一种太阳能充电的智能仿生机器鱼的制作方法

本实用新型涉及一种水下机器人，具体为一种太阳能充电的智能仿生机器鱼。

背景技术：

目前智能仿生机器鱼的研究以及开发在智能机器人行业具有较高的应用前景，水下智能作业已经成为未来智能机器人的发展方向。目前市场上大多数水下机器人采用电源直接充电模式，没有其他的充电模式，会导致机器人水下作业失去动力时，无法收回的致命弊端。

技术实现要素：

为解决上述存在的技术问题，本实用新型设计一种能持续提供动力的太阳能充电智能仿生机器鱼。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种太阳能充电的智能仿生机器鱼，包括鱼头、鱼身和鱼尾，所述鱼头和鱼身集成为一体，所述鱼尾通过驱动系统与鱼身连接；

所述鱼身上部后方留有三个小圆孔，分别是充电孔、天线孔和动力输出孔；

所述鱼身上部开有方孔，用于对鱼身内部零件进行装配；所述方孔四周设有一凹槽，凹槽内设置橡胶密封圈，保持方孔与方盖形成良好的水密性；所述方盖用螺丝紧固在鱼身上；

所述鱼身内部设置驱动舵机、配重块、核心控制板和锂电池；鱼身的顶部设置太阳能充电板；鱼身下部设置智能传感器。

所述鱼头前部设置智能摄像头；鱼头上部设置避碰传感器；鱼头下部设置压力传感器；所述动力输出孔中安装U型轴，U型轴的一端连接驱动舵机、另一端连接鱼尾；所述动力输出孔处设置机械轴封用于实现U型轴与鱼身之间的密封；

所述的天线孔处安装天线接口和天线；

所述的核心控制板构成控制系统，其上集成一款单片机，负责数据处理，进而协调机器鱼各个部分有序工作；

所述的驱动舵机和U型轴构成驱动系统；

所述的避碰传感器、压力传感器和智能传感器构成智能监测系统，所述的智能传感器集成温度传感器、PH值传感器和溶解氧传感器；

所述的智能摄像头与储存摄像信息的SD存储卡构成智能拍摄系统；

所述的天线与天线接口以及核心控制板上的通信模块构成实时数据传输系统；当机器鱼巡航在浅水处时，天线从天线接口处升出水面，实现数条机器鱼之间以及机器鱼与上位机之间互相传输数据，实现实时通信、互相通信；

所述的锂电池、蓄能电池、太阳能充电板和智能充电装置构成自供能系统，所述的智能充电装置实现以下功能：

采集锂电池电压信号来感知剩余电量；

在锂电池电压下降到电压下限值时，自动激活太阳能充电程序，机器鱼上浮至水面，通过太阳能给锂电池充电；当电压充到锂电池最高电压时，机器鱼停止充电重新返回水下工作。

进一步地，所述的传动系统、智能监测系统、智能拍摄系统、实时数据传输系统以及自供能系统都封装成模块形式，并预留出相应接口，方便组装。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型通过在机器鱼表面加装太阳能充电板并在内部配置智能充电装置，提升了机器鱼续航力。通过机器鱼外部携带摄像头和传感器分别实现智能拍摄和智能监测功能。通过加装实时数据传输系统并配置天线，实现了机器鱼与机器鱼之间以及机器鱼与上位机之间的通信。其中数条机器鱼一起巡航时，互相之间能够通信，彼此通过分享自己采集的信号，确定是否需要对方帮忙。

2、本实用新型的蓄能电池不仅使太阳能充电电路电压更稳定，同时也减少对锂电池的损害小。而且也能一直收集太阳能，可以使锂电池充电时间缩短。

附图说明

图1为本实用新型的外部示意图。

图2为本实用新型的内部硬件结构图。

图3为本实用新型的硬件控制框图。

图4为本实用新型的自供能电路电路原理图。

图中：1、鱼头，2、鱼身，3、鱼尾，4、智能摄像头，5、U型轴，6、压力传感器，7、智能传感器，8、驱动舵机，9、配重块，10、太阳能充电板，11、核心控制板，12、锂电池，13、天线接口，14、避碰传感器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。

如图1-3所示，一种太阳能充电的智能仿生机器鱼，包括鱼头1、鱼身2和鱼尾3，所述鱼头1和鱼身2集成为一体，所述鱼尾3通过驱动系统与鱼身2连接；

所述鱼身2上部后方留有三个小圆孔，分别是充电孔、天线孔和动力输出孔；

所述鱼身2上部开有方孔，用于对鱼身2内部零件进行装配；所述方孔四周设有一凹槽，凹槽内设置橡胶密封圈，保持方孔与方盖形成良好的水密性；所述方盖用螺丝紧固在鱼身2上；

所述鱼身2内部设置驱动舵机8、配重块9、核心控制板11和锂电池12；鱼身2的顶部设置太阳能充电板10；鱼身2下部设置智能传感器7。

所述鱼头1前部设置智能摄像头4；鱼头1上部设置避碰传感器14；鱼头1下部设置压力传感器6；所述动力输出孔中安装U型轴5，U型轴5的一端连接驱动舵机8、另一端连接鱼尾3；所述动力输出孔处设置机械轴封用于实现U型轴5与鱼身2之间的密封；

所述的天线孔处安装天线接口13和天线；

所述的核心控制板11构成控制系统，其上集成一款单片机，负责数据处理，进而协调机器鱼各个部分有序工作；

所述的驱动舵机8和U型轴5构成驱动系统；

所述的避碰传感器14、压力传感器6和智能传感器7构成智能监测系统，所述的智能传感器7集成温度传感器、PH值传感器和溶解氧传感器；

所述的智能摄像头4与储存摄像信息的SD存储卡构成智能拍摄系统；

所述的天线与天线接口13以及核心控制板11上的通信模块构成实时数据传输系统；当机器鱼巡航在浅水处时，天线从天线接口13处升出水面，实现数条机器鱼之间以及机器鱼与上位机之间互相传输数据，实现实时通信、互相通信；

所述的锂电池12、蓄能电池、太阳能充电板10和智能充电装置构成自供能系统，所述的智能充电装置实现以下功能：

采集锂电池12电压信号来感知剩余电量；

在锂电池12电压下降到电压下限值时，自动激活太阳能充电程序，机器鱼上浮至水面，通过太阳能给锂电池12充电；当电压充到锂电池12最高电压时，机器鱼停止充电重新返回水下工作。

进一步地，所述的传动系统、智能监测系统、智能拍摄系统、实时数据传输系统以及自供能系统都封装成模块形式，并预留出相应接口，方便组装。

如图4所示，本实用新型有两种工作模式，巡航模式和充电模式。巡航模式下太阳能充电板一直给蓄能电池充电，继电器作为三极管集电极负载接在电路中。巡航时单片机的一个IO口通过电阻R1给NPN型三极管Q1的基极输入低电平，三极管处于截至状态，继电器RL1不工作，太阳能充电板10和蓄能电池不对锂电池12充电。同时，单片机的另一个IO口给NPN型三极管Q2基极高电平信号，Q2导通，继电器RL2吸合，锂电池12给负载供电，机器鱼处于巡航状态。

当锂电池12耗电逐渐增加时，锂电池12两端电压下降。ADC0809定时采集锂电池12电压传递给单片机，当达到下限值时，控制三极管Q1的IO口由低电平转变为高电平，控制Q2的IO口由高电平转变为低电平。三极管Q1导通，Q2截至。此时继电器RL1吸合，太阳能充电电路导通，继电器RL2不工作，负载电路断开。充电时太阳能充电板10和蓄能电池通过充电IC芯片BQ24200给锂电池12充电。由于BQ24200有较宽的充电电压，所以太阳能充电板10两端电压随光照强度的变化对充电影响并不大。当锂电池12电压达到上限值时，控制三极管单片机的IO口电平信号再次翻转，机器鱼重新进入续航状态。在岸上时，机器鱼可以通过5V充电口直接对锂电池12充电。

本实用新型不局限于本实施例，任何在本实用新型披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本实用新型的保护范围。