一种捕捞海洋贝类的仿生机器人及其捕捞方法与流程

本发明涉及一种捕捞海洋贝类的仿生机器人及其方法，特别是对潜水员比较难到达的深海领域进行目标物的获取。

背景技术：

美洲大赤鱿是一种大型海洋鱿鱼，重达40～50千克，长一米左右，最大可超过两米,它们的咬力高达1125磅，它们的游动速度很快，而且可以根据鳍的扇动调整游动方向，并且通过吸盘捕捉猎物后利用密集触手来关住猎物。

目前依然是依靠人工潜水采集的方式对海底贝类等资源进行获取，这种采集方式对人类采集者的身心安全造成了很大的危险，深海采珠人一直是一个非常危险的职业。

可以借鉴大赤鱿的这些特征来设计深海机器人，进行对海底贝类等海洋资源的获取。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种捕捞海洋贝类的仿生机器人及其捕捞方法。

捕捞海洋贝类的仿生机器人包括后部捕捞机构、侧板调整机构、伸展机构和前部推进机构；所述的后部捕捞机构包括旋转电机、气动装置、调整鞭、固定座、回转轴承、气动推杆、吸盘组、捕捞座和螺旋转盘；所述的侧板调整机构包括下板、第一铰接副、第二铰接副、上板、伸展杆和中部机体；所述的伸展机构包括伸展电机、中间杆、推拉杆、滑块和限位导轨；所述的前部推进机构包括齿条、齿轮、推进器、推出电机和圆锥形壳体；

所述前部推进机构通过中部连接件和后部捕捞机构连接，在中部连接件中安装有伸展机构，伸展机构和侧板调节机构连接，旋转电机和螺旋转盘连接，螺旋转盘圆周上布置有一圈固定座，固定座的后部和气动装置连接，调整鞭和固定座连接，气动推杆和螺旋转盘中心连接，捕捞座和气动推杆末端连接，捕捞座上固定有一组吸盘，整个后部机构通过回转轴承和其他部分连接，回转轴承的外圈和螺旋转盘固定，内圈和其他机构固定，下板通过第一铰接副和机体连接，下板通过第二铰接副和上板连接，伸展杆一端和第二铰接副连接，其另一端和机体铰接，伸展电机和中间杆通过轴承连接，中间杆的两侧和推拉杆一端铰接，推拉杆的另一端连接有滑块，滑块和伸展杆可滑动连接，导轨对推拉杆进行横向限位，推进电机和齿轮连接，齿轮和上下齿条匹配，齿条的对应区域安装有推进器，圆锥形壳体和侧壁焊接，位于机器人的顶部。

所述的调整鞭的初始状态是软状长鞭形，对其充气后可以定型，捕捞座上安装有多个吸盘。

所述的调整鞭的螺旋安装，鞭组在顺时针旋转时做收拢运动，逆时针旋转时做展开运动。

所述的左右两侧的调节板完全展开后，第二铰接副到达死点位置。

所述的前部推进机构的前部的圆锥形壳体为流线型。

捕捞海洋贝类的仿生机器人的捕获方法在于包括以下步骤：

1)机器人需要前进时，推进电机驱动齿轮旋转，齿条可以向两侧伸展，其头部的推进器随之推出，推进器启动，向后侧推动水流，提供机器人的前向推动力；

2)旋转电机顺逆时针转动螺旋转盘，相应地可以实现圆周调整鞭的顺逆时针旋转。鞭组收拢时可以实现加速，展开时可以实现减速，辅助整个机器人的航行位姿调节；

3)需要获取贝类时，调整鞭组展开，气动推杆伸长，捕捞座和吸盘组前进接触到待捕获贝类，吸盘组启动，吸附贝类。气动推杆收缩，气动装置向调整鞭组充气，鞭组充气定型，形成一个笼装空间保护住捕获的贝类，直到将其送入目的地；

4)旋转电机带动中间杆转动，中间杆通过两端的铰接副推拉左右推拉杆，推拉杆通过在伸展杆上的滑块的滑动实现对侧板调整机构的伸展运动；

5)伸展杆在伸展机构的作用下可以向外展开，上板和下板绕第一铰接副转动，待第二铰接副转动到死点位置时，左右两侧的调节板完全展开，向下压水，从而实现整体的上升，而两板在收回时，通过折叠收缩，以最小水阻回复到初始位置，收缩运动水阻大大小于压水力，从而整个过程不断循环，实现机器人在海水内的上浮。

本发明的侧板调整机构能够实现对机器人空间上下位姿的调整，伸展机构实现对侧板调整机构的打开和关闭，前部推进机构提供机器人前进的主要动力。本发明仿生机器人能够实现在水体内灵活游动，能对贝类等海洋资源进行迅速获取。

附图说明

图1为本发明海洋贝类的仿生机器人的示意图；

图2、3为本发明海洋贝类的仿生机器人后部捕捞机构的示意图；

图4为本发明海洋贝类的仿生机器人侧板调整机构的示意图；

图5为本发明海洋贝类的仿生机器人伸展机构的示意图；

图6为本发明海洋贝类的仿生机器人前部推进机构示意图；

图7为本发明海洋贝类的仿生机器人前部流线型壳体示意图；

图中，后部捕捞机构1、侧板调整机构2、伸展机构3、前部推进机构4、旋转电机11、气动装置12、调整鞭13、固定座14、回转轴承15、气动推杆16、吸盘组17、捕捞座18、螺旋转盘19、下板21、第一铰接副22、第二铰接副23、上板24、伸展杆25、中部机体26、伸展电机31、中间杆32、推拉杆33、滑块34、限位导轨35、齿条41、齿轮42、推进器32、推出电机44、流线型圆锥形45

具体实施方式

如图1所示，仿美洲大赤鱿的贝类捕捞机器人包括后部捕捞机构1、侧板调整机构2、伸展机构3、前部推进机构4。前部推进机构4通过中部连接件和后部捕捞机构1连接，在中部连接件中安装有伸展机构3，伸展机构3和侧板调节机构2连接。工作时，后部捕捞机构1可以实现对海洋贝类的捕捞获取，对贝类的保护，以及对机器人航行方向的调节。侧板调整机构2实现对机器人空间上下位姿的调整，伸展机构3实现对侧板调整机构的打开和关闭，前部推进机构4提供机器人前进的主要动力。

如图2，图3所示，仿美洲大赤鱿的贝类捕捞机器人后部捕捞机构1包括旋转电机11、气动装置12、调整鞭13、固定座14、回转轴承15、气动推杆16、吸盘组17、捕捞座18、螺旋转盘19。旋转电机11和螺旋转盘19连接，螺旋转盘19圆周上布置有一圈固定座14，固定座14的后部和气动装置12连接，调整鞭13和固定座14连接，气动推杆16和螺旋转盘19中心连接，捕捞座18和气动推杆16末端连接，捕捞座18上固定有一组吸盘17，整个后部机构通过回转轴承15和其他部分连接。调整鞭13的初始状态是软状长鞭形，可以通过螺旋转盘19的旋转实现运动调节，捕获贝类后，对其充气后可以定型，形成笼装结构对贝类进行保护。捕捞座18上安装有多个吸盘，可以实现对贝类的稳定获取，气动推杆16可以实现对捕捞座18的推出和缩进，回转轴承15的外圈和螺旋转盘19固定，内圈和其他机构固定。工作时，旋转电机11顺逆时针转动螺旋转盘19，相应地可以实现圆周调整鞭13的顺逆时针旋转，通过对调整鞭13的螺旋安装，实现鞭组在顺时针旋转时收拢，逆时针旋转时展开。鞭组收拢时可以实现加速，展开时可以实现减速，辅助整个机器人的航行位姿调节。当需要获取贝类时，调整鞭组13展开，气动推杆16伸长，捕捞座18和吸盘组17前进接触到待捕获贝类，吸盘组启动，吸附贝类。气动推杆16收缩，气动装置12向调整鞭组13充气，鞭组充气定型，形成一个笼装空间保护住捕获的贝类，直到将其送入目的地。

如图4所示，侧板调整机构2包括下板21、第一铰接副22、第二铰接副23、上板24、伸展杆25、中部机体26。下板21通过第一铰接副22和机体26连接，下板21通过第二铰接副23和上板24连接，，伸展杆25一端和第二铰接副23连接，其另一端和机体26铰接。左右上板24和下板21在展开时，向下压水，从而实现整体的上升，而两板在收回时，通过折叠收缩，以最小水阻回复到初始位置。工作时，伸展杆15在伸展机构3的作用下可以向外展开，上板24和下板21绕第一铰接副22转动，待第二铰接副23转动到死点位置时，左右两侧的调节板完全展开，从而使机体上升，收缩过程和伸展过程恰好相反，但是收缩运动水阻大大小于压水力，从而整个过程不断循环，实现机器人在水体内的上浮。

如图5所示，伸展机构3包括伸展电机31、中间杆32、推拉杆33、滑块34、限位导轨35。伸展电机31和中间杆32通过轴承连接，中间杆32的两侧和推拉杆33一端铰接，推拉杆33的另一端连接有滑块34，滑块34和伸展杆25可滑动连接，导轨35对推拉杆33进行横向限位。工作时，旋转电机31带动中间杆32转动，中间杆32通过两端的铰接副推拉左右推拉杆33，推拉杆33通过在伸展杆25上的滑块34的滑动实现对侧板调整机构2的伸展运动。

如图6所示，前部推进机构4包括齿条41、齿轮42、推进器32、推出电机44，推进电机44和齿轮42连接，齿轮42和上下齿条41匹配，齿条的对应区域安装有推进器43。工作时，推进电机44驱动齿轮42旋转，齿条41可以向两侧伸展，其头部的推进器32随之推出。当机器人需要前进时，推进器32启动，向后侧推动水流，提供机器人的前向推动力。

如图7所示，前部推进机构4的前部有一个流线型圆锥形45，流线型可以减少机器人在水中的阻力。