(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号CN102001429A (43)申请公布日2011.04.06 (21)申请号201010565853.1 (22)申请日2010.11.30 (71)申请人河海大学 地址210098江苏省南京市鼓楼区西康路1 号 (72)发明人娄保东张峰尚于杰杨志勇 伏潜刘子源 (74)专利代理机构南京天翼专利代理有限责任 公司32112 代理人陈建和 (51)1nt.cl. B63011/52(2006.01) 权利要求书1页说明书3页附图1页 (54)发明名称 仿生虾水下检测机器人 (57)摘要 本发明提出一种仿生虾水下检测机器人，包 气泵 括头部、胸体部分和尾部，胸体部分分别连接头 13 2 部和尾部，其特征在于，胸体部分具有控制单 光源 控制 左推进器 元、气泵、前气囊和后气囊，前气囊设置在胸体 机械手 单元 右推进器 部分靠近头部的一端，后气囊设置在胸体部分靠 摄像头 6 近尾部的另一端，气泵连接上述前气囊和后气 通信系统单元 囊，胸体部分靠近尾部的一端还安装有左推进器 和右推进器，气泵、左推进器和右推进器电连接 控制单元。本发明有效实现了机器人在水中的三 维运动，能极好的适应复杂水况，并且可以探测 水闸底板、护坦一类结构的变形、裂缝，闸门、 闸墩、船底水下部分探查如钢闸门锈蚀程度、闸 门止水情况探查以及大坝水下部分检查等，能很 大程度上提高检修效率，并且降低了劳动风险。 0090 名
CN102001429A 权利要求书 1/1页 1.一种仿生虾水下检测机器人，仿生虾水下检测机器人包括头部、胸体部分和尾部， 胸体部分分别连接头部和尾部，其特征在于，胸体部分具有控制单元、气泵、前气囊和后气 囊，前气囊设置在胸体部分靠近头部的一端，后气囊设置在胸体部分靠近尾部的另一端，气 泵连接上述前气囊和后气囊，胸体部分靠近尾部的一端还安装有左推进器和右推进器，气 泵、左推进器和右推进器电连接控制单元。 2.根据权利要求1所述的仿生虾水下检测机器人，其特征在于，其中头部还包括机械 手、摄像头和光源，机械手、摄像头和光源分别电连接上述控制单元。 3.根据权利要求1所述的仿生虾水下检测机器人，其特征在于，其中控制单元为于嵌 入式微控制器。 4.根据权利要求1或2或3所述的仿生虾水下检测机器人，其特征在于，其中胸体部分 还包括通信系统单元，电连接上述控制单元且与地面的控制计算机通信
CN102001429A 说明书 1/3页 仿生虾水下检测机器人 技术领域 [0001] 本发明是有关于一种水下检测机器人，且特别是有关于一种仿生虾水下检测机器 人。 背景技术 [ooo2]目前，水下机器人大致可分为ROV(Remotely Operated Vehicle)、AUV (Autonomous Underwater Vehicle)和仿生水下机器人三类。ROV和AUV在狭义概念上指 采用传统推进（螺旋桨等）方式的水下机器人，仿生机器人指基于仿生原理、采用非传统推 进方式的水下机器人。水下生物在外形、运动方式等方面都有许多值得借鉴的优点，因此仿 生水下机器人已成为水下机器人领域研究的重要内容之一。 [0003]水下机器人的种类多种多样，外观更是形态各异，如对鱼形、龟形、蟹形等均有较 多研究，并获得了许多经验与成果，如我国哈尔滨工程大学研制的“仿生机器蟹”。美国东北 大学研制的“机器龙虾”，用于浅水区水雷搜索和引爆，但该机器人只能实现在水底或陆地 行走，没有游泳功能。北京铭尼科公司经营的“蝙蝠侠”水下坦克机器人采用坦克的履带爬 行模式，可用于完成一定的水下任务，据了解专门应用于水工结构检测的机器人几乎没有， 所以开发研制水下检测机器人是非常有必要的，能够为水闸等水工结构定期检测带来极大 便利。 发明内容 [0004]为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种仿生虾水下检测机器人，特别适用 于探测水闸底板、护坦一类结构的变形、裂缝，闸门、闸墩、船底水下部分探查如钢闸门锈蚀 程度、闸门止水情况探查以及大坝水下部分检查等，能很大程度上提高检修效率，并且降低 了劳动风险。 [0005]为达上述目的，本发明提出一种仿生虾水下检测机器人，仿生虾水下检测机器人 包括头部、胸体部分和尾部，胸体部分分别连接头部和尾部，胸体部分具有控制单元、气泵、 前气囊和后气囊，前气囊设置在胸体部分靠近头部的一端，后气囊设置在胸体部分靠近尾 部的另一端，气泵连接上述前气囊和后气囊，胸体部分靠近尾部的一端还安装有左推进器 和右推进器，气泵、左推进器和右推进器电连接控制单元。 [0006]本发明中，头部还包括机械手、摄像头和光源，机械手、摄像头和光源分别电连接 上述控制单元。 [0007] 本发明中，控制单元为于嵌入式微控制器。 [0008] 本发明中，胸体部分还包括通信系统单元，电连接上述控制单元且与地面的控制 计算机通信。 [0009]综上，本发明有效实现了机器人在水中的三维运动，能极好的适应复杂水况，并且 可以探测水闸底板、护坦一类结构的变形、裂缝，闸门、闸墩、船底水下部分探查如钢闸门锈 蚀程度、闸门止水情况探查以及大坝水下部分检查等，能很大程度上提高检修效率，并且降
CN102001429A 说明书 2/3页 低了劳动风险。 附图说明 [0010]图1是本发明一实施例的示意图。 [0011] 图2是图1中仿生虾水下检测机器人的内部电路功能框图。 具体实施方式 [0012]为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例， 并配合附图，作详细说明如下。 [0013]图1是本发明一实施例的示意图。图2是图1中仿生虾水下检测机器人的内部电 路功能框图。请同时参考图1至图2。 [0014]仿生虾水下检测机器人包括头部1、胸体部分2和尾部3。胸体部分2分别连接头 部1和尾部3，胸体部分2具有控制单元21、气泵22、前气囊23和后气囊24，前气囊23设 置在胸体部分2靠近头部1的一端，后气囊24设置在胸体部分2靠近尾部3的另一端，气 泵22连接上述前气囊23和后气囊24，胸体部分2靠近尾部3的一端还安装有左推进器25 和右推进器26，气泵22、左推进器25和右推进器26电连接控制单元21。 [0015]本发明中，头部1还包括机械手11、摄像头12和光源13，机械手11、摄像头12和 光源13分别电连接上述控制单元21。机械手11可进行清除淤泥、拨断水草等操作，为前行 去除障碍，还可进行取样操作，并可通过机械手的张开角度得到混凝土裂缝、错位的测量数 据，能把数据实时传送给检测人员，对一些需精确测量的场所，可安装精确测量装置，提高 测量精准度。摄像头12安装在机器人前端，有宽阔的视角范围，使机器虾能较好的获取外 部信息、避障和水下拍摄等作业。光源13提供水下照明，并且亮度依需要可调，能保障获得 较好的水下景象。 [0016]本发明中，控制单元21为于嵌入式微控制器。 [0017]本发明中，胸体部分2还包括通信系统单元27，电连接上述控制单元21且与地面 的控制计算机通信（图中未示）。 [0018]本实施例中，通过气泵22对前气囊23和后气囊24的充气和抽气实现机器人的上 浮与下沉。例如，当控制单元21控制气泵22对前气囊23充气、对后气囊24抽气时，机器 人上浮。当当控制单元21控制气泵22对前气囊23抽气、对后气囊24充气时，机器人则下 沉。这样即可实现机器人的浮沉运动。 [0019]本实施例中，左推进器25和右推进器26可以是螺旋浆，利用左推进器25和右推 进器26可以实现机器人的前进运动和左右运动。当机器人需要左转弯时，左边的螺旋浆的 转速降低，右边的螺旋浆转速提高：当机器人需要右转弯时，左边的螺旋浆的转速提高，右 边的螺旋浆转速降低。至于左如何控制推进器25和右推进器26的转速来实现机器人的左 右运动对于本领域中的技术人员来说，属于公知常识，在此不再详细描述。 [0020]现以检测水闸底板为例，对仿生虾水下检测机器人各部分功用进行总体介绍：机 器人通过前气囊23和后气囊24的配合下沉至水下检测区域。如果水下环境复杂，控制单 元21控制机械手11进行清除淤泥、拨断水草等操作，为前行去除障碍。当机器人行走于水 闸底板面时，摄像头12对水下景象进行摄像并通过通信系统单元21d实时传输至地面的控
CN102001429A 说明书 3/3页 制计算机上。当检测人员发现裂缝时，启动测量装置，得到数据后反馈到控制计算机上，根 据图像和数据判断是否需要进行处理。对一些较易处理的结构损坏，机器人可通过装配的 修补器械对其进行简易修复。 [0021]检测机器人与检测人员之间的通讯可以采用无线和有线这两种方式，当对低水头 建筑物进行检测时可以采用无线方式，当水头较高时可采用有线通信方式，以提高水下机 器人与地面的控制计算机通信的稳定性，为完成水下检测任务提供可靠保证。目前状况下 为了安全和防止意外发生，采用有线通讯方式较为稳妥可行。对检测机器虾的控制采用智 能化程度较高的嵌入式微控制器控制，它可通过显示操控台进行控制、控制灵活、操作方 便，进行实时控制等。 [0022]综上，本发明有效实现了机器人在水中的三维运动，能极好的适应复杂水况，并且 可以探测水闸底板、护坦一类结构的变形、裂缝，闸门、闸墩、船底水下部分探查如钢闸门锈 蚀程度、闸门止水情况探查以及大坝水下部分检查等，能很大程度上提高检修效率，并且降 低了劳动风险，且本发明的机器人能极好的适应复杂水况，并可在陷入淤泥时自行脱险。 [0023]本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发 明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发 明的技术范畴。 5
CN102001429A 说明书 附图 1/1页 25 0 23 、24 21 1213 26 图1 2 气泵 21 25 光源 控制 左推进器 机械手 单元 右推进器 12 摄像头 26 27 通信系统单元 图2 6