用于水环境检测的纳米仿生机器人的制作方法

本实用新型涉及水环境检测，具体涉及一种用于水环境检测的纳米仿生机器人。

背景技术：

水环境是指自然界中水的形成、分布和转化所处空间的环境。是指围绕人群空间及可直接或间接影响人类生活和发展的水体，其正常功能的各种自然因素和有关的社会因素的总体。也有的指相对稳定的、以陆地为边界的天然水域所处空间的环境。在地球表面，水体面积约占地球表面积的71%。水是由海洋水和陆地水二部分组成，分别与总水量的97.28%和2.72%。后者所占总量比例很小，且所处空间的环境十分复杂。水在地球上处于不断循环的动态平衡状态。天然水的基本化学成分和含量，反映了它在不同自然环境循环过程中的原始物理化学性质，是研究水环境中元素存在、迁移和转化和环境质量(或污染程度)与水质评价的基本依据。水环境主要由地表水环境和地下水环境两部分组成。地表水环境包括河流、湖泊、水库、海洋、池塘、沼泽、冰川等，地下水环境包括泉水、浅层地下水、深层地下水等。水环境是构成环境的基本要素之一，是人类社会赖以生存和发展的重要场所，也是受人类干扰和破坏最严重的领域。水环境的污染和破坏已成为当今世界主要的环境问题之一。

就目前而言，水体检测主要是采样的方式，然后再实验室中进行分析，其检测方式主要还是以化学药剂为主进行各种实验数据比对，其缺点主要在于耗时长，以及检测过程复杂，不够灵活。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于水环境检测的纳米仿生机器人，基于自驱动微纳马达在水体中的应用结合仿生机器人，使其搭载检测试剂，能够实现水体快速检测。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种用于水环境检测的纳米仿生机器人，包括：

仿生鱼机器人本体，所述仿生鱼机器人本体头部安装有摄像头，仿生鱼机器人本体左右两侧鱼鳍安装有轴测传感器；

仿生鱼机器人本体内部安装导航模块和处理器，仿生鱼机器人本体的脊柱关节处安装热敏电阻的微型电子器件，仿生鱼机器人本体尾部安装有末端执行器；

所述处理器分别与摄像头、导航模块、微型电子器件、末端执行器连接，用于控制仿生鱼机器人本体在水下游动；

所述仿生鱼机器人本体鱼腹安装有多个管式微马达，管式微马达的管壁搭载过氧化氢酶。

本方案利用管式微马达和微型电子器件可实现仿生鱼机器人本体在水体内的自驱动，利用仿生鱼机器人本体搭载不同的试剂，即可实现水环境的检测。

进一步的，所述管式微马达由转轴、电阻丝和管壁组成，所述电阻丝为束状集成在转轴上，电阻丝和转轴位于管壁轴心，其中转轴一端伸出管壁端面。

进一步的，所述仿生鱼机器人本体背脊安装有janus颗粒。

进一步的，所述摄像头为红外摄像头。

进一步的，所述导航模块是基于gps自动定位的自主导航传感器。

进一步的，多个管式微马达通过所述转轴首尾连接在仿生鱼机器人本体鱼腹排成一条直线。

进一步的，所述管式微马达数量至少为三个。

本实用新型的有益效果是：本方案利用仿生鱼机器人，将其放入水中，利用管式微马达和热敏电阻的微型电子器件驱动仿生鱼机器人在水中游动，同时，本方案利用janus颗粒，当环境溶液存在一定浓度梯度分布是，janus颗粒会表现出趋向性，定向朝向高浓度的溶液运动，而当有毒化学物质存在时，janus颗粒运动状态会发生相应改变，通过观察该改变可以观测有毒化学物质的浓度分布，以实现水环境检测。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是自驱动微纳马达结构示意图；

图3是本实用新型工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种用于水环境检测的纳米仿生机器人，包括：仿生鱼机器人本体100，仿生鱼机器人本体100头部安装有摄像头1，仿生鱼机器人本体100左右两侧鱼鳍安装有轴测传感器4；仿生鱼机器人本体100内部安装导航模块2和处理器3，仿生鱼机器人本体100的脊柱关节处安装热敏电阻的微型电子器件7，仿生鱼机器人本体100尾部安装有末端执行器6；处理器3分别与摄像头1、导航模块2、微型电子器件7、末端执行器6连接，用于控制仿生鱼机器人本体100在水下游动；仿生鱼机器人本体100鱼腹安装有多个管式微马达5，管式微马达5的管壁52搭载过氧化氢酶。

微型电子器件7采用热敏电阻材料制成，将水温数据上传至处理器3，处理器3根据温度数据控制末端执行器6摆动，也就是利用末端执行器6驱动仿生鱼机器人本体100的鱼尾进行摆动以实现游走，这里的末端执行器6可选用电机驱动的方式或者螺旋桨，以及驱动鱼尾摆动。

其工作原理可参考图3所示，氧化氢酶可分解水环境中的h2o2，以产生o2气泡驱动马达运动，从而使得仿生鱼机器人本体100可以在水中游走。

可选的，一种用于水环境检测的纳米仿生机器人，参考图2所示，管式微马达5由转轴53、电阻丝51和管壁52组成，电阻丝51为束状集成在转轴53上，电阻丝51和转轴53位于管壁52轴心，其中转轴53一端伸出管壁52端面。

可选的，一种用于水环境检测的纳米仿生机器人，仿生鱼机器人本体100背脊安装有janus颗粒8，当环境溶液存在一定浓度梯度分布是，janus颗粒会表现出趋向性，定向朝向高浓度的溶液运动，而当有毒化学物质存在时，janus颗粒运动状态会发生相应改变，通过观察该改变可以观测有毒化学物质的浓度分布，以实现水环境检测。其具体的工作原理可参考《自驱动微纳马达在水环境领域的研究进展》-王雷磊，一文所公开的内容。

可选的，一种用于水环境检测的纳米仿生机器人，摄像头1为红外摄像头，导航模块2是基于gps自动定位的自主导航传感器。

可选的，一种用于水环境检测的纳米仿生机器人，多个管式微马达5通过转轴53首尾连接在仿生鱼机器人本体100鱼腹排成一条直线。管式微马达5数量至少为三个。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

技术特征：

1.一种用于水环境检测的纳米仿生机器人，其特征在于，包括：

仿生鱼机器人本体（100），所述仿生鱼机器人本体（100）头部安装有摄像头（1），仿生鱼机器人本体（100）左右两侧鱼鳍安装有轴测传感器（4）；

仿生鱼机器人本体（100）内部安装导航模块（2）和处理器（3），仿生鱼机器人本体（100）的脊柱关节处安装热敏电阻的微型电子器件（7），仿生鱼机器人本体（100）尾部安装有末端执行器（6）；

所述处理器（3）分别与摄像头（1）、导航模块（2）、微型电子器件（7）、末端执行器（6）连接，用于控制仿生鱼机器人本体（100）在水下游动；

所述仿生鱼机器人本体（100）鱼腹安装有多个管式微马达（5），管式微马达（5）的管壁（52）搭载过氧化氢酶。

2.根据权利要求1所述的用于水环境检测的纳米仿生机器人，其特征在于，所述管式微马达（5）由转轴（53）、电阻丝（51）和管壁（52）组成，所述电阻丝（51）为束状集成在转轴（53）上，电阻丝（51）和转轴（53）位于管壁（52）轴心，其中转轴（53）一端伸出管壁（52）端面。

3.根据权利要求2所述的用于水环境检测的纳米仿生机器人，其特征在于，所述仿生鱼机器人本体（100）背脊安装有janus颗粒（8）。

4.根据权利要求3所述的用于水环境检测的纳米仿生机器人，其特征在于，所述摄像头（1）为红外摄像头。

5.根据权利要求4所述的用于水环境检测的纳米仿生机器人，其特征在于，所述导航模块（2）是基于gps自动定位的自主导航传感器。

6.根据权利要求5所述的用于水环境检测的纳米仿生机器人，其特征在于，多个管式微马达（5）通过所述转轴（53）首尾连接在仿生鱼机器人本体（100）鱼腹排成一条直线。

7.根据权利要求6所述的用于水环境检测的纳米仿生机器人，其特征在于，所述管式微马达（5）数量至少为三个。

技术总结
本实用新型涉及一种用于水环境检测的纳米仿生机器人，仿生鱼机器人本体，所述仿生鱼机器人本体头部安装有摄像头，仿生鱼机器人本体左右两侧鱼鳍安装有轴测传感器；仿生鱼机器人本体内部安装导航模块和处理器，仿生鱼机器人本体的脊柱关节处安装热敏电阻的微型电子器件，仿生鱼机器人本体尾部安装有末端执行器；所述处理器分别与摄像头、导航模块、微型电子器件、末端执行器连接，用于控制仿生鱼机器人本体在水下游动；所述仿生鱼机器人本体鱼腹安装有多个管式微马达，管式微马达的管壁搭载过氧化氢酶，本方案是基于自驱动微纳马达在水体中的应用结合仿生机器人，使其搭载检测试剂，能够实现水体快速检测。

技术研发人员：郑蕾;王怡;林久贵;邓明凤
受保护的技术使用者：王怡;郭毅
技术研发日：2020.12.31
技术公布日：2021.08.24