形架(9)相对龟身实现Y轴的旋转运动；与开口端相对应的U形架(9)的底面固定第二舵机(6)的一端，第二舵机(6)另一端的输出轴轴接连接臂(10)的一端，连接臂(10)的另一端固定前鳍(2)，使连接臂(10)实现X轴的旋转运动；所述的龟身(1)的两侧的尾部分别设有尾部舵机(13)，尾部舵机(13)的输出轴的方向与第一舵机(5)的输出轴的方向垂直，且尾部舵机的输出轴位于外侧；尾部舵机的输出轴固定连接一垂直板(14)的竖板，垂直板(14)的水平板固定尾鳍(3)的前端使尾鳍实现X轴的旋转摆动；所述的控制系统包括多路舵机控制板、内嵌处理软件的主控单片机、多通道无线收发装置；所述的多路舵机控制板的多路信号输出端分别连接两个第一舵机的信号端、两个第二舵机的信号端，两个尾部舵机的信号端；主控单片机的电源端与多路舵机控制板的电源端、分别连接电源；多路舵机控制板的信号输入端连接主控单片机的信号输出端；所述的主控单片机的多路信号输入端分别连接左右两个红外避障仪(11)的信号端、若干传感器的信号端、摄像头的一路信号输出端；摄像头的另一路信号输出；主控单片机的无线通讯端、多路舵机控制板的无线通讯端分别与多通道无线收发装置的信号端通讯连接；所述的多通道无线收发装置向主控单片机发送请求信号，主控单片机控制龟身做前进、后退、上升、下潜、左右旋转；所述的若干传感器包括温度传感器、声波传感器的信号端、PH值传感器。...

【技术特征摘要】
1.一种仿生龟，包括龟身(1)、前鳍(2)、后鳍(3)、头部(4)、若干传感器、控制系统，所述的前鳍(2)呈月型、后鳍(3)呈扇型；前鳍(2)、后鳍(3)、所述的前鳍向龟身(1)的两侧方向伸展，所述的后鳍(3)向龟身的尾部方向伸展，其特征在于：所述的龟身(1)设有腔体；所述的控制系统密闭嵌设在腔体内；龟的前端设头部(4)；头部(4)上对应眼睛处设有左右两个红外避障仪(11)；头部(4)的上方设有摄像头(12)；所述的龟身(1)的两侧的前部分别固定一个第一舵机(5)的侧壁，所述的第一舵机(5)一端的输出轴轴接U形架(9)的开口端的一侧内壁，第一舵机(5)的另一端采用第一转轴(7)轴接U形架(9)的开口端的另一侧内壁；所述的第一舵机(5)的输出轴方向与龟身从头部向尾部相连的中轴线平行，使U形架(9)相对龟身实现Y轴的旋转运动；与开口端相对应的U形架(9)的底面固定第二舵机(6)的一端，第二舵机(6)另一端的输出轴轴接连接臂(10)的一端，连接臂(10)的另一端固定前鳍(2)，使连接臂(10)实现X轴的旋转运动；所述的龟身(1)的两侧的尾部分别设有尾部舵机(13)，尾部舵机(13)的输出轴的方向与第一舵机(5)的输出轴的方向垂直，且尾部舵机的输出轴位于外侧；尾部舵机的输出轴固定连接一垂直板(14)的竖板，垂直板(14)的水平板固定尾鳍(3)的前端使尾鳍实现X轴的旋转摆动；所述的控制系统包括多路舵机控制板、内嵌处理软件的主控单片机、多通道无线收发装置；所述的多路舵机控制板的多路信号输出端分别连接两个第一舵机的信号端、两个第二舵机的信号端，两个尾部舵机的信号端；主控单片机的电源端与多路舵机控制板的电源端、分别连接电源；多路舵机控制板的信号输入端连接主控单片机的信号输出端；所述的主控单片机的多路信号输入端分别连接左右两个红外避障仪(11)的信号端、若干传感器的信号端、摄像头的一路信号输出端；摄像头的另一路信号输出；主控单片机的无线通讯端、多路舵机控制板的无线通讯端分别与多通道无线收发装置的信号端通讯连接；所述的多通道无线收发装置向主控单片机发送请求信号，主控单片机控制龟身做前进、后退、上升、下潜、左右旋转；所述的若干传感器包括温度传感器、声波传感器的信号端、PH值传感器。2.如权利要求1所述的一种仿生龟，其特征在于，所述的主控单片机的处理软件进行如下处理：(1)开始；(2)分三路同时分别处理，第一路接收传感器反馈数据，并将传感器数据存储于主控单片机的存储器中，然后通过多通道无线信号收发装置上传给上位机，再返回“接收传感器反馈数据”步骤；第二路接收摄像头的影像数据，并将影像数据存储于主控单片机的存储器中，然后将影像数据通过多通道无线信号收发装置上传给上位机；再返回“接收摄像头的影像数据”步骤；第三路判断是否收到红外避障仪发出的高频电信号；(3)如果有收到高频电信号，则进入“向多路舵机控制板发出相应动作信号”步骤；如果没有收到高频电信号，则接收遥控器发出指令；(4)判断遥控器指令各类；所述的指令包括前进、后退、上升、下潜、左转、右转、速度；(5)向多路舵机控制板发出相应动作信号；(6)相应舵机执行动作指令。3.如权利要求2所述的一种仿生龟，其特征在于，所述的前进指令进行如下处理：(1)第一步，同时进行如下动作，每个动作的完成时间都为0.6S：左侧第一舵机逆时针摆动40度；右侧第一舵机顺时针摆动40度；左侧第二舵机从45度逆时针摆动至0度；右侧第二舵机从45度顺时针摆动至0度；左侧尾部舵机顺时针摆动30度；右侧尾部舵机逆时针摆动30度；(2)第二步，同时进行如下动作，每个动作的完成时间都为0.6S：左侧一舵机顺时针摆动40度复位；右侧第一舵机逆时针摆动40度复位；左侧第二舵机从0度顺时针摆动45度；右侧第二舵机从0度逆时针摆动至45度；左侧尾部舵机逆时针摆动30度复位；右侧尾部舵机顺时针摆动30度复位；(3)返回第一步。4.如权利要求2所述的一种仿生龟，其特征在于，所述的后进指令进行如下处理：(1)第一步，同时进行如下动作，每个动作的完成时间都为0.6S：左侧第一舵机逆时针摆动40度；右侧第一舵机顺时针摆动40度；左侧第二舵机从45度顺时针摆动至0度；右侧第二舵机从45度逆时针摆动至0度；左侧尾部舵机顺时针摆动30度；右侧尾部舵机...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱卫国，主翔宇，许庆，何元浩，孔祥洪，
申请(专利权)人：上海海洋大学，
类型：发明
国别省市：上海;31