一种小型仿生水下机器人技术领域
本发明涉及水下机器人，特别涉及一种小型仿生水下机器人。
背景技术
水下机器应用空间广泛，特别是近年来仿生水下机器人发展迅速。其中，采用二自
由度扑翼推进方式的仿生水下机器人具有能耗低、效率高的优点。现有的二自由度扑翼装
置需要通过锥齿轮或连杆机构来实现，结构复杂、体积较大，采用扑翼推进方式的仿生水下
机器人体型较大，无法在一些狭窄的水域中进行作业。因此，亟需一种结构简单的二自由度
扑翼推进装置和体型小的扑翼仿生水下机器人。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种小型仿生水下机器人。
本发明所采用的技术方案是：一种小型仿生水下机器人，包括前舱、中舱和后舱；
前舱、中舱和后舱之间使用O型密封圈密封，并设置有前、后舱防水隔板；前舱中设置有摄像
头、LED灯和超声波测距传感器；中舱中设置有左、右扑翼推进装置、浮力调节装置、控制器
和电源，左、右扑翼推进装置分别设置在中舱的左右对称位置，浮力调节装置设置在中舱的
底部中间位置；后舱的左右对称位置设置有左、右尾翼调节装置，左、右尾翼调节装置通过
螺栓安装在后舱。
上述扑翼推进装置包括步进电机Ⅰ、步进电机Ⅱ、水舱、电机盒、联轴器Ⅰ、连接轴和
仿生扑翼；步进电机Ⅰ和步进电机Ⅱ均置于水舱中，与小型仿生水下机器人的内部空间相互
隔离；步进电机Ⅱ通过螺栓安装在中舱上，步进电机Ⅱ的电机轴通过联轴器Ⅱ与电机盒相
连，电机盒内安装有步进电机Ⅰ，步进电机Ⅰ的电机轴与联轴器Ⅰ的一端连接，联轴器Ⅰ通过螺
栓与连接轴安装在一起，连接轴的另一端连接仿生扑翼。
上述浮力调节装置包括水囊、双向隔膜泵、微型电磁阀和进出水口，各个部件之间
采用软管连接在一起。
本发明的有益效果是，本发明采用扑翼推进装置结构简单，整体体型较小，可以进
入一些狭窄水域中进行作业。
附图说明
图1是小型仿生水下机器人整体结构图。
图2是小型仿生水下机器人整体结构剖视图。
图3是小型仿生水下机器人浮力调节装置结构图。
图中，1﹣摄像头，2﹣LED灯，3﹣超声波测距传感器，4﹣电机盒，5﹣联轴器Ⅰ，6﹣连接轴，
7﹣右仿生扑翼，8﹣步进电机Ⅰ，9﹣联轴器Ⅱ，10﹣步进电机Ⅱ，11﹣右尾翼，12﹣旋转密封圈，13﹣
联轴器Ⅲ，14﹣步进电机Ⅲ，15﹣控制器，16﹣电源，17﹣后舱防水隔板，18﹣左尾翼，19﹣浮力调
节装置，20﹣水舱，21﹣左仿生扑翼，22﹣O型密封圈，23﹣前舱防水隔板，24﹣前舱，25﹣中舱，26﹣
后舱，27﹣双向隔膜泵，28﹣水囊，29﹣微型电磁阀，30﹣进出水口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
在图1、图2所示的实施例中，一种小型仿生水下机器人，包括前舱（24）、中舱（25）
和后舱（26）。前舱（24）中设置有摄像头（1）、LED灯（2）和超声波测距传感器（3），摄像头（1）
和LED灯（2）分别安装在前舱（25）前端的安装孔内，摄像头（1）用于采集水下图像信息，LED
灯（2）为摄像头（1）提供光照，超声波测距传感器（3）共有5个，分别安装在前舱（24）的正左
方、左前方、正前方、右前方和正右方，用于小型仿生水下机器人的避障，前舱（24）和中舱
（25）之间使用O型密封圈密封，并设置有前舱防水隔板（23）。浮力调节装置（19）设置在中舱
（25）的底部中间位置，控制器（15）和电源（16）放置在中舱（25）的后半部分，左扑翼推进装
置和右扑翼推进装置分别设置在中舱（25）的左右对称位置；右扑翼推进装置的步进电机Ⅱ
（10）通过螺栓安装在中舱（25）上，步进电机Ⅱ（10）的电机轴通过联轴器Ⅱ（9）与电机盒（4）
相连，步进电机Ⅱ（10）的电机轴旋转摆动，可使右仿生扑翼（7）产生上下拍动，步进电机Ⅰ
（8）通过螺栓安装在电机盒（4）内，步进电机Ⅰ（8）的电机轴与联轴器Ⅰ（5）的一端连接，联轴
器Ⅰ（5）的另一端与连接轴（6）安装在一起，右仿生扑翼（7）通过螺栓安装在连接轴（6）的另
一端，电机盒（4）内的步进电机Ⅰ（8）的电机轴旋转摆动，可使右仿生扑翼（7）产生俯仰运动，
步进电机Ⅰ（10）与步进电机Ⅱ（8）的电机轴为正交放置，两个步进电机同时工作，使右仿生
扑翼（7）产生上下拍动和俯仰复合运动，左扑翼推进装置与右扑翼推进装置具有相同的结
构原理。左、右扑翼推进装置分别放置在各自的水舱中，水舱使左、右扑翼推进装置与小型
仿生水下机器人的内部空间相互隔离，防止水进入到小型仿生水下机器人内，水舱内的步
进电机均经过防水处理。后舱（26）的左右对称位置设置有左、右尾翼调节装置，右尾翼调节
装置的步进电机Ⅲ（14）通过螺栓安装在后舱（26）的外壳内，步进电机Ⅲ（14）的电机轴通过
联轴器Ⅲ（13）与连接轴的一端相连，右尾翼通过螺栓安装在连接轴的另一端上，联轴器Ⅲ
（13）上装有旋转密封圈（12），左尾翼调节装置与右尾翼调节装置具有相同的结构原理，后
舱（26）与中舱（25）之间使用O型密封圈密封，并设置有后舱防水隔板（17）。
在图3所示的实施例中，浮力调节装置（19）中的水囊（28）通过软管与双向隔膜泵
（27）的一个进出水孔相连，双向隔膜泵（27）的另一个进出水孔通过软管和微型电磁阀（29）
相连，微型电磁阀（29）通过软管连接进出水口（30），双向隔膜泵（27）既可向水囊（28）中充
水，也可向外排水。通过调节水囊（28）中水的多少来实现水下机器人的浮力调节。
小型仿生水下机器人工作时，首先浮力调节装置（19）调整小型仿生水下机器人的
浮力，使小型仿生水下机器人开始下潜。下潜到指定深度之后，再次调整浮力，使小型仿生
水下机器人停止下潜。左、右扑翼推进装置和左、右尾翼调节装置开始工作，使小型仿生水
下机器人开始运动。水下摄像头（1）和LED灯（2）开启，进行水下作业。小型仿生水下机器人
需要转向时，可通过使一侧的扑翼推进装置减慢或停止运动来实现转向。小型仿生水下机
器人完成水下作业后，通过浮力调节装置（19）调节浮力，使小型仿生水下机器人上浮至水
面。