仿生机器鱼制造技术

本发明专利技术公开了一种仿生机器鱼，包括鱼头及与鱼头连接的鱼身，鱼身包括与躯干骨架、尾部骨架及鱼鳍，鱼鳍包括鱼鳍骨架、与鱼鳍骨架连接的鳍部支架，鳍部摆动装置及鳍部转动装置，鳍部摆动装置包括鳍部摆动电机、鳍部转盘及鳍部曲柄，鳍部摆动电机设置在鳍部电机盒内并且鳍部摆动电机的转轴部穿出鳍部电机盒，鳍部转盘套设在鳍部摆动电机的转轴部上，鳍部曲柄的两端分别与鳍部转盘及鳍部支架枢转连接，鳍部支架与鳍部电机盒枢转连接；鳍部转动装置包括鳍部转动电机及连接杆，鳍部转动电机与鳍部支架固定连接，连接杆与鱼鳍骨架固定连接，连接杆与鳍部转动电机的转轴部连接。上述仿生机器鱼的鱼鳍结构简单，且具有逼真的仿生效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于仿生机器人
，具体涉及一种仿生机器鱼。
技术介绍
20世纪90年代以前对于鱼类仿生学的研究主要集中于理论方面，随着鱼类推进机理研究的深入，机器人技术、仿生学、电子技术、材料科学和控制技术的新发展，模拟鱼类游动机理的新型水下机器人——仿生机器鱼受到了国内外的广泛关注。美国麻绳理工学院根据提出的鱼尾推进的“射流推进理论”，研制出长1.2米的仿生金枪鱼和长0.8米的仿生梭鱼。美国东北大学海洋科学中心利用形状记忆合金和连杆机构开发了波动推进的机器鳗鱼。美国新墨西哥大学利用高分子电解质离子交换膜IEM，镀在仿生机器鱼鱼鳍的金属薄片上，通过外加电场实现人造肌运动，产生类似鳗鱼的游动方法。英国Essex大学设计了具有三维运动能力的机器鱼。日本东京大学研制了两关节推进的机器海豚。Kato等研究了对鱼鳍推进机构的控制并开发了机器鱼样机黑鲈。日本名古屋大学研制出形状记忆合金驱动微型身体波动式水下推进器和压电陶瓷驱动的双鳍鱼型微型机器人。在国内，哈尔滨工程工程大学开展了仿生机器张宇的研究工作。北京航空航天大学机器人研究所研制了机器鳗鱼、机器海豚以及采用扁平宽大的斧形水动力外型的SPC系列仿生机器鱼。中科院沈阳自动化研究所研制了两关节的仿生机器鱼模型。北京大学力学与工程科学系研制了仿生海豚样机。中科院北京自动化研究所研发出微小型机器鱼、多传感器仿生机器鱼等。然而，目前国内外仿生机器鱼鳍结构复杂，制造成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于解决上述技术问题的仿生机器鱼。本专利技术实施例提供一种仿生机器鱼，包括鱼头及与鱼头连接的鱼身，所述鱼身包括与鱼头连接的躯干骨架、与所述躯干骨架连接的尾部骨架及设置在躯干骨架上的鱼鳍，所述鱼鳍包括鱼鳍骨架及与鱼鳍骨架连接的鳍部支架，所述鱼鳍还包括用于驱动鱼鳍骨架摆动的鳍部摆动装置及用于驱动鱼鳍骨架转动的鳍部转动装置，鳍部摆动装置包括鳍部摆动电机、鳍部转盘及鳍部曲柄，其中，鳍部摆动电机设置在鳍部电机盒内并且鳍部摆动电机的转轴部穿出鳍部电机盒，所述鳍部转盘套设在鳍部摆动电机的转轴部上，所述鳍部曲柄的两端分别与鳍部转盘及鳍部支架枢转连接，鳍部支架与鳍部电机盒枢转连接；鳍部转动装置包括鳍部转动电机及连接杆，鳍部转动电机与鳍部支架固定连接，连接杆与鱼鳍骨架固定连接，连接杆与鳍部转动电机的转轴部连接。进一步地，鳍部支架的中部位置通过连接轴与鳍部电机盒的前端面枢转连接。进一步地，同一对鱼鳍中的两个鳍部摆动电机安装在同一个鳍部电机盒内，鳍部电机盒固定在躯干骨架内。进一步地，所述鳍部电机盒的前部设置盖板，鳍部电机盒的盖板上设有供两个鳍部摆动电机的转轴部穿设的穿孔，连接轴设置在盖板上。进一步地，所述的鳍部转动电机的转轴部通过联轴器与连接杆连接。进一步地，该鳍部转动电机的转轴部的轴向与鱼身的长度延伸方向垂直。进一步地，鱼鳍骨架包括骨架基板及间隔地设置骨架基板上的多个相互铰接的柔性关节，骨架基板的长度延伸方向与鱼身的长度延伸方向垂直，柔性关节的长度延伸方向与鱼身的长度延伸方向平行，连接杆与骨架基板固定连接。进一步地，每个柔性关节的一端均与骨架基板固定并且沿着鱼身的长度延伸方向设置。进一步地，每个柔能性关节包括多个片状的子关节，相邻连两个子关节通过连接转轴连接，连接转轴上套设有一个扭簧，每个扭簧的两端分别抵住两个子关节。由于上述技术方案的应用，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的仿生机器鱼的鱼鳍结构简单，且具有逼真的仿生效果。附图说明图1为本专利技术较佳实施例所提供仿生机器鱼的立体结构示意图。图2为图1的平面结构示意图。图3为图1中的鱼头的分解示意图。图4为图1中的鱼头的剖视示意图。图5为图1中的鱼身的局部分解示意图，具体为鱼躯干前部与鱼颈的分解示意图。图6为图1中的鱼身的局部分解示意图，具体为鱼躯干后与鱼尾部的分解示意图。图7为图1中的鱼身摆动装置的示意图。图8-10为图1中的鱼身摆动装置驱动鱼身的躯干骨架摆动的示意图。图11为图1中的鳍部的示意图。图12为图11中的柔性关节的示意图。图13为图11中的电机盒的示意图。图14为本专利技术仿生机器鱼的上浮下潜机构的示意图。图15为本专利技术仿生机器鱼的控制系统的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术较佳实施例提供的仿生机器鱼可以逼真的模拟出鱼类的头部上浮与下潜，同时还可以逼真地模拟出鱼类的嘴部张合。请结合参照图1、图2、图14与图15，本专利技术的仿生机器鱼，包括鱼头1、鱼身3、上浮下潜机构6及控制系统7。首先为了便于对该机器仿生机器鱼进行描述，首先建立指教坐标系，定义X、Y、Z方向分别为第一方向、第二方向及第三方向，第一方向水平方向并且为鱼前行方向，第二方向为水平方向其与第一方向垂直，第三方向为竖直，鱼沿着第三方向上升与下潜。具体地请参照图3与图4，在本实施例中，所述鱼头1包括上颌11、下颌12及张合机构13，上颌11通过张合机构13与下颌12连接，并且张合机构13用于驱动下颌12相对于上颌11进行张合运动，以呈现该仿生机器鱼中嘴巴部位的张开及闭合。在本实施例中，所述张合机构13设置在上颌11与下颌12靠近鱼身3的一端，以便于仿生机器鱼的嘴巴部位的张开及闭合。在本实施例中，所述张合机构13包括张合电机14、第一齿轮15及第二齿轮16，张合电机14与上颌11固接，第一齿轮15与张合电机14的转轴连接，第二齿轮16与第一齿轮15啮合，并且第二齿轮16与下颌12固接且与上颌11铰接。这样该张合机构13在工作时，张合电机14通过第一齿轮15带动第二齿轮16绕第二齿轮16与上颌11的铰接点进行转动，使得第二齿轮16带动下颌12进行绕第二齿轮16与上颌11的铰接点进行转动，进而实现了该下颌12相对于上颌11进行张合运动。需要说明的是，第一齿轮15为圆形齿轮，第二齿轮16为扇形齿轮。具体地，当张合电机14顺时针驱动第一齿轮15转动时，所述第二齿轮16在第一齿轮15的传动下做逆时针转动，第二齿轮16带动下颌12做相对于上颌11张开的运动；反之，第二齿轮16带动下颌12做相对于上颌11闭合的运动。进一步地，第二齿轮16位于第一齿轮15的后方，以便于逼真地模拟出鱼类的嘴部张合，需要说明的是，第二齿轮16位于第一齿轮15的后方指的是，相对于第一齿轮15而言，第二齿轮16更靠近鱼身。优选地，第二齿轮16的直径大于第一齿轮15的直径，以便于控制鱼嘴的张合度。在本实施例中，枢轴171与第二齿轮16的圆心铰接，并且第二齿轮16的圆心相对于第二齿轮16的齿部更靠近鱼身3，以保证逼真地模拟出鱼类的嘴部张合的同时实现鱼嘴的快速张合。在本实施例中，所述张合机构13还包括固定架17，所述固定架17设置在所述上颌11与下颌12之间并与上颌11固接，所述固定架17包括纵向设置的第一固定板170，在水平方向上，第一固定板170沿着第一方向延伸，张合电机14设置在固定架17上，并且张合电机14的转轴垂直穿出第一固定板170后与第一齿轮15连接。第一固定板170上设有枢轴171，第二齿轮16通过枢轴171与第一固定板170枢转的连接，使得第二齿轮1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生机器鱼，包括鱼头(1)及与鱼头(1)连接的鱼身(3)，所述鱼身(3)包括与鱼头(1)连接的躯干骨架(30)、与所述躯干骨架(30)连接的尾部骨架(40)及设置在躯干骨架(30)上的鱼鳍(5)，所述鱼鳍(5)包括鱼鳍骨架(50)及与鱼鳍骨架(50)连接的鳍部支架(51)，其特征在于，所述鱼鳍(5)还包括用于驱动鱼鳍骨架(50)摆动的鳍部摆动装置(52)及用于驱动鱼鳍骨架(50)转动的鳍部转动装置(53)，鳍部摆动装置(52)包括鳍部摆动电机(520)、鳍部转盘(521)及鳍部曲柄(522)，其中，鳍部摆动电机(520)设置在鳍部电机盒(58)内并且鳍部摆动电机(520)的转轴部穿出鳍部电机盒(58)，所述鳍部转盘(521)套设在鳍部摆动电机(520)的转轴部上，所述鳍部曲柄(522)的两端分别与鳍部转盘(521)及鳍部支架(51)枢转连接，鳍部支架(51)与鳍部电机盒(58)枢转连接；鳍部转动装置(53)包括鳍部转动电机(531)及连接杆(533)，鳍部转动电机(531)与鳍部支架(51)固定连接，连接杆(533)与鱼鳍骨架(50)固定连接，连接杆(533)与鳍部转动电机(531)的转轴部连接。...

【技术特征摘要】
1.一种仿生机器鱼，包括鱼头(1)及与鱼头(1)连接的鱼身(3)，所述鱼身(3)包括与鱼头(1)连接的躯干骨架(30)、与所述躯干骨架(30)连接的尾部骨架(40)及设置在躯干骨架(30)上的鱼鳍(5)，所述鱼鳍(5)包括鱼鳍骨架(50)及与鱼鳍骨架(50)连接的鳍部支架(51)，其特征在于，所述鱼鳍(5)还包括用于驱动鱼鳍骨架(50)摆动的鳍部摆动装置(52)及用于驱动鱼鳍骨架(50)转动的鳍部转动装置(53)，鳍部摆动装置(52)包括鳍部摆动电机(520)、鳍部转盘(521)及鳍部曲柄(522)，其中，鳍部摆动电机(520)设置在鳍部电机盒(58)内并且鳍部摆动电机(520)的转轴部穿出鳍部电机盒(58)，所述鳍部转盘(521)套设在鳍部摆动电机(520)的转轴部上，所述鳍部曲柄(522)的两端分别与鳍部转盘(521)及鳍部支架(51)枢转连接，鳍部支架(51)与鳍部电机盒(58)枢转连接；鳍部转动装置(53)包括鳍部转动电机(531)及连接杆(533)，鳍部转动电机(531)与鳍部支架(51)固定连接，连接杆(533)与鱼鳍骨架(50)固定连接，连接杆(533)与鳍部转动电机(531)的转轴部连接。2.如权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于，鳍部支架(51)的中部位置通过连接轴(581)与鳍部电机盒(58)的前端面枢转连接。3.如权利要求2所述的仿生机器鱼，其特征在于，同一对鱼鳍(5)中的两个鳍部摆动电机(520)安装在同一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：应佳伟，陈辉，
申请(专利权)人：杭州畅动智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33