一种潜水仿生四足机器人的制作方法

1.本发明涉及机器人技术领域，具体而言，尤其涉及一种潜水仿生四足机器人。


背景技术：

2.随着社会的进步和科技的发展，电子计算机技术和仿生学技术的进步，机器人的应用领域逐渐扩大，而人们对仿生机器人的功能需求也越来越高。仿生机器人拥有了感知环境、ai技术应用、自主规划和与环境交互的能力，提高机器人的自主适应性和功能性。也渐渐的在复杂的环境中得到广泛应用。四足机器人因灵活性好、环境适应性强等优点，在教育、服务、工业、军事等各个领域具有广阔的应用前景。
3.然而，现有的四足机器人只能在陆地上行走或者简单的涉水功能，并不具备在水下进行下潜、上浮、行进的能力。随着现代工业化进程的加快，人们对水下探测的增多，不能在水下应用使得四足机器人的应用场景受到了很大的局限。综上所述，有待发明一种可以潜水的四足机器人。


技术实现要素：

4.根据上述提出现有四足机器人无法进行潜水的技术问题，而提供一种潜水仿生四足机器人。本发明主要利用在机器人内部和外部设置并控制气囊，从而起到控制机器人下潜和上浮的效果。
5.本发明采用的技术手段如下：
6.一种潜水仿生四足机器人，包括：机身和机械腿，所述机身内部设置有碳纤维管架，所述碳纤维管架的前部设置有内置前气囊，所述碳纤维管架的后部设置有内置后气囊，所述机身上表面上设置有推进器，所述机身下表面的前部设置有外置前气囊，所述机身下表面的后部设置有外置后气囊，所述碳纤维管架的内部设置有充气系统，所述充气系统与内置前气囊、内置后气囊、外置前气囊和外置后气囊相连。
7.进一步地，所述充气系统包括真空泵、电磁换向阀、第一电磁阀和第二电磁阀，所述电磁换向阀分别与内置前气囊、内置后气囊、外置前气囊、外置后气囊和真空泵相连，所述真空泵与第一电磁阀和第二电磁阀相连，所述第一电磁阀与第二电磁阀、内置前气囊和内置后气囊相连，所述第二电磁阀与外置前气囊和外置后气囊相连。
8.进一步地，所述内置前气囊和内置后气囊内部充满空气，所述外置前气囊和外置后气囊不充空气。
9.进一步地，所述机身的前端设置有ai相机，所述机身的后端设置有接收器，所述机身内部设置有电源、风扇、工业路由器、中央微处理器、惯性导航传感器、推进器电机驱动器，所述工业路由器与ai相机、惯性导航传感器、推进器电机驱动器电连接。
10.进一步地，所述推进器电机驱动器与推进器电连接，所述推进器电机驱动器控制推进器实现机器人的前进和左右转弯。
11.进一步地，所述机身的头端和尾端各设置有一对机械腿。
12.较现有技术相比，本发明具有以下优点：
13.本发明通过设置充气系统，通过真空泵来控制内置前气囊、内置后气囊、外置前气囊和外置后气囊内部气体的收放，通过电磁换向阀、第一电磁阀和第二电磁阀来控制通向气囊气道的开启与关闭，通过惯性传感器和pid算法来控制。当需要下潜时使内置后气囊向外置后气囊中充气，当需要上浮时使内置前气囊向外置前气囊中充气；通过这样的结构设置使得机器人具备潜水功能；
14.本发明通过安装推进器和推进器电机驱动器，为四足机器人提供水中动力并实现机器人前行和左右转弯。
15.本发明提供的机器人，通过与现有四足机器人相比，实现了水下航行的功能，达到勘测的目的。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明的整体结构轴测示意图。
18.图2为本发明的躯体局部结构示意图。
19.图3为本发明的下潜姿态结构示意图。
20.图4为本发明的上浮姿态结构示意图。
21.图5为本发明的行进姿态结构示意图。
22.图6为本发明的气囊浮力系统原理图。
23.图7为本发明的控制系统原理示意图。
24.图中：1、机身；2、机械腿；3、ai相机；4、推进器；5、接收器；6、外置前气囊；7、外置后气囊；8、内置前气囊；9、内置后气囊；10、真空泵；11、电磁换向阀；12、中央微处理器；13、工业路由器；14、推进器电机驱动器；15、惯性导航传感器；16、碳纤维管架；17、风扇；18、电源；19、第一电磁阀；20、第二电磁阀。
具体实施方式
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
26.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式
也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
28.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
30.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
31.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
32.如图1-7所示，本发明提供了一种潜水仿生四足机器人，包括：机身1和机械腿2，所述机身1内部设置有碳纤维管架16，所述碳纤维管架16的前部设置有内置前气囊8，所述碳纤维管架16的后部设置有内置后气囊9，所述机身1上表面上设置有推进器4，所述机身1下表面的前部设置有外置前气囊6，所述机身1下表面的后部设置有外置后气囊7，所述碳纤维管架16的内部设置有充气系统，所述充气系统与内置前气囊8、内置后气囊9、外置前气囊6和外置后气囊7相连。所述充气系统包括真空泵10、电磁换向阀11、第一第一电磁阀19和第二第二电磁阀20，所述电磁换向阀11分别与内置前气囊8、内置后气囊9、外置前气囊6、外置后气囊7和真空泵10相连，所述真空泵10与第一第一电磁阀19和第二第二电磁阀20相连，所述第一第一电磁阀19与第二第二电磁阀20、内置前气囊8和内置后气囊9相连，所述第二第二电磁阀20与外置前气囊6和外置后气囊7相连。所述内置前气囊8和内置后气囊9内部充满空气，所述外置前气囊6和外置后气囊7不充空气。所述机身1的前端设置有ai相机3，所述机身1的后端设置有接收器5，所述机身1内部设置有电源18、风扇17、工业路由器13、中央微处理器12、惯性导航传感器15、推进器电机驱动器14，所述工业路由器13与ai相机3、惯性导航
传感器15、推进器电机驱动器14电连接。所述推进器电机驱动器14与推进器4电连接，所述推进器电机驱动器14控制推进器4进行机器人的前进和左右转弯。所述机身1的前端和后端各设置有一对机械腿2。
33.本发明的工作过程如下：当舵机下达下潜指令时，通过无线网络把数据传输给中央微处理器12，经过pid控制器，打开真空泵10，同时电磁换向阀11右边线圈得电，气路导通，同时第二电磁阀20左边线圈得电，导通由真空泵10从充有空气的内置后气囊9把空气打入外置后气囊7里，使气囊膨胀，由此产生浮力，机器人的头部便低于尾部，ai视觉相机记录其周围的环境情况数据传输给操控的舵机显示屏上。当达到深度要求时，电磁换向阀11左边线圈得电，外置后气囊7气路导通，同时第二电磁阀20断电，空气不能进入外置后气囊7，第一电磁阀19线圈得电，导通气路，由真空泵10把空气打回内置后气囊9，此时外置后气囊7里无空气，机器人躯体保持了平衡，进入水下行进状态。
34.当舵机下达行进指令时，推进器4接收到电机驱动器14发来的不同转速，推动躯体1不同速度前进，当向左右转弯时，左面的推进器速度小于(大于)右面的推进器速度。
35.当舵机下达上浮指令时，真空泵10启动，第一电磁阀19断电，同时电磁换向阀11右边线圈得电，气路导通，同时第二电磁阀20左边线圈得电，导通由真空泵10从充有空气的内置前气囊8把空气打入外置前气囊6里，使气囊膨胀，由此产生浮力，机器人的头部便高于尾部上行。上浮结束时，电磁换向阀11左边得电，第二电磁阀20断电，第一电磁阀19得电，真空泵启动把外置前气囊6里的空气打回内置前气囊8里，达到平衡状态。
36.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种潜水仿生四足机器人，其特征在于，包括：机身(1)和机械腿(2)，所述机身(1)内部设置有碳纤维管架(16)，所述碳纤维管架(16)的前部设置有内置前气囊(8)，所述碳纤维管架(16)的后部设置有内置后气囊(9)，所述机身(1)上表面上设置有推进器(4)，所述机身(1)下表面的前部设置有外置前气囊(6)，所述机身(1)下表面的后部设置有外置后气囊(7)，所述碳纤维管架(16)的内部设置有充气系统，所述充气系统与内置前气囊(8)、内置后气囊(9)、外置前气囊(6)和外置后气囊(7)相连。2.根据权利要求1所述的潜水仿生四足机器人，其特征在于，所述充气系统包括真空泵(10)、电磁换向阀(11)、第一电磁阀(19)和第二电磁阀(20)，所述电磁换向阀(11)分别与内置前气囊(8)、内置后气囊(9)、外置前气囊(6)、外置后气囊(7)和真空泵(10)相连，所述真空泵(10)与第一电磁阀(19)和第二电磁阀(20)相连，所述第一电磁阀(19)与第二电磁阀(20)、内置前气囊(8)和内置后气囊(9)相连，所述第二电磁阀(20)与外置前气囊(6)和外置后气囊(7)相连。3.根据权利要求1所述的潜水仿生四足机器人，其特征在于，所述内置前气囊(8)和内置后气囊(9)内部充满空气，所述外置前气囊(6)和外置后气囊(7)不充空气。4.根据权利要求1所述的潜水仿生四足机器人，其特征在于，所述机身(1)的前端设置有ai相机(3)，所述机身(1)的后端设置有接收器(5)，所述机身(1)内部设置有电源(18)、风扇(17)、工业路由器(13)、中央微处理器(12)、惯性导航传感器(15)、推进器电机驱动器(14)，所述工业路由器(13)与ai相机(3)、惯性导航传感器(15)、推进器电机驱动器(14)电连接。5.根据权利要求4所述的潜水仿生四足机器人，其特征在于，所述推进器电机驱动器(14)与推进器(4)电连接，所述推进器电机驱动器(14)控制推进器(4)进行机器人的前进和左右转弯。6.根据权利要求1所述的潜水仿生四足机器人，其特征在于，所述机身(1)的前端和后端各设置有一对机械腿(2)。

技术总结
本发明提供一种潜水仿生四足机器人，涉及机器人技术领域，包括机身和机械腿，所述机身内部设置有碳纤维管架，所述碳纤维管架的前部设置有内置前气囊，所述碳纤维管架的后部设置有内置后气囊，所述机身上表面上设置有推进器，所述机身下表面的前部设置有外置前气囊，所述机身下表面的后部设置有外置后气囊，所述碳纤维管架的内部设置有充气系统，所述充气系统与内置前气囊、内置后气囊、外置前气囊和外置后气囊相连。本发明提供的机器人，通过与现有四足机器人相比，实现了水下航行的功能，达到勘测的目的。到勘测的目的。到勘测的目的。


技术研发人员：辛桂阳 刘惠阳
受保护的技术使用者：深圳艾斯克机器人科技有限公司
技术研发日：2023.02.02
技术公布日：2023/6/28