本實(shí)用新型涉及水下避障裝置，具體涉及一種用于仿生機(jī)器的水下避障裝置。

背景技術(shù)：

仿生機(jī)器是目前機(jī)器人研究領(lǐng)域的前沿，機(jī)器人合理避開障礙物是衡量機(jī)器人智能化的一個重要指標(biāo)，特別是在水下機(jī)器人領(lǐng)域。以往的設(shè)計(jì)中多采用過碰撞開關(guān)的方式實(shí)現(xiàn)障礙物檢測，或采用過紅外測距式，超聲波測距式方法實(shí)現(xiàn)障礙物檢測，但這些方法都不理想。碰撞開關(guān)式檢測屬于接觸型檢測，只有仿生機(jī)器頭部或者身體的中部碰撞到障礙物后，碰撞開關(guān)接觸，檢測到碰撞信號才開始執(zhí)行避障動作，屬于接觸式障礙，而實(shí)際應(yīng)用中往往需要提前判斷障礙物，做出相應(yīng)的動作，以便提前避開障礙物。紅外測距和超聲波測距式雖然是非接觸型方式，也能提前檢測到障礙物，但紅外和超聲波發(fā)射時在水中容易衰減，影響信號的正常收發(fā)，檢測的可靠性低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問題，提供一種用于仿生機(jī)器的水下避障裝置，本實(shí)用新型響應(yīng)速度快，靈活性好，能到達(dá)良好的避障效果。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種用于仿生機(jī)器的水下避障裝置，包括避障控制器、距離檢測器、轉(zhuǎn)向裝置，所述的避障控制器與距離檢測器、轉(zhuǎn)向裝置連接；所述的距離檢測器檢測水平平面內(nèi)距離值并反饋給所述的避障控制器，所述的避障控制器根據(jù)距離值判斷并控制轉(zhuǎn)向裝置轉(zhuǎn)向。

進(jìn)一步的，還包括輔助轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于：所述的輔助轉(zhuǎn)向裝置包括仿生魚鰭，所述的仿生魚鰭數(shù)量為4個，所述的仿生魚鰭對稱布局。

進(jìn)一步的，所述的距離檢測器為聲吶傳感器或超聲波傳感器或紅外線傳感器。

進(jìn)一步的，所述的聲吶傳感器的數(shù)量為2個以上。

進(jìn)一步的，仿生機(jī)器設(shè)有頭部、尾部、骨架；所述的頭部設(shè)有下顎；兩個所述的聲吶傳感器分別安裝于下顎底面兩側(cè)。

進(jìn)一步的，所述的仿生機(jī)器頭部內(nèi)還設(shè)有開合機(jī)構(gòu)，所述的開合機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)有壓力傳感器；所述的壓力傳感器與所述的避障控制器連接。

進(jìn)一步的，所述的轉(zhuǎn)向裝置包括轉(zhuǎn)向舵機(jī)、轉(zhuǎn)向?qū)Ь€，所述的轉(zhuǎn)向舵機(jī)安裝與骨架上，所述的舵機(jī)包括電機(jī)、繞線輪安裝座、繞線輪，所述的轉(zhuǎn)向?qū)Ь€一端與繞線輪固定并纏繞與繞線輪上，所述的轉(zhuǎn)向?qū)Ь€另一端固定于骨架前部。

進(jìn)一步的，所述的轉(zhuǎn)向裝置還包括導(dǎo)線輪，所述的導(dǎo)線輪包括出線導(dǎo)輪、過線導(dǎo)輪；所述的出線導(dǎo)輪安裝于轉(zhuǎn)向舵機(jī)出轉(zhuǎn)向?qū)Ь€位置的骨架上，所述的過線導(dǎo)輪安裝于非轉(zhuǎn)向舵機(jī)出轉(zhuǎn)向?qū)Ь€位置的骨架上。

進(jìn)一步的，所述的水下避障裝置與仿生機(jī)器動力裝置連接，所述的仿生機(jī)器動力裝置包括動力舵機(jī)。

進(jìn)一步的，所述的仿生機(jī)器動力裝置還包括動力導(dǎo)線、導(dǎo)線輪；所述的動力導(dǎo)線一端固定于動力舵機(jī)，另一端固定于骨架尾部；所述的導(dǎo)線輪包括出線導(dǎo)輪、過線導(dǎo)輪；所述的出線導(dǎo)輪安裝于動力舵機(jī)出動力導(dǎo)線位置的骨架上，所述的過線導(dǎo)輪安裝于非動力舵機(jī)出動力導(dǎo)線位置的骨架上。

本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型提供一種用于仿生機(jī)器的水下避障裝置，包括避障控制器、距離檢測器、轉(zhuǎn)向裝置，所述的避障控制器與距離檢測器、轉(zhuǎn)向裝置連接；所述的距離檢測器檢測水平平面內(nèi)距離值并反饋給所述的避障控制器，所述的避障控制器根據(jù)距離值判斷并控制轉(zhuǎn)向裝置轉(zhuǎn)向。本實(shí)用新型響應(yīng)速度快，靈活性好，能到達(dá)良好的避障效果，且設(shè)計(jì)巧妙，實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣。

上述說明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本實(shí)用新型的一種仿生機(jī)器的分解示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的水下避障裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型的一種仿生機(jī)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型的水下避障裝置的一種轉(zhuǎn)向舵機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實(shí)用新型的水下避障裝置的一種導(dǎo)線輪結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實(shí)用新型的水下避障裝置轉(zhuǎn)向示意圖；

圖中標(biāo)號：仿生機(jī)器1、頭部2、尾部3、仿生魚鰭4、骨架5、轉(zhuǎn)向舵機(jī)6、魚鰭舵機(jī)7、下顎21、距離檢測器22、檢測局域23、魚鰭骨架41、動力舵機(jī)60、繞線輪安裝座61、繞線輪62、出線導(dǎo)輪81、過線導(dǎo)輪82、轉(zhuǎn)向?qū)Ь€9。

具體實(shí)施方式

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。

參照圖1-6所示，一種用于仿生機(jī)器的水下避障裝置，包括避障控制器、距離檢測器、轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于：所述的避障控制器與距離檢測器、轉(zhuǎn)向裝置連接；所述的距離檢測器檢測水平平面內(nèi)距離值并反饋給所述的避障控制器，所述的避障控制器根據(jù)距離值判斷并控制轉(zhuǎn)向裝置轉(zhuǎn)向。

如圖1所示，仿生機(jī)器1設(shè)有頭部2、尾部3、骨架5；所述的頭部2設(shè)有下顎21；還包括輔助轉(zhuǎn)向裝置，輔助轉(zhuǎn)向裝置包括仿生魚鰭4，所述的仿生魚鰭4數(shù)量為4個，所述的仿生魚鰭4對稱布局。仿生魚鰭4內(nèi)設(shè)有魚鰭骨架41，魚鰭骨架41與魚鰭舵機(jī)7連接。

所述的距離檢測器22為聲吶傳感器或超聲波傳感器或紅外線傳感器。優(yōu)選地，聲吶傳感器的數(shù)量為2個以上，如圖2所示，兩個所述的聲吶傳感器分別安裝于下顎21底面兩側(cè)。

所述的仿生機(jī)器頭部11內(nèi)還設(shè)有開合機(jī)構(gòu)，所述的開合機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)有壓力傳感器。一種優(yōu)選方案為，壓力傳感器設(shè)于開合機(jī)構(gòu)的牙齒內(nèi)，開合機(jī)構(gòu)閉合時壓力傳感器感受不到壓力變化，當(dāng)開合機(jī)構(gòu)咬住物體時，壓力傳感器感受到壓力變化，反饋給避障控制器，避障控制器控制開合機(jī)構(gòu)打開，松開物體，以免影響避障裝置工作。

如圖3、圖4、圖6所示，轉(zhuǎn)向裝置包括轉(zhuǎn)向舵機(jī)6、轉(zhuǎn)向?qū)Ь€9，所述的轉(zhuǎn)向舵機(jī)6安裝與骨架5上，所述的舵機(jī)6包括電機(jī)、繞線輪安裝座61、繞線輪62，所述的轉(zhuǎn)向?qū)Ь€9一端與繞線輪62固定并纏繞與繞線輪62上，所述的轉(zhuǎn)向?qū)Ь€9另一端固定于骨架5前部。組裝所述繞線輪62時，一轉(zhuǎn)向?qū)Ь€9穿過線孔，可減小所述轉(zhuǎn)向?qū)Ь€9的磨損。使用所述繞線輪62時，當(dāng)轉(zhuǎn)向舵機(jī)6轉(zhuǎn)軸帶動所述繞線輪62旋轉(zhuǎn)時，一側(cè)旋入拉緊，一側(cè)旋出處于松弛狀態(tài)，使仿生機(jī)器轉(zhuǎn)彎，實(shí)現(xiàn)魚身的左右擺動，效果逼真。

如圖5所示，所述的轉(zhuǎn)向裝置還包括導(dǎo)線輪，所述的導(dǎo)線輪包括出線導(dǎo)輪81、過線導(dǎo)輪82；所述的出線導(dǎo)輪81安裝于轉(zhuǎn)向舵機(jī)6出轉(zhuǎn)向?qū)Ь€9位置的骨架5上，所述的過線導(dǎo)輪82安裝于非轉(zhuǎn)向舵機(jī)6出轉(zhuǎn)向?qū)Ь€9位置的骨架5上。

所述的水下避障裝置與仿生機(jī)器動力裝置連接，所述的仿生機(jī)器動力裝置包括動力舵60。所述的仿生機(jī)器動力裝置還包括動力導(dǎo)線、導(dǎo)線輪；所述的動力導(dǎo)線一端固定于動力舵機(jī)60，另一端固定于骨架5尾部；所述的導(dǎo)線輪包括出線導(dǎo)輪81、過線導(dǎo)輪82；所述的出線導(dǎo)輪81安裝于動力舵機(jī)60出動力導(dǎo)線位置的骨架5上，所述的過線導(dǎo)輪82安裝于非動力舵機(jī)60出動力導(dǎo)線位置的骨架5上。如圖3所示，仿生機(jī)器1中部，尾部各設(shè)有一動力舵機(jī)60，動力舵機(jī)60轉(zhuǎn)軸帶動所述繞線輪62旋轉(zhuǎn)時，一側(cè)旋入拉緊，一側(cè)旋出處于松弛狀態(tài)，使仿生機(jī)器尾部擺動，實(shí)現(xiàn)仿生機(jī)器前進(jìn)，效果逼真。

如圖2所示，聲吶傳感器是一種專門應(yīng)用在水中測距用的傳感器，聲吶信號在水中傳播不容易衰減，信號的穩(wěn)定性好。兩個聲吶傳感器安裝在下顎21的下方，兩個聲吶的夾角約20度，形成兩個檢測區(qū)域23，分別用來檢測左前方和右前方的距離變化。仿真機(jī)器游動時，避障控制器間歇式控制聲吶傳感器發(fā)射聲吶信號，并實(shí)時接收聲吶的返回信號，優(yōu)選地，發(fā)射聲吶信號發(fā)射間隔設(shè)為10hz-50hz，通過計(jì)算聲吶發(fā)射后接收的時間差和聲吶在水中的傳輸速度，即可算出仿真機(jī)器1和障礙物之間的距離，聲吶從發(fā)射到收到反射信號這段時間就是聲吶一個來回的時間，這個時間與聲吶在水中傳輸速度的乘積結(jié)果除以2就是實(shí)際的距離值。避障控制器實(shí)時判斷距離的變化，提前控制仿真機(jī)器1的左轉(zhuǎn)或者右轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)避開障礙物的功能。

兩側(cè)距離比較后，左側(cè)距離值小，比較左側(cè)距離值與警戒距離值2m；左側(cè)距離值小于等于警戒距離值2m，轉(zhuǎn)向舵機(jī)6向右旋轉(zhuǎn)；左側(cè)距離值大于警戒距離值2m，轉(zhuǎn)向舵機(jī)6不工作；所述的兩側(cè)距離比較后，右側(cè)距離值小，比較右側(cè)距離值與警戒距離值2m；右側(cè)距離值小于等于警戒距離值2m，轉(zhuǎn)向舵機(jī)6向左旋轉(zhuǎn)；右側(cè)距離值大于警戒距離值2m，轉(zhuǎn)向舵機(jī)6不工作；所述的兩側(cè)距離比較后，所述的兩側(cè)距離相等，比較兩側(cè)距離值與警戒距離值2m；右側(cè)距離值小于等于警戒距離值2m，隨機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，轉(zhuǎn)向舵機(jī)6按隨機(jī)旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)；兩側(cè)距離值大于警戒距離值2m，轉(zhuǎn)向舵機(jī)6不工作。

本實(shí)用新型提供一種用于仿生機(jī)器的水下避障裝置，包括避障控制器、距離檢測器、轉(zhuǎn)向裝置，所述的避障控制器與距離檢測器、轉(zhuǎn)向裝置連接；所述的距離檢測器檢測水平平面內(nèi)距離值并反饋給所述的避障控制器，所述的避障控制器根據(jù)距離值判斷并控制轉(zhuǎn)向裝置轉(zhuǎn)向。本實(shí)用新型響應(yīng)速度快，靈活性好，能到達(dá)良好的避障效果，且設(shè)計(jì)巧妙，實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣。

以上所述，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對本實(shí)用新型作任何形式上的限制；凡本行業(yè)的普通技術(shù)人員均可按說明書附圖所示和以上所述而順暢地實(shí)施本實(shí)用新型；但是,凡熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，利用以上所揭示的技術(shù)內(nèi)容而做出的些許更動、修飾與演變的等同變化，均為本實(shí)用新型的等效實(shí)施例；同時,凡依據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)技術(shù)對以上實(shí)施例所作的任何等同變化的更動、修飾與演變等，均仍屬于本實(shí)用新型的技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。