一种具有复合发电功能的水陆两栖波动鳍机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种具有复合发电功能的水陆两栖波动鳍机器人，波动鳍外壳体内设置有波动鳍主体模块，波动鳍主体模块经鳍面波动式压电材料发电模块与波动鳍外壳体两侧设置的波动鳍连接；波动鳍的鳍面呈类正弦波形摆动；波动鳍外壳体的表面设置有太阳能发电模块，太阳能发电模块与波动鳍主体模块连接；当波动鳍鳍面运动时，压电材料发电装置跟随鳍面一起运动产生变形，实现压电材料发电装置发电，当波动鳍位于水面或陆上有太阳照射的环境中时，太阳能发电装置开始发电，蓄电池模块为整个水陆两栖波动鳍机器人系统提供电能。本发明专利技术实现了水陆两栖波动鳍机器人自身发电功能，克服了水陆两栖机器人因续航能力不足导致任务执行能力以及活动范围受限的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种具有复合发电功能的水陆两栖波动鳍机器人
本专利技术属于机器人能源
，具体涉及一种具有复合发电功能的水陆两栖波动鳍机器人。
技术介绍
海洋环境中蕴含丰富的资源，随着现代科学技术的蓬勃发展，海洋探索逐步成为海洋科技领域中的重要角色，各国纷纷把海洋资源的探索作为国家发展战略，对于海洋的探测、开发和利用已成为各国科学家的研究重点，同时还在不断加大海洋研究和开发力度。水下机器人作为一种综合人工智能和先进计算机技术的任务控制器，能高效地帮助人类探测、开发和利用海洋资源。水下无人航行器作为水下水下机器人的重要分支，特别是无揽水下航行器，由于没有线缆的束缚，运动灵活，体积小，隐蔽性高，同时可以搭载多种载荷任务，信息感知能力强大，成为水下机器人领域研究的重点，但是由于各种传感器，无线通信系统，执行器，推进器等耗电量大，导致水下机器人搭载的电池模块难以支撑机器人自身长航程续航，导致作业时间短，严重影响水下机器人任务的执行。水下波动鳍机器人也是一种无线揽式水下自主航行机器人，主要采用自身携带电池模块作为能源供给，具有运动灵活，隐蔽性高，任务执行能力强等特点，但是受限于自身体积，重量等因素，使得机器人携带能源有限，导致水下波动鳍机器人续航能力不足，活动范围严重受到限制，不能很好的满足探测，检测，通信等电子系统在水下长时间连续工作对能源的需求。不仅仅是水下机器人，对于陆上机器人以及水陆两栖机器人，同样面临着因自身携带电源续航能力不足导致巡航能力以及任务执行能力受限的问题。因此，为了解决现有无揽式自主机器人因续航能力不足导致任务执行能力以及活动范围受限的问题，对于具有发电功能的机器人的研究具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种具有复合发电功能的水陆两栖波动鳍机器人，解决现有水下和陆地机器人因续航能力不足导致任务执行能力以及活动范围受限的问题。本专利技术采用以下技术方案：一种具有复合发电功能的水陆两栖波动鳍机器人，包括波动鳍外壳体，波动鳍外壳体内设置有波动鳍主体模块，波动鳍主体模块包括单片微型计算机和蓄电池模块，单片微型计算机经鳍面波动式压电材料发电模块与波动鳍外壳体两侧设置的波动鳍连接，波动鳍的鳍面呈类正弦波形摆动；鳍面波动式压电材料发电模块与蓄电池模块连接，用于随波动鳍鳍面运动产生电能；波动鳍外壳体的表面设置有太阳能发电模块，太阳能发电模块与蓄电池模块连接。具体的，鳍面波动式压电材料发电模块包括舵机驱动模块和压电材料发电装置，舵机驱动模块设置在波动鳍主体模块内，与波动鳍的鳍面连接；压电材料发电装置设置在波动鳍上，与蓄电池模块连接。进一步的，舵机驱动模块包括多个舵机，多个舵机对应设置在波动鳍底板的两侧，分别经一个舵机臂与波动鳍鳍面上的波动鳍鳍条对应连接。进一步的，波动鳍鳍面包括波动鳍上鳍面和波动鳍下鳍面，压电材料发电装置设置在波动鳍上鳍面和波动鳍下鳍面之间。更进一步的，波动鳍鳍条间隔设置在波动鳍下鳍面的上表面。具体的，波动鳍鳍面在自然状态下呈扇形结构，波动鳍鳍面在预紧作用下，内侧边沿弧线拉伸呈直线，外侧弧线成类正弦曲线。具体的，波动鳍的鳍面采用乳胶或高弹橡胶材料制成。具体的，波动鳍主体模块包括波动鳍底板，波动鳍底板与波动鳍外壳体连接形成的腔体内部依次设置有前电子密封舱、舵机驱动模块、蓄电池模块和后电子密封舱，单片微型计算机设置在后电子密封舱内，分别与舵机驱动模块和蓄电池模块连接。进一步的，前电子密封舱内设置有摄像头、超声多普勒流速仪和水声定位系统，摄像头、超声多普勒流速仪和水声定位系统分别与单片微型计算机和蓄电池模块连接。具体的，太阳能发电模块包括太阳能发电装置，太阳能发电装置为类矩形板状结构，镶嵌在波动鳍外壳体上，与蓄电池模块连接。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术一种具有复合发电功能的水陆两栖波动鳍机器人，依靠太阳能发电模块和鳍面波动式压电材料发电模块不断为波动鳍机器人补充电能，依靠波动鳍左右两边鳍面的类正弦运动实现波动鳍机器人在陆上和水下的前进、后退、转弯运动以及在水下的上浮下潜运动在陆地或水下运动过程中，在运动过程中，依靠波动鳍鳍面类正弦运动使压电材料发电装置变形产生压电效应进行发电，进而持续性地为蓄电池模块充电，水陆两栖波动鳍在水面或陆地上有阳光照射的环境下，可以通过太阳能发电装置发电进而持续性地为蓄电池模块充电，同时依靠蓄电池模块电源管理系统更好的分配太阳能发电模块和鳍面波动式压电材料发电模块所发电能，提高电能使用效率，克服了水下和陆地机器人因续航能力不足导致任务执行能力以及活动范围受限的问题。进一步的，通过舵机驱动模块运动有规律的运动带动波动鳍鳍面产生类正弦运动，驱动水陆两栖波动鳍机器人运动，波动鳍鳍面运动过程中，带动压电材料发电装置相同规律的运动，产生压电效应进行发电，产生电能储存于波动鳍蓄电池模块，为水陆两栖机器人系统提供电能，提高波动鳍机器人运动续航能力。进一步的，通过多个舵机分别设置在波动鳍底板两侧，分别经一个舵机臂与波动鳍鳍面上的波动鳍鳍条对应连接，使得水陆两栖机器人运动灵活稳定。进一步的，压电材料发电装置设置在波动鳍上鳍面和波动鳍下鳍面之间，使得鳍面运动过程中带动压电材料发电装置变形产生压电效应产生电能。进一步的，波动鳍鳍条间隔设置在波动鳍下鳍面的上表面，使得舵机转动过程中带动波动鳍鳍条摆动，进一步带动波动鳍鳍面产生类正弦波形摆动，驱动水陆两栖波动鳍机器人运动。进一步的，波动鳍鳍面在自然状态下呈扇形结构，波动鳍鳍面在预紧作用下，内侧边沿弧线拉伸呈直线，外侧弧线成类正弦曲线，使得多个舵机驱动模块带动波动鳍鳍条有规律摆动，鳍条有规律摆动使得波动鳍鳍面呈类正弦波形摆动，驱动水陆两栖波动鳍机器人运动，同时在运动过程中带动压电材料发电装置产生变形发电。进一步的，波动鳍的鳍面采用乳胶或高弹橡胶材料制成，保证鳍面在绷紧状态下也具有一定柔性，保证水陆两栖波动鳍机器人在运动过程中鳍面能够柔顺得产生类正弦波形摆动。进一步的，波动鳍主体模块构成水陆两栖波动鳍机器人主体部分，实现波动鳍机器人运动控制，电源管理。进一步的，通过摄像头实现水陆两栖波动鳍机器人感知周围环境，通过超声多普勒流速仪实现水陆两栖波动鳍机器人运动速度测定，通过水声定位系统实现水陆两栖波动鳍机器人水下定位。进一步的，太阳能发电装置为类矩形板状结构，便于镶嵌于波动鳍外壳体上，使得水陆两栖波动鳍机器人在水面或陆上有阳光照耀环境下发电，所产生电能。综上所述，本专利技术依靠太阳能发电模块和鳍面波动式压电材料发电模块不断为波动鳍机器人补充电能，使得水陆两栖波动鳍机器人具有复合发电功能，克服了水下和陆地机器人因续航能力不足导致任务执行能力以及活动范围受限的问题。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术波动鳍鳍面扇形展开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有复合发电功能的水陆两栖波动鳍机器人，其特征在于，包括波动鳍外壳体(1)，波动鳍外壳体(1)内设置有波动鳍主体模块，波动鳍主体模块包括单片微型计算机和蓄电池模块(7)，单片微型计算机经鳍面波动式压电材料发电模块与波动鳍外壳体(1)两侧设置的波动鳍连接，波动鳍的鳍面呈类正弦波形摆动；鳍面波动式压电材料发电模块与蓄电池模块(7)连接，用于随波动鳍鳍面运动产生电能；波动鳍外壳体(1)的表面设置有太阳能发电模块，太阳能发电模块与蓄电池模块(7)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有复合发电功能的水陆两栖波动鳍机器人，其特征在于，包括波动鳍外壳体(1)，波动鳍外壳体(1)内设置有波动鳍主体模块，波动鳍主体模块包括单片微型计算机和蓄电池模块(7)，单片微型计算机经鳍面波动式压电材料发电模块与波动鳍外壳体(1)两侧设置的波动鳍连接，波动鳍的鳍面呈类正弦波形摆动；鳍面波动式压电材料发电模块与蓄电池模块(7)连接，用于随波动鳍鳍面运动产生电能；波动鳍外壳体(1)的表面设置有太阳能发电模块，太阳能发电模块与蓄电池模块(7)连接。


2.根据权利要求1所述的具有复合发电功能的水陆两栖波动鳍机器人，其特征在于，鳍面波动式压电材料发电模块包括舵机驱动模块(3)和压电材料发电装置(9)，舵机驱动模块(3)设置在波动鳍主体模块内，与波动鳍的鳍面连接；压电材料发电装置(9)设置在波动鳍上，与蓄电池模块(7)连接。


3.根据权利要求2所述的具有复合发电功能的水陆两栖波动鳍机器人，其特征在于，舵机驱动模块(3)包括多个舵机，多个舵机对应设置在波动鳍底板(11)的两侧，分别经一个舵机臂(4)与波动鳍鳍面上的波动鳍鳍条(5)对应连接。


4.根据权利要求2所述的具有复合发电功能的水陆两栖波动鳍机器人，其特征在于，波动鳍的鳍面包括波动鳍上鳍面(8)和波动鳍下鳍面(10)，压电材料发电装置(9)设置在波动鳍上鳍面(8)和波动鳍下鳍面(10)之间。


5.根据权利要求4所述的具有复合发电功能...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡桥，张堂佳，童保成，黄琴，曾杨彬，尹盛林，陈振汉，魏昶，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61