為了能更好地進行水下科考探測活動，我們設(shè)計了一款有別于機器魚和潛水艇的水下探測體。海蜇的形體及穩(wěn)定的運動特性更適于水下狹縫和溝壑區(qū)域的探測、偵查及緊急避險等。本研究利用海蜇的形體結(jié)構(gòu)和運動模型，對海蜇進行力學(xué)仿生，采用合適的材料制作機器人的機械結(jié)構(gòu)，選擇合適的驅(qū)動方式并加載攝像頭和各類傳感器。

　　海蜇運動探測體分為兩個主要部分：球冠狀頭部和連設(shè)在該球冠狀頭部的下方的腔體，以及若干個均勻分布在上述球冠狀頭部四周圍的模擬海蜇觸手的翼展。

　　球冠狀頭部設(shè)計：球冠型頭部呈傘狀，可以減小運動過程中水的阻力。它采用亞克力透明材料做頂蓋，切面部分分布了16枚緊固螺絲，把防水密封圈壓實。切面的中央與電池倉、主軸電機等部分相通。球冠狀頭部內(nèi)設(shè)有主控器和攝像模塊、用于與上位機無線傳輸?shù)臒o線通信模塊、分別用于控制探測體升降和水平運動升降沉浮單元及水平推進單元。主控的數(shù)據(jù)端連接有探測用的傳感模塊，控制端分別與攝像模塊、升降沉浮單元及水平推進單元的輸入端相連接。

　　翼展的設(shè)計：海蜇的觸手?jǐn)?shù)量多，項目設(shè)計中把海蜇的觸手簡化為8個翼展圍繞在球冠型傘體周圍，利用連桿的方式與主軸連接。每一個翼展的運動都類似劃船的槳，合適的速度和擺動幅度可以起到對姿態(tài)和方向的控制。利用CorelDraw軟件設(shè)計翼展的形狀。為保證翼展在水下運動過程中有合適的剛性，采用流線的雙層翼展結(jié)構(gòu)，使用激光雕刻機在厚度為0.5mm的軟硬適中的塑料膜片上進行雕刻，把上下兩層的翼展通過螺絲、墊片進行緊固。設(shè)計雙層翼展能分別活動鉸接在球冠狀頭部的四周圍處，展翼下方裝有中央控制器控制的能使展翼上下?lián)]動的連動機構(gòu)。連動機構(gòu)包括渦桿、滑動件及若干支架，渦桿設(shè)于球冠型傘體下的腔體內(nèi)部，其上端與一主力電機的輸出軸相連，下端向下伸出腔體外，末端滑動件和連接器隨渦桿轉(zhuǎn)動而上下運動，從而帶動相互活動鉸接的3條支架骨運動，通過程序中的不同命令分支來控制實現(xiàn)展翼的運動形態(tài)。

　　探測體能實現(xiàn)上浮、下沉、水平推進等動作，運動過程穩(wěn)定;可以實現(xiàn)避障，對強烈的碰撞能做出及時的避險反應(yīng)，避險效果明顯;能實現(xiàn)大小不同型號的探測體動作配合。地面控制界面能穩(wěn)定實時顯示水下畫面和各個傳感器的實時數(shù)據(jù)。模仿海蜇的形體結(jié)構(gòu)設(shè)計外觀，具有多種不同的運動模式，搭載機械臂和攝像頭，探測水底渾濁度、溫度等傳感器。探測體模仿海蜇在水下緊急躲避敵害的方式，遇到特殊情況如光照、觸碰等快速啟用預(yù)設(shè)的避險程序并躲離現(xiàn)場。探測體擁有大小兩種型號，可以組成群體，由地面控制端發(fā)出指令，實現(xiàn)不同機器間相互通信，共同配合完成任務(wù)。

　　該項目研究有著廣闊的應(yīng)用前景。該設(shè)計適用于各種有特定要求的水下科考探測活動，克服了傳統(tǒng)仿生魚探測體空間小、體態(tài)不穩(wěn)定、探測性能不佳等問題。它對我們掌握目的地的水文、考古、生物分布等重要信息有著重要的意義。

　　類海蜇運動探測體獲得第十二屆青少年機器人競賽創(chuàng)意組一等獎。

　　責(zé)編/歐陽雪