一种适于海底环境的行走机器人的制作方法

本发明属于海洋装备技术领域，具体涉及一种适于海底环境的行走机器人。

背景技术：

地球表面大约有71％的面积被水体所覆盖，这片被大陆分隔但相通的广阔水域被称为海洋。海洋的整个水体承载着种类繁多的生物，其像陆地一样为广大生物提供生存的资源和场所。从海洋表面一直往下，在海洋水体的边界是海底，海底承载着整个海洋水体，从而形成了海洋这样一个丰富多彩的大系统，作为海洋的承载体，海底蕴藏着丰富的生物资源、可利用能源等，然而人类对海底的了解认知还远远不够。

随着人类探索海洋的脚步不断深入，已经有很多海洋设备在探索海洋中发挥着巨大作用，现有应用广泛的海洋探测机器人有auv、rov和glider等，然而这些设备都不适合海底探测任务，auv和glider更加适用于对海洋水体的探测，rov更适合一定范围的定点观测或作业任务。海底环境复杂，首先海底地形崎岖多变，其对海底探测具有很高的要求，海底探测设备必须具有复杂地形的适应性；其次，由于海底地形变化，在某些区域存在大流速海流，此种环境对海底探测设备造成很大不利影响，因此要求海底设备必须具有良好的抗流能力。目前可利用的海底探测工具有限，特别是自动化大范围连续探测工具更为稀少。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种克服以上问题的适于海底环境的行走机器人。

本发明由机器人身体、机器人腿组、视觉系统、照明系统和电源与控制系统组成。

机器人身体由身体上壳和身体下壳组成，身体上壳和身体下壳之间通过螺栓连接。

机器人腿组由六条机器人腿组成，每条机器人腿的结构相同，机器人腿两两对称分布于机器人身体的两侧，机器人腿与机器人身体之间通过螺栓连接固定。机器人腿由前后摆关节组、上下摆关节组、大腿关节组和小腿组成。

前后摆关节组包括前后摆关节组筒体、前后摆关节组伺服电机、前后摆关节组电机固定板、前后摆关节组筒体轴端盖静密封圈、前后摆关节组筒体后端盖静密封圈、前后摆关节组筒体轴端盖第一密封圈、前后摆关节组筒体轴端盖第二密封圈、前后摆关节组筒体轴端盖、前后摆关节组筒体后端盖、前后摆关节组平键、前后摆关节组紧固螺母、前后摆关节组第一连接板、前后摆关节组第二连接板和前后摆关节组后端盖轴承。前后摆关节组筒体的外表面平板与机器人身体通过螺栓固定连接；前后摆关节组伺服电机靠近输出轴的一侧通过螺钉连接固定于前后摆关节组电机固定板上；前后摆关节组电机固定板通过螺钉连接固定于前后摆关节组筒体内腔中；前后摆关节组筒体轴端盖静密封圈和前后摆关节组筒体后端盖静密封圈分别安装在前后摆关节组筒体两个端面的密封槽中；前后摆关节组筒体轴端盖第一密封圈和前后摆关节组筒体轴端盖第二密封圈分别安装在前后摆关节组筒体轴端盖的密封槽中；前后摆关节组筒体轴端盖穿过前后摆关节组伺服电机输出轴通过螺栓连接固定在前后摆关节组筒体一侧的端面上；前后摆关节组筒体后端盖通过螺栓连接固定在前后摆关节组筒体另一侧的端面上；前后摆关节组平键置于关节组伺服电机输出轴的键槽中；前后摆关节组第一连接板通过前后摆关节组平键与关节组伺服电机的输出轴连接；前后摆关节组紧固螺母与关节组伺服电机的输出轴之间螺纹连接并将前后摆关节组第一连接板压紧在关节组伺服电机的输出轴上；前后摆关节组后端盖轴承的内圈与前后摆关节组筒体后端盖之间通过过盈配合连接；前后摆关节组后端盖轴承的外圈与前后摆关节组第二连接板之间通过过盈配合连接。

上下摆关节组包括上下摆关节组筒体、上下摆关节组伺服电机、上下摆关节组电机固定板、上下摆关节组筒体轴端盖静密封圈、上下摆关节组筒体后端盖静密封圈、上下摆关节组筒体轴端盖第一密封圈、上下摆关节组筒体轴端盖第二密封圈、上下摆关节组筒体轴端盖、上下摆关节组筒体后端盖、上下摆关节组平键、上下摆关节组紧固螺母、上下摆关节组第一连接板、上下摆关节组第二连接板和上下摆关节组后端盖轴承。上下摆关节组筒体外表面的口型环与前后摆关节组第一连接板和前后摆关节组第二连接板通过螺栓固定连接；上下摆关节组伺服电机靠近输出轴的一侧通过螺钉连接固定于上下摆关节组电机固定板上；上下摆关节组电机固定板通过螺钉连接固定于上下摆关节组筒体内腔中；上下摆关节组筒体轴端盖静密封圈和上下摆关节组筒体后端盖静密封圈分别安装在上下摆关节组筒体两个端面的密封槽中；上下摆关节组筒体轴端盖第一密封圈和上下摆关节组筒体轴端盖第二密封圈分别安装在上下摆关节组筒体轴端盖的密封槽中；上下摆关节组筒体轴端盖穿过上下摆关节组伺服电机输出轴通过螺栓连接固定在上下摆关节组筒体一侧的端面上；上下摆关节组筒体后端盖通过螺栓连接固定在上下摆关节组筒体另一侧的端面上；上下摆关节组平键置于关节组伺服电机输出轴的键槽中；上下摆关节组第一连接板通过上下摆关节组平键与关节组伺服电机的输出轴连接；上下摆关节组紧固螺母与关节组伺服电机的输出轴之间螺纹连接并将上下摆关节组第一连接板压紧在关节组伺服电机的输出轴上；上下摆关节组后端盖轴承的内圈与上下摆关节组筒体后端盖之间通过过盈配合连接；上下摆关节组后端盖轴承的外圈与上下摆关节组第二连接板之间通过过盈配合连接。

大腿关节组包括大腿关节组筒体、大腿关节组伺服电机、大腿关节组筒体前端盖静密封圈、大腿关节组筒体轴端盖静密封圈、大腿关节组筒体轴端盖第一密封圈、大腿关节组筒体轴端盖第二密封圈、大腿关节组筒体前端盖、大腿关节组筒体轴端盖、大腿关节组平键、大腿关节组紧固螺母、大腿关节组锥齿轮、大腿关节组锥齿轮杆、大腿关节组第一轴承、大腿关节组第二轴承、大腿关节组第一盖板和大腿关节组第二盖板。大腿关节组筒体前端盖与上下摆关节组第一连接板和上下摆关节组第二连接板通过螺钉连接固定；大腿关节组筒体轴端盖第一密封圈和大腿关节组筒体轴端盖第二密封圈分别安装在大腿关节组筒体轴端盖的密封槽中；大腿关节组筒体轴端盖穿过大腿关节组伺服电机的输出轴并与大腿关节组伺服电机通过螺钉连接固定；大腿关节组筒体前端盖静密封圈和大腿关节组筒体轴端盖静密封圈分别安装在大腿关节组筒体两个端面的密封槽中；大腿关节组筒体前端盖和大腿关节组筒体轴端盖分别通过螺栓连接固定于大腿关节组筒体的两个端面上；大腿关节组平键置于大腿关节组伺服电机输出轴的键槽中；大腿关节组锥齿轮与大腿关节组伺服电机输出轴通过大腿关节组平键连接；大腿关节组紧固螺母与大腿关节组伺服电机输出轴通过螺纹连接，并将大腿关节组锥齿轮压紧在大腿关节组伺服电机输出轴上；大腿关节组第一轴承的内圈与大腿关节组锥齿轮杆中靠近锥齿轮一侧的轴通过过盈配合连接固定；大腿关节组第二轴承的内圈与大腿关节组锥齿轮杆中远离锥齿轮一侧的轴通过过盈配合连接固定；大腿关节组第一轴承和大腿关节组第二轴承的外圈置于大腿关节组筒体轴端盖的叉形开口中；大腿关节组第一盖板包围大腿关节组第一轴承并通过螺钉与大腿关节组筒体轴端盖的叉形开口连接固定；大腿关节组第二盖板包围大腿关节组第二轴承并通过螺钉与大腿关节组筒体轴端盖的叉形开口连接固定；小腿与大腿关节组锥齿轮杆通过螺钉连接固定。

视觉系统由左侧相机和右侧相机组成。左侧相机和右侧相机对称分布，分别通过螺钉连接固定于身体下壳前侧外表面上。

照明系统由左侧灯和右侧灯组成。左侧灯和右侧灯对称分布，分别通过螺钉连接固定于身体下壳外前侧表面上。

电源与控制系统包括电源、控制模块和密封筒。电源和控制模块封装于密封筒中，密封筒通过螺栓连接固定于身体下壳的内表面上。

本发明可以达到的有益效果：

(1)海底行走机器人采用多条腿结构，通过多条腿支撑行进，一方面对复杂海底地形环境具有很强的适应性；另一个面，在具有海流干扰的海底，海底行走机器人具有很好的抗流能力，海底行走机器人可以有效完成具有海流的复杂海底地形环境中的海底探测任务；

(2)海底行走机器人作为一种海底探测平台，可以根据研究需求在其上搭载适合的传感器开展不同海底参数的探测任务，此外其上加装机械手后即可开展海底作业任务，海底行走机器人实用性强、具有很好的任务适应性；

(3)在电能充足的情况下，海底行走机器人可以完成大面积海底区域环境参数的在线长期连续探测，可以为海底环境参数的时空演变研究提供可靠的数据支撑；

(4)海底行走机器人具有很好的可扩展性，多个海底步行机器人可以进行海底组网探测，从而可以进一步提高海底环境探测范围，同时可以提高整个系统的可靠性。

附图说明

图1本发明的一种适于海底环境的行走机器人示意图；

图2本发明的一种适于海底环境的行走机器人剖面图；

图3本发明的第一条机器人腿结构剖面图；

图4本发明的前后摆关节组结构剖面图；

图5本发明的上下摆关节组结构剖面图；

图6本发明的大腿关节组结构剖面图。

图中：11.身体上壳，12.身体下壳，21.第一条机器人腿，22.第二条机器人腿，23.第三条机器人腿，24.第四条机器人腿，25.第五条机器人腿，26.第六条机器人腿，31.左侧相机，32.右侧相机，41.左侧灯，42.右侧灯，51.电源，52.控制模块，53.密封筒，211.前后摆关节组，212.上下摆关节组，213.大腿关节组，214.小腿，21101.前后摆关节组筒体，21102.前后摆关节组伺服电机，21103.前后摆关节组电机固定板，21104.前后摆关节组筒体轴端盖静密封圈，21105.前后摆关节组筒体后端盖静密封圈，21106.前后摆关节组筒体轴端盖第一密封圈，21107.前后摆关节组筒体轴端盖第二密封圈，21108.前后摆关节组筒体轴端盖，21109.前后摆关节组筒体后端盖，21110.前后摆关节组平键，21111.前后摆关节组紧固螺母，21112.前后摆关节组第一连接板，21113.前后摆关节组第二连接板，21114.前后摆关节组后端盖轴承，21201.上下摆关节组筒体，21202.上下摆关节组伺服电机，21203.上下摆关节组电机固定板，21204.上下摆关节组筒体轴端盖静密封圈，21205.上下摆关节组筒体后端盖静密封圈，21206.上下摆关节组筒体轴端盖第一密封圈，21207.上下摆关节组筒体轴端盖第二密封圈，21208.上下摆关节组筒体轴端盖，21209.上下摆关节组筒体后端盖，21210.上下摆关节组平键，21211.上下摆关节组紧固螺母，21212.上下摆关节组第一连接板，21213.上下摆关节组第二连接板，21214.上下摆关节组后端盖轴承，21301.大腿关节组筒体，21302.大腿关节组伺服电机，21303.大腿关节组筒体前端盖静密封圈，21304.大腿关节组筒体轴端盖静密封圈，21305.大腿关节组筒体轴端盖第一密封圈，21306.大腿关节组筒体轴端盖第二密封圈，21307.大腿关节组筒体前端盖，21308.大腿关节组筒体轴端盖，21309.大腿关节组平键，21310.大腿关节组紧固螺母，21311.大腿关节组锥齿轮，21312.大腿关节组锥齿轮杆，21313.大腿关节组第一轴承，21314.大腿关节组第二轴承，21315.大腿关节组第一盖板，21316.大腿关节组第二盖板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种适于海底环境的行走机器人，包括机器人身体、机器人腿组、视觉系统、照明系统和电源与控制系统。

机器人身体由身体上壳11和身体下壳12组成，身体上壳11和身体下壳12之间通过螺栓连接。

机器人腿组包括六条机器人腿：第一条机器人腿21、第二条机器人腿22、第三条机器人腿23、第四条机器人腿24、第五条机器人腿25、第六条机器人腿26，每条机器人腿的结构相同，机器人腿两两对称分布于机器人身体的两侧，机器人腿与机器人身体之间通过螺栓连接固定。

如图3所示，以第一条机器人腿21为例进行说明，第一条机器人腿21由前后摆关节组211、上下摆关节组212、大腿关节组213和小腿214组成。

如图4所示，前后摆关节组211包括前后摆关节组筒体21101、前后摆关节组伺服电机21102、前后摆关节组电机固定板21103、前后摆关节组筒体轴端盖静密封圈21104、前后摆关节组筒体后端盖静密封圈21105、前后摆关节组筒体轴端盖第一密封圈21106、前后摆关节组筒体轴端盖第二密封圈21107、前后摆关节组筒体轴端盖21108、前后摆关节组筒体后端盖21109、前后摆关节组平键21110、前后摆关节组紧固螺母21111、前后摆关节组第一连接板21112、前后摆关节组第二连接板21113和前后摆关节组后端盖轴承21114。前后摆关节组筒体21101的外表面平板与机器人身体通过螺栓固定连接；前后摆关节组伺服电机21102靠近输出轴的一侧通过螺钉连接固定于前后摆关节组电机固定板21103上；前后摆关节组电机固定板21103通过螺钉连接固定于前后摆关节组筒体21101内腔中；前后摆关节组筒体轴端盖静密封圈21104和前后摆关节组筒体后端盖静密封圈21105分别安装在前后摆关节组筒体21101两个端面的密封槽中；前后摆关节组筒体轴端盖第一密封圈21106和前后摆关节组筒体轴端盖第二密封圈21107分别安装在前后摆关节组筒体轴端盖21108的密封槽中；前后摆关节组筒体轴端盖21108穿过前后摆关节组伺服电机21102的输出轴通过螺栓连接固定在前后摆关节组筒体21101一侧的端面上；前后摆关节组筒体后端盖21109通过螺栓连接固定在前后摆关节组筒体21101另一侧的端面上；前后摆关节组平键21110置于关节组伺服电机21102输出轴的键槽中；前后摆关节组第一连接板21112通过前后摆关节组平键21110与关节组伺服电机21102的输出轴连接；前后摆关节组紧固螺母21111与关节组伺服电机21102的输出轴之间螺纹连接并将前后摆关节组第一连接板21112压紧在关节组伺服电机21102的输出轴上；前后摆关节组后端盖轴承21114的内圈与前后摆关节组筒体后端盖21109之间通过过盈配合连接；前后摆关节组后端盖轴承21114的外圈与前后摆关节组第二连接板21113之间通过过盈配合连接。

如图5所示，上下摆关节组212包括上下摆关节组筒体21201、上下摆关节组伺服电机21202、上下摆关节组电机固定板21203、上下摆关节组筒体轴端盖静密封圈21204、上下摆关节组筒体后端盖静密封圈21205、上下摆关节组筒体轴端盖第一密封圈21206、上下摆关节组筒体轴端盖第二密封圈21207、上下摆关节组筒体轴端盖21208、上下摆关节组筒体后端盖21209、上下摆关节组平键21210、上下摆关节组紧固螺母21211、上下摆关节组第一连接板21212、上下摆关节组第二连接板21213和上下摆关节组后端盖轴承21214。上下摆关节组筒体21201外表面的口型环与前后摆关节组第一连接板21112和前后摆关节组第二连接板21113通过螺栓固定连接；上下摆关节组伺服电机21202靠近输出轴的一侧通过螺钉连接固定于上下摆关节组电机固定板21203上；上下摆关节组电机固定板21203通过螺钉连接固定于上下摆关节组筒体21201内腔中；上下摆关节组筒体轴端盖静密封圈21204和上下摆关节组筒体后端盖静密封圈21205分别安装在上下摆关节组筒体21201两个端面的密封槽中；上下摆关节组筒体轴端盖第一密封圈21206和上下摆关节组筒体轴端盖第二密封圈21207分别安装在上下摆关节组筒体轴端盖21208的密封槽中；上下摆关节组筒体轴端盖21208穿过上下摆关节组伺服电机21202输出轴通过螺栓连接固定在上下摆关节组筒体21201一侧的端面上；上下摆关节组筒体后端盖21209通过螺栓连接固定在上下摆关节组筒体21201另一侧的端面上；上下摆关节组平键21210置于关节组伺服电机21202输出轴的键槽中；上下摆关节组第一连接板21212通过上下摆关节组平键21210与关节组伺服电机21202的输出轴连接；上下摆关节组紧固螺母21211与关节组伺服电机21202的输出轴之间螺纹连接并将上下摆关节组第一连接板21212压紧在关节组伺服电机21202的输出轴上；上下摆关节组后端盖轴承21214的内圈与上下摆关节组筒体后端盖21209之间通过过盈配合连接；上下摆关节组后端盖轴承21214的外圈与上下摆关节组第二连接板21213之间通过过盈配合连接。

如图6所示，大腿关节组213包括大腿关节组筒体21301、大腿关节组伺服电机21302、大腿关节组筒体前端盖静密封圈21303、大腿关节组筒体轴端盖静密封圈21304、大腿关节组筒体轴端盖第一密封圈21305、大腿关节组筒体轴端盖第二密封圈21306、大腿关节组筒体前端盖21307、大腿关节组筒体轴端盖21308、大腿关节组平键21309、大腿关节组紧固螺母21310、大腿关节组锥齿轮21311、大腿关节组锥齿轮杆21312、大腿关节组第一轴承21313、大腿关节组第二轴承21314、大腿关节组第一盖板21315和大腿关节组第二盖板21316。大腿关节组筒体前端盖21307与上下摆关节组第一连接板21212和上下摆关节组第二连接板21213通过螺钉连接固定；大腿关节组筒体轴端盖第一密封圈21305和大腿关节组筒体轴端盖第二密封圈21306分别安装在大腿关节组筒体轴端盖21308的密封槽中；大腿关节组筒体轴端盖21308穿过大腿关节组伺服电机21302的输出轴并与大腿关节组伺服电机21302通过螺钉连接固定；大腿关节组筒体前端盖静密封圈21303和大腿关节组筒体轴端盖静密封圈21304分别安装在大腿关节组筒体21301两个端面的密封槽中；大腿关节组筒体前端盖21307和大腿关节组筒体轴端盖21308分别通过螺栓连接固定于大腿关节组筒体21308的两个端面上；大腿关节组平键21309置于大腿关节组伺服电机21302输出轴的键槽中；大腿关节组锥齿轮21312与大腿关节组伺服电机21302输出轴通过大腿关节组平键21309连接；大腿关节组紧固螺母21310与大腿关节组伺服电机21302输出轴通过螺纹连接，并将大腿关节组锥齿轮21312压紧在大腿关节组伺服电机21302输出轴上；大腿关节组第一轴承21313的内圈与大腿关节组锥齿轮杆21312中靠近锥齿轮一侧的轴通过过盈配合连接固定；大腿关节组第二轴承21314的内圈与大腿关节组锥齿轮杆21312中远离锥齿轮一侧的轴通过过盈配合连接固定；大腿关节组第一轴承21313和大腿关节组第二轴承21314的外圈置于大腿关节组筒体轴端盖21308的叉形开口中；大腿关节组第一盖板21315包围大腿关节组第一轴承21313并通过螺钉与大腿关节组筒体轴端盖21308的叉形开口连接固定；大腿关节组第二盖板21316包围大腿关节组第二轴承21314并通过螺钉与大腿关节组筒体轴端盖21308的叉形开口连接固定；小腿214与大腿关节组锥齿轮杆21312通过螺钉连接固定。

如图1所示，视觉系统由左侧相机31和右侧相机32组成。左侧相机31和右侧相机32对称分布，分别通过螺钉连接固定于身体下壳12的前侧外表面上。

如图1所示，照明系统由左侧灯41和右侧灯42组成。左侧灯41和右侧灯42对称分布，分别通过螺钉连接固定于身体下壳12的外前侧表面上。

如图2所示，电源与控制系统包括电源51、控制模块52和密封筒53。电源51和控制模块52封装于密封筒53中，密封筒53通过螺栓连接固定于身体下壳12的内表面上。