机器人学

设计深海自主水下机器人

机器人的组成部分

1.机械结构部分：包括水下机器人的本体，探测机构，保护机构。 2.传感器部分：分为外部传感器和内部传感器，外部传感器，如水下相机等，对海底地形外貌进行检测，内部传感器对自身状态进行检测反馈，有问题时及时自动返航。 3.电机控制部分：包括高精度电机及电机编码器，使用单片机控制。会依据需求加入加速度传感器。 4.供电/能源部分：为系统提供动能，包括电池，发电机这类装置。 6.存储数据部分：海底范围太大，而且实时通讯监控都比较复杂困难。存储数据部分会存储机器人在海底探测到的数据或者图像，水下机器人返航后，查看海底探测到的各种数据，用于科学研究。 7.找回部分：一旦找不到水下机器人，或者机器人本身出故障，找回部分可以非常完整的保留丢失前的数据，类似于飞机上的黑匣子。并附有声纳便于人们定位机器人在海底的位置。

研发需要解决

1.外壳设计防水，防止水下机器人进水； 2.供电设计：选用锂电池/钠电池/其他方式供电，需要满足不同时长内探测水下的需求； 3.传感器：传感器精度，探测出的数据可能不准确； 4.电机控制部分：精密控制，并依照仿真出的大致轨迹完成探测； 5.存储数据部分：满足长时间存储大量数据的需求；

设计机器人代替人工修复地线

机器人的组成部分

1.机械结构部分：包括修复地线机器人的本体（四旋翼无人机），修复地线机构， 自身保护机构。 2.传感器部分：分为外部传感器和内部传感器，外部传感器，查看周围状态，视觉传感器观察地线断股的情况。内部传感器对自身状态进行检测反馈，有问题时及时自动返航。 3.电机控制部分：包括高精度电机及电机编码器，使用单片机控制。会依据需求加入加速度传感器， 末端机械手的力矩传感器。无刷电机+气压计+陀螺仪用于控制无人机的运动，保证无人机可以实现悬停状态。 4.供电部分： 为系统自身供电。 5.无线通讯部分：利用遥控器，通过无线电/4G远程控制机器人完成修复底线的过程，wifi/ble蓝牙/串口传输数据。

研发需要解决

1.外部不能有裸露的电线，否则易引起系统短路，可能会砸到人； 2.目前一块无人机电池一般只能用10～20分钟，机器人本体不能太沉，但还要带够足够数量的电池； 3.如果无法带够足够数量的电池，需要飞手实时飞无人机，工人操控修复地线的机械手，几次往返换电池； 4.输电线路容易离基站比较近，通讯容易被干扰，需要考虑通讯距离的问题。

仿生机械及具体实现

仿生蝴蝶可以用于滑翔翼的设计，在缺乏动力的情况下飞的较高较远。

仿生原理

       蝴蝶翅膀的弯曲形状和扭转能力能够有效地改变升力和阻力的分布，提升飞行效率。特别是在风速变化时，蝴蝶能够通过微调翅膀的姿态来适应不同的飞行条件。翅膀表面覆盖的鳞片呈现微观结构，有助于提高空气流动性和减少空气阻力。这个细节启示滑翔翼设计者在制造表面时采用类似的微结构，以优化气动性能。利用翅膀的高升力特性，可以在缺乏动力的情况下长时间滑翔。通过巧妙地控制翅膀的运动（如扭动和抖动），蝴蝶可以有效地利用空气流动和气流的升力进行滑行。模仿蝴蝶翅膀的灵活性和形状变换，可以提高滑翔翼的飞行性能，使其在没有动力源的情况下也能飞得更高、更远。

具体机械实现

       蝴蝶翅膀非常轻盈，这使得它们在飞行时可以最大化利用空气流动。为了实现类似的飞行性能，滑翔翼的设计通常会使用超轻且强度高的材料，如碳纤维或纳米材料，以确保整体重量较低，同时保持足够的结构强度。
       对于滑翔翼设计，可以通过可调节的翼型和动态控制系统来模拟这种翅膀运动。例如，采用灵活的翼面和电动或机械装置来调节翼的弯曲度，使其能适应不同飞行状态下的空气动力学需求。
       蝴蝶翅膀能够通过扭动和抖动来优化飞行性能，这也可以应用到滑翔翼设计中。通过引入振动系统或智能控制装置，可以使滑翔翼在飞行中自适应地调整翅膀的振动频率或角度，增强升力，减少阻力，并实现更长时间的滑行。
       复杂的微观结构有助于减少空气的粘滞阻力，提高空气流动性。可以通过仿生纹理或表面结构的优化，模拟这种微观效应，提升气动效率，从而使滑翔翼能够在没有动力的情况下更有效地滑翔。
       通过仿生蝴蝶的飞行行为，滑翔翼可以采用类似的飞行控制系统，如自适应控制技术，根据气流变化和飞行姿态，实时调整翅膀的角度和形状。这可以通过传感器和微控制器来实现，确保飞行的稳定性和最优性。