一种用于仿生机器的水下避障装置的制作方法

本实用新型涉及水下避障装置，具体涉及一种用于仿生机器的水下避障装置。

背景技术：

仿生机器是目前机器人研究领域的前沿，机器人合理避开障碍物是衡量机器人智能化的一个重要指标，特别是在水下机器人领域。以往的设计中多采用过碰撞开关的方式实现障碍物检测，或采用过红外测距式，超声波测距式方法实现障碍物检测，但这些方法都不理想。碰撞开关式检测属于接触型检测，只有仿生机器头部或者身体的中部碰撞到障碍物后，碰撞开关接触，检测到碰撞信号才开始执行避障动作，属于接触式障碍，而实际应用中往往需要提前判断障碍物，做出相应的动作，以便提前避开障碍物。红外测距和超声波测距式虽然是非接触型方式，也能提前检测到障碍物，但红外和超声波发射时在水中容易衰减，影响信号的正常收发，检测的可靠性低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种用于仿生机器的水下避障装置，本实用新型响应速度快，灵活性好，能到达良好的避障效果。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种用于仿生机器的水下避障装置，包括避障控制器、距离检测器、转向装置，所述的避障控制器与距离检测器、转向装置连接；所述的距离检测器检测水平平面内距离值并反馈给所述的避障控制器，所述的避障控制器根据距离值判断并控制转向装置转向。

进一步的，还包括辅助转向装置，其特征在于：所述的辅助转向装置包括仿生鱼鳍，所述的仿生鱼鳍数量为4个，所述的仿生鱼鳍对称布局。

进一步的，所述的距离检测器为声呐传感器或超声波传感器或红外线传感器。

进一步的，所述的声呐传感器的数量为2个以上。

进一步的，仿生机器设有头部、尾部、骨架；所述的头部设有下颚；两个所述的声呐传感器分别安装于下颚底面两侧。

进一步的，所述的仿生机器头部内还设有开合机构，所述的开合机构内设有压力传感器；所述的压力传感器与所述的避障控制器连接。

进一步的，所述的转向装置包括转向舵机、转向导线，所述的转向舵机安装与骨架上，所述的舵机包括电机、绕线轮安装座、绕线轮，所述的转向导线一端与绕线轮固定并缠绕与绕线轮上，所述的转向导线另一端固定于骨架前部。

进一步的，所述的转向装置还包括导线轮，所述的导线轮包括出线导轮、过线导轮；所述的出线导轮安装于转向舵机出转向导线位置的骨架上，所述的过线导轮安装于非转向舵机出转向导线位置的骨架上。

进一步的，所述的水下避障装置与仿生机器动力装置连接，所述的仿生机器动力装置包括动力舵机。

进一步的，所述的仿生机器动力装置还包括动力导线、导线轮；所述的动力导线一端固定于动力舵机，另一端固定于骨架尾部；所述的导线轮包括出线导轮、过线导轮；所述的出线导轮安装于动力舵机出动力导线位置的骨架上，所述的过线导轮安装于非动力舵机出动力导线位置的骨架上。

本实用新型的有益效果是:本实用新型提供一种用于仿生机器的水下避障装置，包括避障控制器、距离检测器、转向装置，所述的避障控制器与距离检测器、转向装置连接；所述的距离检测器检测水平平面内距离值并反馈给所述的避障控制器，所述的避障控制器根据距离值判断并控制转向装置转向。本实用新型响应速度快，灵活性好，能到达良好的避障效果，且设计巧妙，实用性强，便于推广。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型的一种仿生机器的分解示意图；

图2是本实用新型的水下避障装置结构示意图；

图3是本实用新型的一种仿生机器内部结构示意图；

图4是本实用新型的水下避障装置的一种转向舵机结构示意图；

图5是本实用新型的水下避障装置的一种导线轮结构示意图；

图6是本实用新型的水下避障装置转向示意图；

图中标号：仿生机器1、头部2、尾部3、仿生鱼鳍4、骨架5、转向舵机6、鱼鳍舵机7、下颚21、距离检测器22、检测局域23、鱼鳍骨架41、动力舵机60、绕线轮安装座61、绕线轮62、出线导轮81、过线导轮82、转向导线9。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。

参照图1-6所示，一种用于仿生机器的水下避障装置，包括避障控制器、距离检测器、转向装置，其特征在于：所述的避障控制器与距离检测器、转向装置连接；所述的距离检测器检测水平平面内距离值并反馈给所述的避障控制器，所述的避障控制器根据距离值判断并控制转向装置转向。

如图1所示，仿生机器1设有头部2、尾部3、骨架5；所述的头部2设有下颚21；还包括辅助转向装置，辅助转向装置包括仿生鱼鳍4，所述的仿生鱼鳍4数量为4个，所述的仿生鱼鳍4对称布局。仿生鱼鳍4内设有鱼鳍骨架41，鱼鳍骨架41与鱼鳍舵机7连接。

所述的距离检测器22为声呐传感器或超声波传感器或红外线传感器。优选地，声呐传感器的数量为2个以上，如图2所示，两个所述的声呐传感器分别安装于下颚21底面两侧。

所述的仿生机器头部11内还设有开合机构，所述的开合机构内设有压力传感器。一种优选方案为，压力传感器设于开合机构的牙齿内，开合机构闭合时压力传感器感受不到压力变化，当开合机构咬住物体时，压力传感器感受到压力变化，反馈给避障控制器，避障控制器控制开合机构打开，松开物体，以免影响避障装置工作。

如图3、图4、图6所示，转向装置包括转向舵机6、转向导线9，所述的转向舵机6安装与骨架5上，所述的舵机6包括电机、绕线轮安装座61、绕线轮62，所述的转向导线9一端与绕线轮62固定并缠绕与绕线轮62上，所述的转向导线9另一端固定于骨架5前部。组装所述绕线轮62时，一转向导线9穿过线孔，可减小所述转向导线9的磨损。使用所述绕线轮62时，当转向舵机6转轴带动所述绕线轮62旋转时，一侧旋入拉紧，一侧旋出处于松弛状态，使仿生机器转弯，实现鱼身的左右摆动，效果逼真。

如图5所示，所述的转向装置还包括导线轮，所述的导线轮包括出线导轮81、过线导轮82；所述的出线导轮81安装于转向舵机6出转向导线9位置的骨架5上，所述的过线导轮82安装于非转向舵机6出转向导线9位置的骨架5上。

所述的水下避障装置与仿生机器动力装置连接，所述的仿生机器动力装置包括动力舵60。所述的仿生机器动力装置还包括动力导线、导线轮；所述的动力导线一端固定于动力舵机60，另一端固定于骨架5尾部；所述的导线轮包括出线导轮81、过线导轮82；所述的出线导轮81安装于动力舵机60出动力导线位置的骨架5上，所述的过线导轮82安装于非动力舵机60出动力导线位置的骨架5上。如图3所示，仿生机器1中部，尾部各设有一动力舵机60，动力舵机60转轴带动所述绕线轮62旋转时，一侧旋入拉紧，一侧旋出处于松弛状态，使仿生机器尾部摆动，实现仿生机器前进，效果逼真。

如图2所示，声呐传感器是一种专门应用在水中测距用的传感器，声呐信号在水中传播不容易衰减，信号的稳定性好。两个声呐传感器安装在下颚21的下方，两个声呐的夹角约20度，形成两个检测区域23，分别用来检测左前方和右前方的距离变化。仿真机器游动时，避障控制器间歇式控制声呐传感器发射声呐信号，并实时接收声呐的返回信号，优选地，发射声呐信号发射间隔设为10hz-50hz，通过计算声呐发射后接收的时间差和声呐在水中的传输速度，即可算出仿真机器1和障碍物之间的距离，声呐从发射到收到反射信号这段时间就是声呐一个来回的时间，这个时间与声呐在水中传输速度的乘积结果除以2就是实际的距离值。避障控制器实时判断距离的变化，提前控制仿真机器1的左转或者右转，实现避开障碍物的功能。

两侧距离比较后，左侧距离值小，比较左侧距离值与警戒距离值2m；左侧距离值小于等于警戒距离值2m，转向舵机6向右旋转；左侧距离值大于警戒距离值2m，转向舵机6不工作；所述的两侧距离比较后，右侧距离值小，比较右侧距离值与警戒距离值2m；右侧距离值小于等于警戒距离值2m，转向舵机6向左旋转；右侧距离值大于警戒距离值2m，转向舵机6不工作；所述的两侧距离比较后，所述的两侧距离相等，比较两侧距离值与警戒距离值2m；右侧距离值小于等于警戒距离值2m，随机旋转方向，转向舵机6按随机旋转方向旋转；两侧距离值大于警戒距离值2m，转向舵机6不工作。

本实用新型提供一种用于仿生机器的水下避障装置，包括避障控制器、距离检测器、转向装置，所述的避障控制器与距离检测器、转向装置连接；所述的距离检测器检测水平平面内距离值并反馈给所述的避障控制器，所述的避障控制器根据距离值判断并控制转向装置转向。本实用新型响应速度快，灵活性好，能到达良好的避障效果，且设计巧妙，实用性强，便于推广。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本实用新型；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时,凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。