本发明涉及水下机器人技术领域，具体地说，涉及一种基于舵机驱动仿生水母机器人。
背景技术：
目前国内外常见的无人水下航行器较多，如自主式水下航行器(autonomousunderwatervehicle,auv)、遥控水下航行器(remotelyoperatedvehicle,rov)等多采用传统的螺旋桨推进器。螺旋桨推进技术在实际应用中有着不可替代的优势,理论研究和实际应用都已经比较成熟,但其自身亦存在不足,如噪声大、对环境扰动大、运动灵活性和隐蔽性较差等,应用场合受到限制。为了提高水下机器人的运动能力,人们不断研究新型的推进方式，力求从丰富多彩的鱼类身上获得灵感，将它们的运动机理和行为方式运用到对水下机器人运动机理和控制的研究中。特别的，通过对水母的了解分析，人们发现其相比于波动推进式鱼类具有体积小、重量轻、柔性大、低代谢率，能够有效地利用水流游动等特点。在此基础上，对水母的仿生是十分有必要的。
发明专利cn201621284844.4公开了“一种水母机器人”。上腔室包括外壳体、内壳体和封板，外壳体、内壳体和封板之间围合成第一封闭腔，内壳体的内部与封板之间围合成第二封闭腔，其中，外壳体上设有第一进水机构，内壳体上还设有第二进水机构；下腔室包括筒体，筒体的顶部与封板的下表面密封连接，筒体内左右两侧对称的设有左增压腔和右增压腔，左增压腔和右增压腔内设有增压器，且左增压腔和右增压腔均与第二封闭腔相连通；驱动机构，驱动机构与第一进水机构相连接，用于驱动第一进水机构往复动作；左喷水机构和右喷水机构，设置在下腔室的底部。改型机器人虽然稳定性好，运行姿态控制简单方便；但由于结构复杂，密封效果与组装效率较低，不适用于大规模生产使用，且维护性能差。
技术实现要素：
为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种基于舵机驱动仿生水母机器人，该仿生水母通过舵机组成的机械臂模拟水母的游动模式，主体舱与法兰盘密封连接，结构简单、易拆装，实现对水母急回排水运动的模拟，易于控制，可靠性高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括水母头部、壳体、上端盖、下端盖、旋钮开关、电池、主控板、gps定位器、电源指示灯、姿态传感器、温度传感器、穿孔螺钉、铜柱、第一固定件、第一舵机、舵机u型件、第二固定件、第二舵机、舵机连接件和机械臂，所述壳体与上端盖和下端盖过盈固定连接，上端盖均布多个穿孔螺钉用于与铜柱配合，上端盖和下端盖通过多个铜柱沿壳体周向固定锁紧；电池固定在壳体内部，主控板安装在壳体内中间部位，gps定位器、姿态传感器位于主控板上，电源指示灯、旋钮开关与温度传感器分别固定在下端盖上，旋钮开关用于控制电路开启，温度传感器与主控板相连用于周围环境的温度测量，gps定位器与主控板连接用于机器人的地理定位，电源指示灯与电池和旋钮开关连接，姿态传感器与主控板连接，通过测得水母运动姿态实行对主控板的负反馈；
所述机械臂为多组，机械臂分别通过第一固定件沿壳体上均布于水母头部下方，第一固定件通过螺钉固定在水母头部螺孔内，舵机u型件一端与第一舵机配合连接，实现舵机u型件对第一舵机输出轴的转动，舵机u型件另一端与第二舵机通过第二固定件连接，第二舵机与舵机连接件连接，实现其对第二舵机输出轴的转动，第一舵机与舵机固定件通过螺钉固连，机械臂的数据线通过穿孔螺钉与主控板和电池相连接。
所述壳体与上端盖和下端盖之间加装双层防水密封圈；各连接部件处均作防水密封处理。
有益效果
本发明提出的一种基于舵机驱动仿生水母机器人，该仿生水母机器人通过舵机组成的机械臂模拟水母的游动模式，多组机械臂分别通过固定件沿壳体上均布位于头部下方，机械臂的数据线通过穿孔螺钉与主控板和电池相连，控制主板发出指令，驱动各机械臂的舵机按给定的摆幅和频率进行工作，实现机械臂进行大幅平移和旋转的组合运动。舵机具有精确反馈，精准控制，扭矩大的特点，通过舵机组成的机械臂可实现水母急回缓张的排水运动，壳体与上端盖和下端盖之间加装双层防水密封圈；各连接部件处均作防水密封处理。仿生水母结构简单，易拆装、可靠性高的特点。为水下探测活动及科研工作提供便捷,具有广泛的应用前景。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种基于舵机驱动仿生水母机器人作进一步详细说明。
图1为本发明基于舵机驱动仿生水母机器人剖视图。
图2为本发明基于舵机驱动仿生水母机器人结构示意图。
图3为本发明基于舵机驱动仿生水母机器人爆炸图。
图4为本发明基于舵机驱动仿生水母机器人的机械臂示意图。
图5为本发明基于舵机驱动仿生水母机器人立体图。
图中
1.水母头部2.壳体3.上端盖4.下端盖5.旋钮开关6.电池7.主控板8.gps定位器9.电源指示灯10.姿态传感器11.温度传感器12.穿孔螺钉13.铜柱14.第一固定件15.第一舵机16.舵机u型件17.第二固定件18.第二舵机19.舵机连接件
本实施例是一种基于舵机驱动仿生水母机器人。
参阅图1～图5,本实施例基于舵机驱动仿生水母机器人，由水母头部1、壳体2、上端盖3、下端盖4、旋钮开关5、电池6、主控板7、gps定位器8、电源指示灯9、姿态传感器10、温度传感器11、穿孔螺钉12、铜柱13、第一固定件14、第一舵机15、舵机u型件16、第二固定件17、第二舵机18、舵机连接件19和机械臂组成，其中,壳体2与上端盖3和下端盖4通过胶圈过盈固定连接，同时进行壳体2内的防水密封。4个铜柱13进行对上端盖3和下端盖4进行固定锁死。壳体2内部固定电池6、主控板7、gps定位器8、电源指示灯9、姿态传感器10。上端盖安装4个穿孔螺钉12，下端盖固定安装旋钮开关5与温度传感器11并进行密封处理。旋钮开关5控制整个机器人的电路开启。温度传感器11与主控板7相连，进行周围环境的温度测量。gps定位器8与主控板7连接进行机器人的地理定位。电源指示灯9与电池6和旋钮开关5进行连接，当旋钮开关5启动电路连通，电源指示灯9常亮进行电路正常连通示意。姿态传感器10与主控板6进行连接，通过测得水母运动姿态实行对主控板7的负反馈，维持水母的稳定性。水母头部1通过螺钉与上端盖3螺纹孔进行固定连接，水母头部1进行了曲线优化，进行了减阻处理。第一舵机固定件14通过螺钉固定在水母头部1螺纹孔内。第一舵机15与第一固定件14通过螺钉进行固连，舵机u型件16与第一舵机15舵盘进行配合连接，实现舵机u型件16对第一舵机15输出轴的转动。舵机u型件16与第二固定件17进行螺钉固连，第二舵机18与与第二固定件17通过螺钉进行固连。舵机连接件19为曲面流线型仿生蹼结构件，并与第二舵机18舵盘进行固连，实现其对第二舵机18输出轴的转动。构成一个舵机机械臂。以壳体轴线为中心，依次对称安装共四个舵机机械臂，机械臂的数据线通过穿孔螺钉12与主控板7和电池6进行相连。穿孔螺钉12进行防水胶密封。完成整个舵机仿生水母的组成。
舵机仿生水母竖直游动时，由控制主板发出指令，舵机将机械臂调整到同相位开始，各个机械臂的第一舵机与第二舵机按照给定的摆幅和频率进行工作，其中，在机械臂张开时，第二舵机较第一舵机摆幅大，第一舵机与第二舵机的频率降低，在机械臂收缩时，第二舵机较第一舵机摆幅大，第一舵机与第二舵机的频率升高实现急回收缩，缓慢舒张的仿生效果，达到整个机械臂进行大幅平移和旋转的组合运动。完成整体仿生臂的拨水运动，且与电机轴进行固连的光栅经过编码器测量，进行校准反馈给主控板，主控板操控驱动舵机改变速度，实现同速，同相位运动，完成竖直上游的动作。当减小速度时，可以实现悬浮或下沉动作。
舵机仿生水母转向游动时，由控制主板发出指令，舵机将机械臂调整到同相位开始，各个机械臂的第一舵机与第二舵机按照给定的摆幅和频率进行工作，其中，在机械臂张开时，第二舵机较第一舵机摆幅大，第一舵机与第二舵机的频率降低，在机械臂收缩时，第二舵机较第一舵机摆幅大，第一舵机与第二舵机的频率升高实现急回收缩，缓慢舒张的仿生效果，达到整个机械臂进行大幅平移和旋转的组合运动。完成整体仿生臂的拨水运动，舵机进行自主校准将相位速度参数反馈给主控板，主控板操控驱动舵机改变速度，实现仿生臂差速运动，向前进方向相反方向的舵机进行加速，向前进方向相同方向的舵机进行减速，前进方向垂直方向的舵机保持同步，实现在水中的上升与与偏转运动或者在水面的水平面运动。
当舵机仿生水母自旋运动时，由控制主板发出指令，驱动四个仿生臂同相位同速开始运动，保持一段短暂间隔后，一个机械臂加速，一段间隔后，按旋转方向的逆方向进行下一个机械臂加速，上一个机械臂运动回复初始速度并调整到与其他两个臂相位相同，按此往复运动能够现实水母自旋运动。
基于舵机驱动仿生水母机器人具有结构简单，易拆装、可靠性高的特点。为水下探测及科研工作提供便捷,具有广泛的应用前景。