一种基于电致动聚合物驱动的水质监测机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种基于电致动聚合物驱动的水质监测机器人，适用于淡水养殖的水质监测，包括：壳体与遥控器，壳体上安装有电源、遥控模块、驱动模块、检测模块、监控模块、无线传输模块、报警模块以及控制模块；控制模块分别连接电源、遥控模块、驱动模块、检测模块、监控模块、无线传输模块以及报警模块；遥控器通过遥控模块控制水质监测机器人运动；电源为水质监测机器人供电；驱动模块包括电致动聚合物驱动器和避障模块；壳体上设有足部突沿和/或一个尾部突沿；足部突沿的数量至少为一对，电致动聚合物驱动器分别安装在足部突沿与尾部突沿上。它能够连续检测淡水养殖水域的水质参数，监控水下情况，对超标水质进行提前警报；同时功耗低，节能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新型柔性智能材料驱动器、水质检测、机器人控制领域，尤其涉及一种基于电致动聚合物驱动的水质监测机器人，主要用于淡水养殖领域的水质监测。
技术介绍
我国淡水资源总量达2.8万亿立方米，在世界排名第四。淡水养殖是改善粮食短缺的重要途径之一。我国的淡水养殖行业具有分布广、产量大、逐年增长的特点，以2014年为例，全国水产品总产量6461.52万吨，占世界水产品总产量的39.3％；淡水产品产量3165.30万吨，占全国水产品总产量的49％。水质对淡水养殖的产品质量影响极大。水产品对所在水环境的各项主要水质指标有一个较适范围的要求，比如溶解氧含量的范围为5-8mg/L，PH值的较适范围为6.5-9.0，温度的较适范围为15-30℃；而某些水质指标超出较适范围时水产品的生长状况将受严重抑制，比如当氨含量高于0.02ppm大部分水生动物会死亡，余氯含量高于0.02ppm时会强烈腐蚀鱼虾粘膜，溶解氧含量长期低于3mg/L时水产动物生长减缓，长期高于12mg/L时鱼类又会患气泡病。目前，大部分淡水养殖户虽然意识到了水质对水产品的重要性，但是凭借肉眼观察、经验判断缺乏科学依据，极易主观化。因此，采用专门的水质检测仪器对水质进行监测成为必要。现有的水质检测仪器按规模大小可以分为便携式水质检测仪、大中型水质分析仪、水质监控系统。现有便携式水质检测仪虽然携带方便，可随时采样检测，但其检测的水质参数极为有限，且通常为单点、单区域测试，测量点依赖人为放置，因此难以对淡水养殖的水域进行全面的评估；大中型水质分析仪虽然可检测的指标数量多，对水质的整体评价较为全面，但是价格高昂且难以移动，对于小型养殖户来说会大幅度增加养殖成本，因此难以满足养殖户的实际需求；水质监控系统虽然能对水域的水质实时监控，但只能定点连续采样，具有区域局限性，且同样面临价格高昂不便携带的问题。因此针对淡水养殖开发便携式小型水质监测机器人就显得尤为必要。现有的机器人的所用的驱动系统大部分是传统的刚性驱动系统，结构复杂、笨重、耗能大。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术展示了一种基于电致动聚合物驱动的水质监测机器人，它能够连续检测淡水养殖水域的水质参数，监控水下情况并且传回终端，对超标水质进行提前警报；同时采用功耗低的驱动器，引领低耗发展、绿色发展的潮流。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于电致动聚合物驱动的水质监测机器人，适用于淡水养殖的水质监测，所述水质监测机器人包括：壳体与遥控器，所述壳体上安装有电源、遥控模块、驱动模块、检测模块、监控模块、无线传输模块、报警模块以及控制模块；所述控制模块分别连接所述电源、遥控模块、驱动模块、检测模块、监控模块、无线传输模块以及报警模块；所述遥控器通过遥控模块控制水质监测机器人运动；所述电源为所述水质监测机器人供电；所述驱动模块包括电致动聚合物驱动器和避障模块；所述壳体上设有足部突沿和/或一个尾部突沿；所述足部突沿的数量至少为一对，所述电致动聚合物驱动器分别安装在足部突沿与尾部突沿上。所述电致动聚合物驱动器包括至少一片片状的电致动聚合物材料，A电极与B电极，所述A电极分别固定在所述足部突沿与尾部突沿的外侧面上，所述A电极与所述电致动聚合物材料一侧接触，所述电致动聚合物材料另一侧与B电极接触，所述A电极、电致动聚合物材料以及B电极固定在所述足部突沿和所述尾部突沿上。所述电致动聚合物材料为离子聚合物-金属复合材料、导电聚合物或巴基凝胶。所述避障模块为超声波避障模块或红外线避障模块。所述无线传输模块为蓝牙模块或zigbee模块。所述壳体由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、氨基塑料、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、尼龙、光敏树脂中的一种或多种制成。所述检测模块包括温度传感器、湿度传感器、溶解氧传感器以及PH传感器，所述温度传感器通过温度检测电路连接控制模块，所述湿度传感器通过湿度检测电路连接控制模块，所述溶解氧传感器通过溶解氧检测电路连接控制模块，所述PH传感器通过PH检测电路连接控制模块。所述监控模块包括摄像头或红外线热成像模块。所述电源的输出电压小于10V，所述控制模块包括单片机或PLC控制器。所述控制模块通过所述无线传输模块将检测的水质参数传输至终端显示器，所述报警模块包括蜂鸣器，当水质参数超出设定的范围时会发出警报。本专利技术的有益效果有：摈弃现有刚性机器人复杂的驱动机构，利用新型电致动聚合物制作驱动模块实现机器人游动，既能很大程度上减轻机器人的重量，又能通过低耗能的驱动方式，引领低耗发展、绿色发展的潮流。附图说明图1为本专利技术的电气部分的连接图。图2为仿海龟型水质监测机器人的壳体。图3为驱动器足部的爆炸图，将A电极、IPMC、B电极按次序固定在下壳体的足部突沿或尾部突沿上。图4为一种IPMC驱动的仿海龟型水质监测机器人的模型。图5为一种IPMC驱动的仿巴西龟型水质监测机器人的模型。图6为一种IPMC驱动的船型水质监测机器人的下壳体模型。图7为一种IPMC驱动的船型水质监测机器人的右前足部局部示意图。图8为水质监测机器人的制作流程。其中，1为仿海龟型水质监测机器人的龟盖；2为仿海龟型水质监测机器人的下壳体；2-1为足部突沿或尾部突沿；3为液晶显示屏；4为51单片机；5为电致动聚合物材料；5a-1为左前足；5a-2为右前足；5b-1为左后足；5b-2为右后足；5c为尾部；6为蜂鸣器；7为温度传感器；8为蓝牙模块；9为PH传感器；10为浊度传感器；11为手机；12为仿巴西龟型水质监测机器人的下壳体；13为船型水质监测机器人的下壳体；14为PDMS纸；A为A电极；B为B电极。具体实施方式为了更好的了解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术作进一步说明。一种基于电致动聚合物驱动的水质监测机器人，适用于淡水养殖的水质监测。水质监测机器人包括：壳体与遥控器，壳体上安装有电源、驱动模块、监测模块、监控模块、无线传输模块、报警模块以及控制模块。壳体，用于承载各个模块并在水中行驶。其形状可以为仿海龟型、仿巴西龟型、船型或其他封闭壳体形状；可以通过3D打印获得，或是先设计相应模具再通过模具成型获得，所用的材料可选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、氨基塑料、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、尼龙、光敏树脂等轻型塑料。壳体的制作材质同时应满足密度尽量小、不渗水、不与水反应、强度相对较大等原则。仿海龟型与仿巴西龟型的壳体包括龟盖和下壳体，龟盖上设有龟纹。如图1所示，控制模块分别连接电源、遥控模块、驱动模块、检测模块、监控模块、无线传输模块以及报警模块；遥控器通过遥控模块控制水质监测机器人运动。驱动模块包括电致动聚合物驱动器和避障模块，用于提供动力驱动机器人前行或转弯。壳体上设有足部突沿和/或一个尾部突沿；足部突沿的数量至少为一对，电致动聚合物驱动器分别安装在足部突沿与尾部突沿上。电致动聚合物驱动器包括至少一片片状的电致动聚合物材料，A电极与B电极。足部突沿与安装在其上面的电致动聚合物材料、A电极、B电极构成足部；尾部突沿与安装在其上面的电致动聚合物材料、A电极、B电极构成尾部。足部和尾部通过在水中运动推进机器人直线游动或转弯。足部对称分布在壳体的两侧(左右或前后)，尾部分布在壳体的后侧。电致动聚合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电致动聚合物驱动的水质监测机器人，适用于淡水养殖的水质监测，其特征在于，所述水质监测机器人包括：壳体与遥控器，所述壳体上安装有电源、遥控模块、驱动模块、检测模块、监控模块、无线传输模块、报警模块以及控制模块；所述控制模块分别连接所述电源、遥控模块、驱动模块、检测模块、监控模块、无线传输模块以及报警模块；所述遥控器通过遥控模块控制水质监测机器人运动；所述电源为所述水质监测机器人供电；所述驱动模块包括电致动聚合物驱动器和避障模块；所述壳体上设有足部突沿和/或一个尾部突沿；所述足部突沿的数量至少为一对，所述电致动聚合物驱动器分别安装在足部突沿与尾部突沿上。

【技术特征摘要】
1.一种基于电致动聚合物驱动的水质监测机器人，适用于淡水养殖的水质监测，其特征在于，所述水质监测机器人包括：壳体与遥控器，所述壳体上安装有电源、遥控模块、驱动模块、检测模块、监控模块、无线传输模块、报警模块以及控制模块；所述控制模块分别连接所述电源、遥控模块、驱动模块、检测模块、监控模块、无线传输模块以及报警模块；所述遥控器通过遥控模块控制水质监测机器人运动；所述电源为所述水质监测机器人供电；所述驱动模块包括电致动聚合物驱动器和避障模块；所述壳体上设有足部突沿和/或一个尾部突沿；所述足部突沿的数量至少为一对，所述电致动聚合物驱动器分别安装在足部突沿与尾部突沿上。2.根据权利要求1所述的一种基于电致动聚合物驱动的水质监测机器人，其特征在于，所述电致动聚合物驱动器包括至少一片片状的电致动聚合物材料，A电极与B电极，所述A电极分别固定在所述足部突沿与尾部突沿的外侧面上，所述A电极与所述电致动聚合物材料一侧接触，所述电致动聚合物材料另一侧与B电极接触，所述A电极、电致动聚合物材料以及B电极固定在所述足部突沿和所述尾部突沿上。3.根据权利要求2所述的一种基于电致动聚合物驱动的水质监测机器人，其特征在于，所述电致动聚合物材料为离子聚合物-金属复合材料、导电聚合物或巴基凝胶。4.根据权利要求1所述的一种基于电致动聚合物驱动的水质监测机器人，其特征在于，所述避障模...

【专利技术属性】
技术研发人员：常龙飞，俞林锋，刘炎发，刘亚伟，杨露露，袁成明，吴玉程，吕品，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34