仿生蝠鲼水下探测机器人结构设计

这款仿生蝠鲼水下探测设备的结构设计，核心围绕近岸浅海、内河湖泊的水下环境探查需求展开，区别于传统螺旋桨推进的水下航行器，采用两侧对称的波动鳍推进结构搭配尾部尾舵，能够在水生植被密集、水下障碍物多的复杂水域完成低速巡航作业，避免螺旋桨缠绕杂物失效的问题。从结构布局来看，设备中部的椭球形耐压舱为核心承载区域，前端预留了光学探测窗口与侧装传感接口，可搭载可见光摄像模块、水质传感探头、近距离避障声呐等作业载荷，舱体内部预留的安装空间可容纳动力控制板、储能模块与信号传输单元，舱体边缘采用法兰压合的密封结构，能够满足30米以内水深的静水压密封要求，适配绝大多数近岸浅水区的作业深度需求。两侧的波动鳍采用分段式铰接结构，每侧鳍体由三段独立的翼形肋条搭配柔性蒙皮支撑梁组成，绿色的支撑主梁作为鳍条的安装基准，每段肋条通过独立的铰接支座与舱体侧部的蓝色驱动安装座连接，驱动单元内置在安装座的腔体内，通过曲柄摇杆结构带动每段肋条按设定相位差往复摆动，模拟蝠鲼胸鳍的波动推进效果，这种推进方式的水流扰动更小，在靠近水下生物、河床基底作业时不会掀起过多底泥干扰探测效果，同时运行噪音远低于螺旋桨推进设备，适合开展水生态观测、水下管线巡检这类对扰动敏感的作业任务。尾部的展弦比适中的尾舵结构，通过铰接轴与舱体尾部连接，可独立摆动实现航向调整，尾舵顶端的细长杆状结构为通信天线的安装位，设备上浮至水面时可伸出水面完成信号回传。从安装边界来看，设备整体宽度控制在1.2米以内，长度不含天线约1.5米，耐压舱最大直径约0.4米，整体重量控制在15kg以内，可通过小型作业船完成布放回收，无需大型吊装设备，适配单人携带作业的使用场景。设计过程中针对鳍条的摆动角度做了限位设计，每段肋条的上下摆动角度不超过35度，避免摆动幅度过大导致柔性蒙皮拉扯撕裂，同时铰接位置均采用防水轴承连接，减少水下运行的传动阻力，驱动安装座与耐压舱之间采用密封圈端面密封，防止水渗入驱动舱损坏动力元件。设备的重心布置在耐压舱几何中心偏下位置，配合两侧鳍体的浮力配平，可在无动力状态下保持水平悬浮姿态，降低悬停探测时的动力消耗。相较于传统的ROV设备，这款仿生结构的水下设备在浅水区的通过性更强，能够穿过水下桩柱间隙、水生植被区完成探测作业，不会出现螺旋桨被渔网、水草缠绕的故障，同时仿生外形对水下生物的惊扰更小，更适合开展渔业资源调查、水生态监测这类长期作业任务。在结构细节上，耐压舱前端的半球形透明视窗采用耐压有机玻璃材质，通过压圈与舱体前端密封连接，视窗内侧预留了摄像头安装座，可直接固定定焦摄像模块，侧部的小孔径接口为漏水检测传感器的安装位，一旦舱内出现渗水可及时触发上浮保护指令。两侧鳍体的肋条采用轻量化工程塑料注塑成型，在保证结构强度的同时降低运动部件的重量，减少驱动单元的负载，提升设备的续航时长。