一种基于仿生的水陆两栖探测蛇

本发明涉及水陆两栖探测蛇，是一种基于仿生的水陆两栖探测蛇。

背景技术：

1、仿生机器人是如今机器人行业研究的重要方向。仿生机器蛇是利用仿生原理，模仿蛇的形态而研究出的一款机器人，它与普通机器人相比在探测、伪装以及一些狭窄区域的搜索等方面有着不可忽视的优势。同时，由于纯仿生机器蛇的系统效率较低，系统隐蔽性高，而普通机器人系统效率高，系统隐蔽性低。

技术实现思路

1、本发明为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种基于仿生的水陆两栖探测蛇。

2、需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

3、本发明提供了一种基于仿生的水陆两栖探测蛇，本发明提供了以下技术方案：

4、一种基于仿生的水陆两栖探测蛇，所述探测蛇包括：水下仿生蛇部分和远程遥控终端；

5、所述水下仿生蛇部分包括mipi摄像头、万向轮、防水板、第一舵机、第二舵机、第一外壳、第二外壳、第三外壳、螺旋套筒软管、螺旋推进器、螺旋推进器、红外线避险装置、压力传感器、5db增益天线、航行灯、电池组、stm32f103zet6单片机主控模块、esp8266wifi模块、a4957驱动电机、nrf24l01无线模块、照明模块、电机驱动模块；

6、远程遥控终端包括stm32主控模块、oled显示模块、nrf24l01无线模块。

7、优选地，mipi摄像头包括镜头和摄像机，镜头可根据任务及场所环境要求进行更换；

8、stm32f103zet6单片机主控模块的pa2和pa3引脚与esp8266wifi模块的rx和tx引脚相连，进行图像数据的采集，并根据串口通信协议将数据传输到远程遥控端；5db增益天线与esp8266wifi模块的天线接口相连。

9、优选地，镜头与第一外壳的孔洞镶嵌连接，摄像机与第一外壳通过孔轴结构固定；stm32f103zet6单片机主控模块与外壳通过孔轴结构固定；

10、舵机通过插动结构与第二外壳相连接；电池组通过孔轴结构插动连接；第一外壳与第二外壳、第二外壳与第三外壳通过铰链连接；外壳外表面间由螺旋套筒软管连接；第二外壳外表面装有一对螺旋推进器；螺旋推进器可收入第二外壳内部。

11、优选地，第三外壳外表面装有一对螺旋推进器，可收入第三外壳内部；

12、第一舵机放置在第一外壳与第二外壳的交界处，第二舵机放置在第二外壳与第三外壳的交界处；万向轮装置放置于第一舵机的外部，万向轮放置在第二舵机的外部；stm32f103zet6单片机主控模块通过控制电机驱动模块的不同电路来驱动a4957驱动电机工作；红外线避险装置与stm32f103zet6单片机主控模块相连，并将采集到的数据实时处理，与电机驱动模块实时传输；压力传感器将外界的压力数据采集转送给stm32f103zet6单片机主控模块来控制螺旋推进器和螺旋推进器弹出。

13、优选地，照明模块包括光敏电阻电路和探照灯接口电路，光敏电阻通过stm32f103zet6单片机主控模块的pa5引脚传输光照强度数据，同时根据输出的pwm波形来控制航行灯的亮度；nrf24l01无线模块和nrf24l01无线模块选择了stm32f103zet6单片机主控模块的pb14和pb15作为spi通信协议中miso和misi数据线接口。

14、优选地，oled显示模块与stm32主控模块相连接，通过不同的编程设置，实现了对于测试传输数据丢包率的实时显示。

15、优选地，当其处于陆地上时，压力传感器检测到外界环境压力减小，此时切换为陆地模式；通过stm32f103zet6单片机主控模块发布控制指令，使stm32f103zet6单片机改变pwm波的占空比来实现舵机转动角度的控制，舵机的转动带动万向轮产生向前的回转动力，实现了两个维度的前行。

16、优选地，将mipi摄像头采集到的实时画面通过stm32f103zet6单片机主控模块的pa2和pa3引脚与esp8266wifi模块的rx和tx引脚相连，进行图像数据的采集，并根据串口通信协议将数据传输到远程遥控端，5db增益天线的采用使其数据传输更加稳定可靠，在无障碍的情况下，通信直线距离可达到50米。

17、优选地，当其处于水中时，压力传感器感检测到外界环境压力的增大，进而使stm32f103zet6单片机主控模块发布指令控制a4957驱动电机调节螺旋推进器和螺旋推进的扩张，为其在水下工作提供动力；通过nrf24l01无线模块和将远程终端的遥控指令传输到仿生机器蛇，实现实时的前后左右上下6个维度的运动。

18、优选地，照明模块通过光敏电阻采集光电数据进行控制，通过内置的stm32f103zet6单片机主控模块的pa5引脚传输光照强度数据，通过内部的adc模数转换器对光照强度进行处理并设置光强阙值，控制pa9和pa12输出pwm波形，实现航行灯的亮度控制；红外线避险装置实时检测外界的环境，在控制指令传输不及时的情况下，与a4957驱动电机配合进行紧急制动，来保证仿生蛇机器人的正常运行。

19、本发明具有以下有益效果：

20、本发明与现有技术相比：

21、本发明的目的是提出一种基于仿生原理的水陆两栖探测蛇。水陆两栖探测蛇具有以下特点：

22、①由stm32f103zet6单片机作为主控原件，在陆地上，通过控制舵机产生回转动力来实现蛇的扭动前行；在水中，通过单片机驱动电机来控制螺旋推进器产生上下左右四个方向的驱动力。

23、②通过传感器检测压力来判断是否处于水中，并自动弹射出螺旋推进器，做到水陆两个模式的自由切换。

24、③前端的摄像头将采集到的实时画面通过wifi模块传播到控制端实时监控，并对采集到的图像进行处理，通过红外避险装置避障。同时根据采集光电阻传感器数值大小来控制探照灯的亮灭，实现照明功能。

技术特征：

1.一种基于仿生的水陆两栖探测蛇，其特征是：所述探测蛇包括：水下仿生蛇部分和远程遥控终端；

2.根据权利要求1所述的探测蛇，其特征是：mipi摄像头包括镜头和摄像机，镜头可根据任务及场所环境要求进行更换；

3.根据权利要求2所述的探测蛇，其特征是：镜头与第一外壳的孔洞镶嵌连接，摄像机与第一外壳通过孔轴结构固定；stm32f103zet6单片机主控模块与外壳通过孔轴结构固定；

4.根据权利要求3所述的探测蛇，其特征是：第三外壳外表面装有一对螺旋推进器，可收入第三外壳内部；

5.根据权利要求4所述的探测蛇，其特征是：照明模块包括光敏电阻电路和探照灯接口电路，光敏电阻通过stm32f103zet6单片机主控模块的pa5引脚传输光照强度数据，同时根据输出的pwm波形来控制航行灯的亮度；nrf24l01无线模块和nrf24l01无线模块选择了stm32f103zet6单片机主控模块的pb14和pb15作为spi通信协议中miso和misi数据线接口。

6.根据权利要求5所述的探测蛇，其特征是：oled显示模块与stm32主控模块相连接，通过不同的编程设置，实现了对于测试传输数据丢包率的实时显示。

7.根据权利要求6所述的探测蛇，其特征是：当其处于陆地上时，压力传感器检测到外界环境压力减小，此时切换为陆地模式；通过stm32f103zet6单片机主控模块发布控制指令，使stm32f103zet6单片机改变pwm波的占空比来实现舵机转动角度的控制，舵机的转动带动万向轮产生向前的回转动力，实现了两个维度的前行。

8.根据权利要求7所述的探测蛇，其特征是：将mipi摄像头采集到的实时画面通过stm32f103zet6单片机主控模块的pa2和pa3引脚与esp8266wifi模块的rx和tx引脚相连，进行图像数据的采集，并根据串口通信协议将数据传输到远程遥控端，5db增益天线的采用使其数据传输更加稳定可靠，在无障碍的情况下，通信直线距离可达到50米。

9.根据权利要求8所述的探测蛇，其特征是：当其处于水中时，压力传感器感检测到外界环境压力的增大，进而使stm32f103zet6单片机主控模块发布指令控制a4957驱动电机调节螺旋推进器和螺旋推进的扩张，为其在水下工作提供动力；通过nrf24l01无线模块和将远程终端的遥控指令传输到仿生机器蛇，实现实时的前后左右上下6个维度的运动。

10.根据权利要求9所述的探测蛇，其特征是：照明模块通过光敏电阻采集光电数据进行控制，通过内置的stm32f103zet6单片机主控模块的pa5引脚传输光照强度数据，通过内部的adc模数转换器对光照强度进行处理并设置光强阙值，控制pa9和pa12输出pwm波形，实现航行灯的亮度控制；红外线避险装置实时检测外界的环境，在控制指令传输不及时的情况下，与a4957驱动电机配合进行紧急制动，来保证仿生蛇机器人的正常运行。

技术总结
本发明是一种基于仿生的水陆两栖探测蛇。本发明涉及水陆两栖探测蛇技术领域，本发明主要由STM32F103ZET6单片机主控原件、MIPI摄像头、ESP8266WIFI模块、万向轮、舵机等组成。本发明可以根据外界环境变化自动切换陆地模式或水中模式，当在陆地模式时，驱动电机在主控原件的驱动下，蛇关节之间舵机的转动带动万向轮产生向前的回转动力，实现了两个维度的前行。当在水中模式时，螺旋推进器自动弹出，可以快速实现多维度移动。摄像头探测水中实时图像，并根据串口通信协议将数据传输到远程遥控端。本发明基于仿生原理，在运动中模仿蛇的行动姿态，以便有更好的伪装性，可以实现多种环境进行侦查探测。

技术研发人员：王印超,叶长龙,徐嵩,史佳伟,何其峰,何俊杰,王欣昕,柴孝
受保护的技术使用者：沈阳航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13