仿生鳐鱼式水下作业副机器人结构设计

　　这款仿生鳐鱼构型的水下作业副机器人，最初的设计切入点是面向近岸浅水环境的辅助巡检、水下观测类作业场景，区别于常规带缆ROV的框架式结构，整体采用了扁平化的流线型壳体设计，壳体曲面全程遵循流体力学减阻逻辑做顺滑过渡，没有突兀的直角或凸起结构，能够在低速巡航状态下最大程度降低水流紊流带来的行进阻力，同时减少航行时的水流扰动，避免惊扰观测目标、或是搅动水底沉积物影响观测视野。

　　从实际作业用途来看，这类副机器人通常作为大型水下作业装备的伴随辅助单元使用，不需要承担重载作业任务，核心功能是完成狭窄水域的抵近观测、水下结构件的外观巡检、浅水区的水文数据采集辅助等工作，因此整体结构做了极致的轻量化处理，壳体采用一体化曲面成型思路，内部预留的安装腔体可以根据任务需求搭载小型摄像头、水质传感器、微型照明模块等载荷，腔体的安装边界做了统一的限位凸台设计，所有搭载模块都可以通过快拆结构固定，不需要额外做定制化支架适配，能够快速切换不同任务的载荷配置。

　　推进结构的设计上，没有采用常规的尾部螺旋桨推进方案，而是参考了鳐鱼的运动形态，在机体侧部及尾部设置了多组柔性推进鳍结构，侧部的两组主推进鳍采用弧形安装面，和壳体曲面完全齐平，推进时通过鳍面的规律摆动提供前进、转向的动力，尾部的辅助推进单元则负责微调航行姿态，配合机身内部的重心调节块，可以实现悬停、原地转向、低速贴底航行等多种运动状态，相比螺旋桨推进结构，这种仿生推进方式的运行噪音更低，也不会出现螺旋桨缠绕水下杂物、水草的故障问题，更适合近岸多杂物、多水生植物的水域作业环境。

　　外形尺寸的设定上，整体采用紧凑化设计思路，机身最大宽度控制在适配狭窄缝隙通行的范围内，整体高度较低，能够进入水下管涵、坝体缝隙、船底狭窄空间等常规框架式ROV无法抵达的区域，壳体的边缘全部做了圆弧过渡处理，没有尖锐棱角，在航行过程中即使触碰水下结构、礁石或是养殖网箱，也不会对自身结构或是接触物体造成刮擦损伤。机身前部预留了透明视窗的安装位，视窗曲面和壳体前表面完全共面，不会额外增加航行阻力，视窗内部的安装空间可以根据需求调整摄像头的俯仰角度，视窗的密封结构采用径向密封+端面密封的双重设计，能够满足常规浅水深的防水耐压要求，不需要额外设计厚重的耐压壳结构，进一步控制了整体重量。

　　从结构设计的细节来看，整个机身的壳体分为上下两个对合部分，对合面设置在机身最大轮廓线位置，配合整圈的密封胶条安装槽，装配时通过周向均匀分布的紧固件实现上下壳体的紧密压合，装配流程简单，后期维护时拆开上下壳体就可以直接接触到内部的所有元器件、电池模块以及配重块，不需要拆解额外的附属结构。内部的电池安装位设置在机身重心位置的下方，能够降低整机的重心，提升航行时的姿态稳定性，避免水流冲击下出现侧翻的问题；控制模块的安装位则设置在机身中部靠前的位置，和前部的视窗载荷距离更近，能够缩短走线长度，减少线路在腔体内部的冗余排布，也方便后期对控制模块进行调试。

　　在安装边界的设计上，所有内部模块的安装位置都预留了足够的走线空间，模块之间的间隙控制在合理范围内，既不会因为间隙过大造成空间浪费、增加整机尺寸，也不会因为间隙过小导致装配困难、或是模块运行时的振动产生相互干涉。机身顶部预留了小型吊环的安装位，方便布放和回收时的挂接，吊环采用嵌入式安装，收起时和壳体表面齐平，不会突出壳体表面增加航行阻力。整体结构没有多余的外露部件，所有功能结构都整合在流线型壳体内部，既能够降低航行阻力，也可以减少水下杂物勾挂的风险，提升复杂水域作业的可靠性。