一种仿真水质检测机器海豚

摘要

本发明属于仿生机器人技术领域，具体涉及一种仿真水质检测机器海豚；包括支撑框架、壳体、陀螺仪、胸鳍偏转机构、重心调节机构，偏航机构、正弦推进机构、PH值检测传感器和浊度传感器和尾鳍，是一种具备潜浮能力的两关节仿真机器海豚，能够实现高效、高稳定性、实时的水质监测。

权利要求

1.一种仿真水质检测机器海豚，包括壳体、PH值检测传感器、浊度传感器和尾鳍(12)，其特征在于还包括支撑框架、陀螺仪(2)、胸鳍偏转机构、重心调节机构，偏航机构和正弦推进机构，其中壳体包括头部壳体、身体壳体、橡皮胶套和尾部壳体，其中身体壳体的一端固定连接在头部壳体上，身体壳体的另一端与尾部壳体之间通过橡皮胶套连接，尾鳍(12)位于尾部壳体的末端；

支撑框架、陀螺仪(2)、胸鳍偏转机构、重心调节机构，偏航机构、正弦推进机构、PH值检测传感器和浊度传感器均设置在壳体内；

其中支撑框架包括横向的上支撑板(5)、横向的下支撑板(26)和竖向的支撑柱(20)，其中上支撑板(5)和下支撑板(26)之间通过多个支撑柱(20)固定连接，上支撑板(5)和下支撑板(26)的两个侧面均固定连接在身体壳体上；

胸鳍偏转机构包括胸鳍舵机槽(3)、左胸鳍偏转舵机(24)、右胸鳍偏转舵机(25)、左胸鳍偏转片(21)和右胸鳍偏转片(7)，其中胸鳍舵机槽(3)固定连接在支撑框架的下支撑板(26)前方，左胸鳍偏转舵机(24)和右胸鳍偏转舵机(25)分别固定在胸鳍舵机槽(3)的左右两侧，左胸鳍偏转片(21)和右胸鳍偏转片(7)分别通过防水轴承(4)与左胸鳍偏转舵机(24)的舵机盘和右胸鳍偏转舵机(25)的舵机盘连接，且左胸鳍偏转片(21)和右胸鳍偏转片(7)均位于壳体外；

陀螺仪(2)通过胸鳍舵机槽连接件(22)连接在胸鳍舵机槽(3)上；

重心调节机构位于身体壳体与下支撑板(26)之间，包括轴承座(27)、配重块(29)、丝杠(30)、电机支架(32)和直流电机(13)，其中配重块(29)通过丝杠(30)连接在轴承座(27)和电机支架(32)之间，丝杠(30)由连接在电机支架(32)上的直流电机(13)驱动；

偏航机构包括偏航舵机(16)、偏航舵机槽(17)及偏航联动件(8)，偏航舵机槽(17)固定在下支撑板(26)上方，偏航舵机(16)螺栓连接在偏航舵机槽(17)内，偏航联动件(8)的下端设有通孔一(19)与舵盘槽一(23)，偏航舵机(16)的传动轴从通孔一(19)的一端伸入通孔一(19)内，偏航舵机盘(14)从通孔一(19)的另一端伸入通孔一(19)内与偏航舵机(16)的传动轴螺栓连接，且偏航舵机盘(14)配合连接在舵盘槽一(23)内，偏航联动件(8)上端活动连接在上支撑板(5)下方，偏航联动件(8)固定连接在正弦推进机构上；

正弦推进机构包括第一俯仰关节、第二俯仰关节、尾鳍(12)、尾柄(33)和尾柄连接件(34)，第一俯仰关节和第二俯仰关节相对设置并固定在一起，第一俯仰关节连接在偏航联动件(8)上，第二俯仰关节上连接有尾柄(33)，尾鳍(12)位于壳体外，并通过尾柄连接件(34)与尾柄(33)连接，且第一俯仰关节和第二俯仰关节的连接处位于橡皮胶套内部。

2.根据权利要求1所述的一种仿真水质检测机器海豚，其特征在于所述的左胸鳍偏转片(21)和右胸鳍偏转片(7)上均设有胸鳍支架(37)，两个胸鳍支架(37)分别通过防水轴承(4)与左胸鳍偏转舵机(24)的舵机盘和右胸鳍偏转舵机(25)的舵机盘连接。

3.根据权利要求2所述的一种仿真水质检测机器海豚，其特征在于所述的轴承座(27)和电机支架(32)分别固定在下支撑板(26)下方的两端，导轨(28)固定在轴承座(27)和电机支架(32)之间，直流电机(13)连接在电机支架(32)上，丝杠(30)一端连接在轴承座(27)上，另一端通过联轴器(31)与直流电机(13)的主轴连接，配重块(29)的两端分别连接在两个导轨(28)上，配重块(29)的中部连接在丝杠(30)上。

4.根据权利要求3所述的一种仿真水质检测机器海豚，其特征在于所述的第一俯仰关节和第二俯仰关节的结构相同，每个俯仰关节均包括俯仰舵机(9)、俯仰舵机槽(15)和俯仰舵机联动件(10)，其中俯仰舵机(9)螺栓连接在俯仰舵机槽(15)内，俯仰舵机槽(15)活动连接在俯仰舵机联动件(10)的一侧，俯仰舵机联动件(10)的另一侧设有通孔二(41)和舵盘槽二(42)，俯仰舵机(9)的传动轴从通孔二(41)的一端伸入通孔二(41)内，俯仰舵机盘(36)从通孔二(41)的另一端伸入通孔二(41)内与俯仰舵机(9)的传动轴螺栓连接，且俯仰舵机盘(36)配合连接在舵盘槽二(42)内；第一俯仰关节的俯仰舵机联动件(10)和第二俯仰关节的俯仰舵机联动件(10)相对设置并固定在一起，第一俯仰关节的俯仰舵机槽(15)固定连接在偏航联动件(8)上，第二俯仰关节的俯仰舵机槽(15)与尾柄(33)连接。

5.根据权利要求4所述的一种仿真水质检测机器海豚，其特征在于所述的头部壳体由两个头部半外壳(1)对接而成，身体壳体为两个身体半外壳(19)对接而成，尾部壳体为两个尾部半外壳(11)对接而成。

说明书

一种仿真水质检测机器海豚

技术领域

[0001] 本发明属于仿生机器人技术领域，具体涉及一种仿真水质检测机器海豚。

背景技术

[0002] 水体富营养化、有毒物质污染、海洋污染等一系列水体污染成为当今世界许多国家社会经济发展的制约因素之一。我国是世界上淡水资源严重短缺的国家之一，近年来我
国水体环境持续恶化，水质量不断下降，严重威胁社会的可持续发展。

[0003] 目前传统的监测方法主要为人工定点监测，其存在两方面的局限性：一是空间局限性，人工定点监测受到空间限制，无法实现大范围、实时、全面地监测水质；二是环境局限
性，在有毒或具有放射性环境下人工监测无法安全地进行连续监测。

[0004] 目前现有的水质监测机器海豚系统，其机器海豚体长1.2m，重约23.5kg。该机器海豚设计有由直流电机及舵机驱动四个俯仰关节和由舵机驱动的两个偏航关节，以及一对六
自由度胸鳍用于辅助三维机动。该机器海豚利用腹部携带的水质传感器，实时将水质的pH
值电导率、溶解氧及浑浊度等信息传到岸边基站。该机器海豚在北京雁栖湖进行了野外监
测实验，实时采集水质信息，取得了较好结果，验证了机器海豚作为水质监测系统移动节点
的可靠性和有效性。但其机电结构复杂、成本高、隐蔽性差。

发明内容

[0005] 为了克服上述问题，本发明提供一种仿真水质检测机器海豚，是一种具备潜浮能力的两关节仿真机器海豚，能够实现高效、高稳定性、实时的水质监测。

[0006] 一种仿真水质检测机器海豚，包括壳体、PH值检测传感器、浊度传感器和尾鳍12，还包括支撑框架、陀螺仪2、胸鳍偏转机构、重心调节机构，偏航机构和正弦推进机构，其中
壳体包括头部壳体、身体壳体、橡皮胶套和尾部壳体，其中身体壳体的一端固定连接在头部
壳体上，身体壳体的另一端与尾部壳体之间通过橡皮胶套连接，尾鳍12位于尾部壳体的末
端；

[0007] 支撑框架、陀螺仪2、胸鳍偏转机构、重心调节机构，偏航机构、正弦推进机构、PH值检测传感器和浊度传感器均设置在壳体内；

[0008] 其中支撑框架包括横向的上支撑板5、横向的下支撑板26和竖向的支撑柱20，其中上支撑板5和下支撑板26之间通过多个支撑柱20固定连接，上支撑板5和下支撑板26的两个
侧面均固定连接在身体壳体上；

[0009] 胸鳍偏转机构包括胸鳍舵机槽3、左胸鳍偏转舵机24、右胸鳍偏转舵机25、左胸鳍偏转片21和右胸鳍偏转片7，其中胸鳍舵机槽3固定连接在支撑框架的下支撑板26前方，左
胸鳍偏转舵机24和右胸鳍偏转舵机25分别固定在胸鳍舵机槽3的左右两侧，左胸鳍偏转片
21和右胸鳍偏转片7分别通过防水轴承4与左胸鳍偏转舵机24的舵机盘和右胸鳍偏转舵机
25的舵机盘连接，且左胸鳍偏转片21和右胸鳍偏转片7均位于壳体外；

[0010] 陀螺仪2通过胸鳍舵机槽连接件22连接在胸鳍舵机槽3上；

[0011] 重心调节机构位于身体壳体与下支撑板26之间，包括轴承座27、配重块29、丝杠30、电机支架32和直流电机13，其中配重块29通过丝杠30连接在轴承座27和电机支架32之
间，丝杠30由连接在电机支架32上的直流电机13驱动；

[0012] 偏航机构包括偏航舵机16、偏航舵机槽17及偏航联动件8，偏航舵机槽17固定在下支撑板26上方，偏航舵机16螺栓连接在偏航舵机槽17内，偏航联动件8的下端设有通孔一19
与舵盘槽一23，偏航舵机16的传动轴从通孔一19的一端伸入通孔一19内，偏航舵机盘14从
通孔一19的另一端伸入通孔一19内与偏航舵机16的传动轴螺栓连接，且偏航舵机盘14配合
连接在舵盘槽一23内，偏航联动件8上端活动连接在上支撑板5下方，偏航联动件8固定连接
在正弦推进机构上；

[0013] 正弦推进机构包括第一俯仰关节、第二俯仰关节、尾鳍12、尾柄33和尾柄连接件34，第一俯仰关节和第二俯仰关节相对设置并固定在一起，第一俯仰关节连接在偏航联动
件8上，第二俯仰关节上连接有尾柄33，尾鳍12位于壳体外，并通过尾柄连接件34与尾柄33
连接，且第一俯仰关节和第二俯仰关节的连接处位于橡皮胶套内部。

[0014] 所述的左胸鳍偏转片21和右胸鳍偏转片7上均设有胸鳍支架37，两个胸鳍支架37分别通过防水轴承4与左胸鳍偏转舵机24的舵机盘和右胸鳍偏转舵机25的舵机盘连接。

[0015] 所述的轴承座27和电机支架32分别固定在下支撑板26下方的两端，导轨28固定在轴承座27和电机支架32之间，直流电机13连接在电机支架32上，丝杠30一端连接在轴承座
27上，另一端通过联轴器31与直流电机13的主轴连接，配重块29的两端分别连接在两个导
轨28上，配重块29的中部连接在丝杠30上。

[0016] 所述的第一俯仰关节和第二俯仰关节的结构相同，每个俯仰关节均包括俯仰舵机9、俯仰舵机槽15和俯仰舵机联动件10，其中俯仰舵机9螺栓连接在俯仰舵机槽15内，俯仰舵
机槽15活动连接在俯仰舵机联动件10的一侧，俯仰舵机联动件10的另一侧设有通孔二41和
舵盘槽二42，俯仰舵机9的传动轴从通孔二41的一端伸入通孔二41内，俯仰舵机盘36从通孔
二41的另一端伸入通孔二41内与俯仰舵机9的传动轴螺栓连接，且俯仰舵机盘36配合连接
在舵盘槽二42内；第一俯仰关节的俯仰舵机联动件10和第二俯仰关节的俯仰舵机联动件10
相对设置并固定在一起，第一俯仰关节的俯仰舵机槽15固定连接在偏航联动件8上，第二俯
仰关节的俯仰舵机槽15与尾柄33连接。

[0017] 所述的头部壳体由两个头部半外壳1对接而成，身体壳体为两个身体半外壳19对接而成，尾部壳体为两个尾部半外壳11对接而成。

附图说明

[0018] 图1为本发明的剖面结构示意图。

[0019] 图2为本发明的剖面结构示意图。

[0020] 图3为本发明的部分结构示意图。

[0021] 图4为本发明的部分结构示意图。

[0022] 图5为本发明的部分结构示意图。

[0023] 图6为本发明的部分结构示意图。

[0024] 图7为本发明的部分结构示意图。

[0025] 图8为本发明的部分结构示意图。

[0026] 图9为本发明的部分结构示意图。

[0027] 图10为本发明的外侧面结构示意图。

[0028] 图11为本发明的偏航联动件结构示意图。

[0029] 图12为本发明的俯仰舵机联动件结构示意图。

[0030] 图13为本发明的俯仰舵机槽结构示意图。

[0031] 图14为本发明的支撑框架结构示意图。

[0032] 其中：头部半外壳；2陀螺仪；3胸鳍舵机槽；4防水轴承；5上支撑板；6电池组；7右胸鳍偏转片；8偏航联动件；9俯仰舵机；10俯仰舵机联动件；11尾部半外壳；12尾鳍；13直流电
机；14偏航舵机盘；15俯仰舵机槽；16偏航舵机；17偏航舵机槽；18偏航轴承座；19通孔一；20
支撑柱；21左胸鳍偏转片；22胸鳍舵机槽连接件；23舵盘槽一；24左胸鳍偏转舵机；25右胸鳍
偏转舵机；26下支撑板；27轴承座；28导轨；29配重块；30丝杠；31联轴器；32电机支架；33尾
柄；34尾柄连接件；35；36俯仰舵机盘；37胸鳍支架；38螺纹通孔；39螺纹孔；40轴承孔；41通
孔二；42舵盘槽二。

具体实施方式

[0033] 如图1、图2和图9所示，一种仿真水质检测机器海豚，包括支撑框架、壳体、陀螺仪2、胸鳍偏转机构、重心调节机构，偏航机构、正弦推进机构、PH值检测传感器和浊度传感器
和尾鳍12；

[0034] 壳体包括头部壳体、身体壳体和尾部壳体，其中壳体包括头部壳体、身体壳体、橡皮胶套和尾部壳体，其中身体壳体的一端固定连接在头部壳体上，身体壳体的另一端与尾
部壳体之间通过橡皮胶套连接，尾鳍12位于尾部壳体的末端；

[0035] 支撑框架5固定在身体壳体内部，固定好后就相当于海豚身与海豚头就固定好了，海豚的前半身体即头部壳体、身体壳体是塑料外壳，后半部分是橡皮胶套加上尾部壳体。尾
部壳体与前半生壳之间用橡皮胶套连接。此处用橡皮胶套既可以起到密封的作用，由于橡
皮胶套是柔软的，也可以随偏航舵机摆动，提供动力。

[0036] 壳体内设置有支撑框架、陀螺仪2、胸鳍偏转机构、重心调节机构，偏航机构、正弦推进机构、PH值检测传感器和浊度传感器，PH值检测传感器和浊度传感器均是通过检测盒
连接在壳体内部下方，具体为：壳体内底部设有梯形沟槽，检测盒卡接在梯形沟槽内，PH值
检测传感器和浊度传感器放置在检测盒内。

[0037] PH值检测传感器检测浓度范围：PH为0-14，测温度范围：0-80℃。

[0038] 浊度传感器检测量范围：量程0.05～4000FNU，精度±0.1％。

[0039] 所述的支撑框架包括横向的上支撑板5、横向的下支撑板26和竖向的支撑柱20，其中上支撑板5和下支撑板26之间通过多个支撑柱20固定连接，上支撑板5和下支撑板26的两
个侧面均固定连接在身体壳体上；

[0040] 如图1、图2和图3所示，所述的胸鳍偏转机构包括胸鳍舵机槽3、左胸鳍偏转舵机24、右胸鳍偏转舵机25、左胸鳍偏转片21和右胸鳍偏转片7，其中胸鳍舵机槽3固定连接在支
撑框架的下支撑板26前方，左胸鳍偏转舵机24和右胸鳍偏转舵机25分别固定在胸鳍舵机槽
3的左右两侧，左胸鳍偏转片21和右胸鳍偏转片7分别通过防水轴承4与左胸鳍偏转舵机24
的舵机盘和右胸鳍偏转舵机25的舵机盘连接，且左胸鳍偏转片21和右胸鳍偏转片7均位于
壳体外。

[0041] 如图8所示，所述的左胸鳍偏转片21和右胸鳍偏转片7上均设有胸鳍支架37，两个胸鳍支架37分别通过防水轴承4与左胸鳍偏转舵机24的舵机盘和右胸鳍偏转舵机25的舵机
盘连接。

[0042] 陀螺仪2通过胸鳍舵机槽连接件22连接在胸鳍舵机槽3上。

[0043] 如图1、图2、图4和图7所示，所述的重心调节机构位于身体壳体与下支撑板26之间，包括轴承座27、配重块29、丝杠30、电机支架32和直流电机13，其中配重块29通过丝杠30
连接在轴承座27和电机支架32之间，丝杠30由位于电机支架32上的直流电机13驱动。

[0044] 所述的轴承座27和电机支架32分别固定在下支撑板26下方的前后两端，导轨28固定在轴承座27和电机支架32之间，直流电机13连接在电机支架32上，丝杠30一端连接在轴
承座27上，另一端通过联轴器31与直流电机13的主轴连接，配重块29的左右两侧分别连接
在两个导轨28上，配重块29的中部连接在丝杠30上。

[0045] 配重块29材质为密度较大的铅块。通过直流电机13的转动带动丝杠30转动，从而调整丝杠30上配重块29在水平方向上的位置，使得海豚体重心改变。

[0046] 如图1、图2、图3、图4和图5所示，所述的偏航机构包括偏航舵机16、偏航舵机槽17及偏航联动件8，偏航舵机槽17固定在下支撑板26上方，偏航舵机16螺栓连接在偏航舵机槽
17内，如图11所示，偏航联动件8的下端设有通孔一19与舵盘槽一23，偏航舵机16的传动轴
从通孔一19的一端伸入通孔一19内，偏航舵机盘14从通孔一19的另一端伸入通孔一19内与
偏航舵机16的传动轴螺栓连接，且偏航舵机盘14配合连接在舵盘槽一23内；偏航舵机16的
传动轴为偏航联动件8的主动转轴，偏航联动件8上端活动连接在上支撑板5下方，具体为：
偏航联动件8的上端设有螺纹通孔38，偏航联动件8的上端与偏航舵机16之间设有偏航轴承
座18，偏航轴承座18的一端连接在上支撑板5下方，偏航轴承座18的另一端设有防水轴承，
螺钉螺纹连接在螺纹通孔38内，并穿过螺纹通孔38与防水轴承连接；该螺钉为偏航舵机联
动件8的被动转轴，偏航联动件8的后端固定连接在正弦推进机构上。偏航舵机16摆动方向
与水平地面平行，以实现本设备的左右转弯及偏航。

[0047] 如图1、图2、图6、图7、图8和图9所示，所述的正弦推进机构包括第一俯仰关节、第二俯仰关节、尾鳍12、尾柄33和尾柄连接件34，第一俯仰关节和第二俯仰关节相对设置并固
定在一起，第一俯仰关节连接在偏航联动件8上，第二俯仰关节上连接有尾柄33，尾鳍12位
于壳体外，并通过尾柄连接件34与尾柄33连接。

[0048] 所述的第一俯仰关节和第二俯仰关节的结构相同，每个俯仰关节均包括俯仰舵机9、俯仰舵机槽15和俯仰舵机联动件10，其中俯仰舵机9螺栓连接在俯仰舵机槽15内，俯仰舵
机槽15活动连接在俯仰舵机联动件10的一侧，具体为：如图12所示，俯仰舵机联动件10的一
侧设有螺纹孔39，如图13所示，俯仰舵机槽15上设有轴承孔40，轴承孔40内设有滚动轴承，
螺钉螺纹连接在螺纹孔39内，并穿过螺纹孔39与俯仰舵机槽15上轴承孔40内的滚动轴承连
接，该螺钉为俯仰关节的被动转轴，俯仰舵机联动件10的另一侧设有通孔二41和舵盘槽二
42，俯仰舵机9的传动轴从通孔二41的一端伸入通孔二41内，俯仰舵机盘36从通孔二41的另
一端伸入通孔二41内与俯仰舵机9的传动轴螺栓连接，且俯仰舵机盘36配合连接在舵盘槽
二42内。俯仰舵机9的传动轴为俯仰舵机联动件10的主动转轴。

[0049] 所述的第一俯仰关节的俯仰舵机联动件10和第二俯仰关节的俯仰舵机联动件10相对设置并固定在一起，第一俯仰关节的俯仰舵机槽15的前端固定连接在偏航联动件8上，
第二俯仰关节的俯仰舵机槽15与尾柄33连接。

[0050] 正弦推进机构一端连接在身体壳体内偏航机构的偏航联动件8上，另一端位于尾部壳体内，第一俯仰关节和第二俯仰关节的连接处位于橡皮胶套内部。

[0051] 如图10所示，所述的头部壳体由两个头部半外壳1对接而成，身体壳体为两个身体半外壳19对接而成，尾部壳体为两个尾部半外壳11对接而成。

[0052] 所述的下支撑板26上设置有主控板，上支撑板5上方设有电池组6，陀螺仪2、右胸鳍7、俯仰舵机9、偏航舵机16、主控板、左胸鳍21、左胸鳍舵机24、右胸鳍舵机25、直流电机13
分别与电池组6通过导线连接，电池组6为这些部件供电。

[0053] 正弦推进机构占整个机器海豚体长的45％，由两个关节呈水平状态串联而成。

[0054] 陀螺仪2是感知海豚航行姿态，并把姿态信号传递给主控板，然后主控板再把偏转信号传递给胸鳍偏转舵机，从而实现偏转功能。

[0055] 陀螺仪2、俯仰舵机9、偏航舵机16、左胸鳍舵机24、右胸鳍舵机25、直流电机13分别与主控板通过蓝牙模块信号连接，主控板再通过蓝牙模块与上位机信号连接，上位机通过
主控板控制陀螺仪2、俯仰舵机9、偏航舵机16、左胸鳍舵机24、右胸鳍舵机25、直流电机13工
作。

[0056] PH值检测传感器和浊度传感器也均通过蓝牙模块与主控板信号连接，将检测出的数据上传给主控板，主控板再通过蓝牙模块将数据信息传输给上位机(手机，手机可通过蓝
牙与主控板信号连接)，显示数值。

[0057] 使用过程：

[0058] 首先在手机端通过蓝牙信号连接到主控板，连接好后，把本发明装置放入水里，通过手机控制各部件，从而控制本发明装置的上浮和下潜，然后在手机上就会显示各个传感
器的数值，即测得的PH值、浊度值。

[0059] 浮潜过程：

[0060] 当本发明装置做下潜运动时，主控板发送信号给直流电机13，然后直流电机13驱动丝杠30顺时针转动，使配重块29从平衡中心向前平移，此时本发明装置头部下压，身体就
会呈现出俯冲姿态，陀螺仪2此时检测本发明装置的姿态数据并向主控板传回本发明装置
的姿态数据信息，主控板根据姿态数据发送信号给两个胸鳍偏转舵机，两个胸鳍偏转舵机
带动相应的胸鳍偏转片转动以此来调整胸鳍偏转舵机的偏转角度，改变入水攻角，再此过
程中主控板会发送信号给俯仰舵机9，靠近头部壳体的俯仰舵机9上下摆动，带动俯仰舵机
联动件10摆动，然后靠近尾部壳体的那个俯仰舵机9进行上下摆动，带动尾鳍12的摆动，通
过两关节的俯仰舵机9的复合摆动模拟海豚的背腹式运动，为本发明装置提供推进力，配合
胸鳍偏转机构及配合重心调节机构完成机器海豚的下潜；如果在下潜过程中需要左右偏航
一定角度，由于陀螺仪2是能给出游行转弯角度和航向指示的陀螺装置，是可以指示地垂线
的仪器，根据以地垂线平面建立一个坐标系，本发明装置就看成在一个三维坐标系中游动，
相当于在设置好下潜深度后，在指定位置建立了一个坐标点，本发明装置以直线方向向目
标点下潜游动，如果由于水波或者某些原因迫使本发明装置的下潜方向改变，则陀螺仪2就
会把现在本发明装置所处的位置姿态信息传给主控板，主控板进过处理，发送偏航信号给
偏航舵机16实现偏航目的，此时主控板会发送信号给偏航舵机16，偏航舵机16驱动偏航联
动件8左右摆动，使得尾部的正弦推进机构与机器海豚身体的中轴线呈一定角度偏转，在推
进力的作用下实现本发明装置的偏航转弯运动。具体地，当本发明装置航偏离垂线平面向
左游动，则主控板发送右摆信号给偏航舵机16，偏航舵机16驱动偏航联动件8向右摆动，使
得本发明装置向右偏航回到设计路线。当本发明装置航向偏离地垂平面向右，则主控板发
送左摆信号给偏航舵机16，偏航舵机16驱动偏航联动件8向左摆动，使得本发明装置向左偏
航回到设计路线。

[0061] 当本发明装置水平游动时，主控板发送信号给直流电机13，然后直流电机13驱动丝杠30转动，使配重块29回到平衡重心的位置，此时本发明装置身体呈现水平姿态，陀螺仪
2此时检测并向主控板传回本发明装置的姿态数据，即本发明装置的位置信息及坐标点，航
向及偏离地垂平面的角度，俯仰和俯冲角度及与地平面的角度，主控板根据这些姿态数据
发送信号给两个胸鳍偏转舵机，两个胸鳍偏转舵机带动相应的胸鳍偏转片转动以此来调整
胸鳍偏转舵机的偏转角度，此时会根据陀螺仪2传回的姿态数据实时调整胸鳍偏转舵机做
微量偏转，以保证本发明装置身体轴线与水平流体面的相对平行；

[0062] 本发明装置与地平面的夹角如果为正，则胸鳍偏转舵机顺时针旋转，如果夹角为负值，则逆时针旋转；

[0063] 胸鳍偏转舵机控制胸鳍偏转片旋转多少角度，取决于陀螺仪2传回的本发明装置与地平面角度的大小，如果本发明装置与地平面夹角为俯冲向下15度，则胸鳍偏转舵机控
制胸鳍偏转片向下旋转15度。

[0064] 此过程中主控板也会发送信号给俯仰舵机9，初始时，正弦推进机构是水平的，开始运动的时候，靠近头部壳体的俯仰舵机9转动带动相应的俯仰舵机联动件10向下运动，该
俯仰舵机9和相应的俯仰舵机联动件10之间呈现“V”字形；俯仰舵机联动件10之间用螺钉固
定了，另外一个俯仰舵机9转动带动相应的俯仰舵机联动件10向上，由于尾鳍12是通过尾柄
连接件34和尾柄33连接在该俯仰舵机9的俯仰舵机槽15上的，该俯仰舵机9转动时，就会带
动尾鳍12，两个俯仰舵机9向相反的方向转动，依次反复，就通过两关节的俯仰舵机9的复合
摆动模拟海豚的背腹式运动，为本发明装置提供推进力；

[0065] 如果在水平游动过程中需要左右偏航一定角度，此时主控板会发送信号给偏航舵机16，偏航舵机16驱动偏航联动件8左右摆动，使得尾部的正弦推进机构与身体轴线呈一定
角度偏转，在推进力的作用下实现本发明装置的偏航转弯运动。

[0066] 偏航舵机16左右摆是为了修正航向。动力是由两个俯仰舵机9相互配合实现复合摆动提供的。两俯仰舵机9复合摆动的效果类似正弦曲线，就是模拟海豚的背腹摆动式运
动，实现向前摆动的动力。

[0067] 当本发明装置做上浮运动时，主控板发送信号给直流电机13，然后直流电机13驱动丝杠30逆时针转动，使配重块29从平衡中心位置向后平移，此时本发明装置头部上扬，本
发明装置身体呈现仰冲姿态，陀螺仪2此时检测本发明装置的姿态数据并向主控板传回本
发明装置的姿态数据信息，主控板根据姿态数据发送信号给两个胸鳍偏转舵机，两个胸鳍
偏转舵机带动相应的胸鳍偏转片转动以此来调整胸鳍偏转舵机的偏转角度，改变出水角
度，实现本发明装置的上浮任务。再此过程中主控板会发送信号给俯仰舵机9，通过两关节
的俯仰舵机9的复合摆动模拟海豚的背腹式运动，为本发明装置提供推进力，配合胸鳍偏转
机构与重心调节机构完成机器海豚的上浮；如果在上浮过程中需要左右偏航一定角度，此
时主控板会发送信号给偏航舵机9，偏航舵机9驱动偏航联动件8左右摆动，使得尾部的正弦
推进机构与身体轴线呈一定角度偏转，在推进力的作用下实现本发明装置的偏航转弯运
动。

[0068] 在本发明装置实现一个下潜上浮的过程中，PH值检测传感器和浊度传感器就已经将数据采集完毕，并通过蓝牙信号传输到手机端。