水下飞行机器人

发布时间: 2023-09-26

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式：合作开发

成果类型：发明专利,实用新型专利,新技术

行业领域：

电子信息技术,高新技术改造传统产业,新一代信息技术产业,高端装备制造产业,智能交通技术,先进制造技术,新型机械,人工智能

成果介绍

由于载人飞行机器人需要足够的耐压空间、可靠的生命安全保障以及生命维持系统，这将为飞行机器人带来体积庞大、系统复杂、造价高昂、工作环境受限等不利因素。因此，无人水下飞行机器人技术的研究显得非常重要，水下飞行机器人相对于载人飞行机器人在安全性、机动性以及可操作性等方面优势非常明显，其在海洋环境研究、海洋资源探测和开发领域具有广阔的应用前景和巨大的潜在价值。本发明属于机器人技术领域，尤其涉及水下飞行机器人领域。本发明结合仿生学研究成果，模仿鸟类在空气介质中的飞行特点，设计了一种在水介质中可以滑翔和飞行的水下机器人，主要由鱼型壳体、仿生翅膀驱动模块、电子模块、仿生尾鳍模块以及底座组成；仿生翅膀驱动模块包括：一对仿生翅膀，两个旋翼舵机和两个划翼舵机；仿生尾鳍模块包括：一个仿生尾鳍，一个空间曲柄摇杆机构，一个尾鳍舵机。本发明具有节能、低噪、机动性好等特点。

成果亮点

本发明的有益效果是综合应用仿生技术和控制技术，研发出能高速、灵活、低噪航行的水下仿生飞行机器人，能应用于复杂海洋环境下的海底监测、水下救生等。应用仿生技术和机构组合技术设计了一种空间曲柄摇杆滑块式的尾鳍驱动装置，实现机器人尾鳍的上下摆动。应用仿生技术和机构组合技术实现了两翼的前后摆动和旋转运动，从而有效完成机器人的姿态调整。研究结果实现了水下仿生飞行机器人高速、灵活、低噪航行等功能特点，可将本研究成果应用于复杂海洋环境下的海底测量、海洋观察、水下救生等，具有十分重要的意义。本发明结合仿生学，将鸟类在空气中的飞行转化为在水中的游动，采取翅膀代替螺旋桨的驱动方法，通过控制仿生翅膀对水的拨动实现姿态控制和全向移动；同时还参考鲸鱼的尾鳍设计机器人的尾鳍，提供机器人姿态和运动的辅助控制。本发明实现一种灵活、高速、高效、低噪、安全的无人水下飞行机器人，整体轻盈灵活，便于携带且易于操作。

团队介绍

北京交通大学是教育部直属全国重点大学，是国家“211工程”“985工程”“双一流”建设高校。有中国科学院院士3人，中国工程院院士10人。全面参与了铁路大提速、青藏铁路、磁悬浮列车、川藏铁路建设和城市轨道交通核心技术自主研发等轨道交通发展重大事件，取得了一系列完全自主知识产权、处于国际先进水平原创性重大成果。学校智能机器人与系统研究主要从事机器人、虚拟现实、力触觉交互系统、系统控制等研究，构建具有国际先进水平的机器人研究平台。专家简介：姚燕安，男，工学博士，任北京交通大学教授，博士生导师。研究领域：机构与机器人学姚教授提出“多模式整体闭链连杆式移动系统”设计理论，提出以“几何机器人”为载体将数学（Mathematics）、科学（Science）、工程（Engineering）、艺术（Art）融合为一体的MSEA教育理念，旨在培养数学家的严谨思维、科学家的创新思维、工程师的实践能力、艺术家的美学情怀。

成果资料

产业化落地方案

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成果综合评价报告

评价单位：“科创中国”北京交通大学智能机器人与系统专业科技服务团 (北京交通大学) 评价时间：2023-10-28

刘阶萍

北京交通大学

教授

综合评价

1、进一步完善机器人的设计和性能，提高变形能力、稳定性和控制精度，以满足不同行业的需求。优化机器人的结构和材料，提高其可靠性和耐用性。 2、针对不同领域的应用需求，开展针对性的研究和开发，解决机器人在实际应用中可能遇到的问题，如环境适应性、自主导航、任务规划等。 3、深入了解目标市场的需求和竞争情况，确定机器人的市场定位和应用领域，制定相应的营销策略和推广计划。

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