一种仿生鱼鱼皮及包含该鱼皮的仿生鱼制造技术

本发明专利技术公开了一种仿生鱼鱼皮及包含该鱼皮的仿生鱼，属于水下机器人技术领域，该鱼皮包括鱼皮本体，鱼皮本体整体为流线型结构，鱼皮本体的侧壁上设置多个沟槽，沟槽沿鱼皮本体的长轴线方向并列分布，使鱼皮本体形成柔性伸缩结构；该仿生鱼包含上述鱼皮。本发明专利技术的仿生鱼鱼皮整体仍然呈流线型结构，有助于降低流体阻力，同时设置沟槽增大了排水面积，进而增大了仿生鱼的浮力，使其内部可以设置更多的搭载模块。鱼皮本体侧壁的沟槽在材料不变的情况下增大了其抗压强度，减小了仿生鱼在水压作用下的鱼体变形量。

Bionic fish skin and bionic fish containing the fish skin

The invention discloses a bionic fish skin and the skin contains bionic fish, which belongs to the field of underwater robot technology, including the skin skin skin for the whole body, body streamline structure, side wall skin body is provided with a plurality of grooves along the long axis direction of the body skin grooves are distributed in parallel, so that the skin to form a flexible body the telescopic structure of the bionic fish contains the skin. The invention of the bionic fish skin whole still streamlined structure, helps to reduce the fluid resistance, and is provided with a groove increases the drainage area, thus increasing the buoyancy of the bionic fish, which can be set with more internal module. The groove of the side wall of the fish skin increases the compressive strength of the fish under the condition that the material is unchanged, and reduces the deformation amount of the fish under the action of water pressure.

【技术实现步骤摘要】
一种仿生鱼鱼皮及包含该鱼皮的仿生鱼
本专利技术涉及水下机器人
，尤其涉及一种仿生鱼鱼皮及包含该鱼皮的仿生鱼。
技术介绍
随着人类对海洋资源的不断开发和利用，当今的自主水下机器人(AutonomousUnderwaterVehicle,AUV)已经成为人类进行海洋研究和探索的重要平台。近年来，随着人类对鱼类游动机理认识的不断探索和相关制造技术、控制技术的发展，一种采用鱼体仿生推进机理的水下潜器应运而生，为研制高效率、高机动性、低噪音和易隐蔽的水下航行器提供了一种新思路。机器鱼是一种利用鱼类游动机理实现推进的水下潜器，装配各种微小型传感器，利用先进的控制和通讯手段，可以构成一套类似鱼体结构的，可以游动的传感器。装有不同传感器的机器鱼具有良好的机动性和隐蔽性，可以在狭小的空间内作业并实现低噪音运动。技术一旦成熟，机器鱼将在复杂环境的水下作业、海洋监测、海洋生物观察、军事侦察及排雷、布雷等方面发挥重大作用。现阶段仿生鱼鱼皮多采用硅胶皮蒙覆结构，对鱼皮具体结构的研究还相对较少，致使现阶段的仿生鱼鱼皮普遍存在下水后易变形、鱼体摆动时，鱼皮对其摆动效果影响大等缺陷。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种仿生鱼鱼皮及包含该鱼皮的仿生鱼，在鱼体摆动时可有效降低鱼皮变形对其摆动效果带来的影响。根据本专利技术的一个方面，提供了一种仿生鱼鱼皮，包括鱼皮本体，鱼皮本体整体为流线型结构，鱼皮本体的侧壁上设置多个沟槽，沟槽沿鱼皮本体的长轴线方向并列分布，使鱼皮本体形成柔性伸缩结构。鱼皮本体优选采用硅胶皮，硅胶皮为柔性材料且具有弹性，使鱼皮本体成为带有弹性的柔性伸缩结构。鱼皮本体侧壁上的沟槽在鱼皮摆动时产生补偿作用，降低了鱼皮变形量，从而降低鱼皮变形对其摆动效果带来的影响。进一步的，沟槽为围绕鱼皮本体的侧壁首尾相接的环形沟槽。鱼体在摆动时，鱼皮本体的一侧被拉伸，鱼皮本体的另一侧被压缩，沟槽在鱼皮本体的周向上形成完整的环，拉伸变形和压缩变形的补偿点规整一致，鱼皮本体的拉开和压缩只需要很小的力就能实现，且不需要克服鱼皮本体的大幅度弹性变形产生的阻力，避免了鱼皮对仿生鱼游动的影响。一种可选择的技术方案为：鱼皮本体的侧壁的纵向截面由多个V形结构依次连接构成，V形结构的凹陷处形成沟槽，相邻的两个V形结构的连接处形成波峰。V形结构使鱼皮本体形成波纹管结构，加工工艺性好。另一种可选择的技术方案为：鱼皮本体的侧壁的纵向截面由多个U形结构和多个倒U形结构组成，U形结构和倒U形结构间隔设置，U形结构的凹陷处形成沟槽，倒U形结构的顶点处形成波峰。优选的，沟槽的深度为6～8mm，相邻的波峰的距离为5～7mm。优选的，V形结构的初始结构尺寸为：V形结构的夹角为40°～50°，V形结构的单边长度为7～9mm。V形结构形成等腰三角形的两个腰。本专利技术所称的“初始状态”，即为自然伸展状态，既没有拉伸也没有压缩。优选的，鱼皮本体的总长度为L，鱼皮本体的侧壁上由V形结构形成的齿数为n，n＝L/7。优选的，鱼皮本体的两侧的间距为a，则鱼皮本体拉伸后的极限状态可以达到夹角为θ的一段同心圆圆弧，θ＝4L/3a。根据本专利技术的另一个方面，提供一种仿生鱼，包括上述仿生鱼鱼皮。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术示例的仿生鱼鱼皮，鱼皮本体侧壁上的沟槽在鱼皮摆动时产生补偿作用，降低了鱼皮变形量，从而降低鱼皮变形对其摆动效果带来的影响。2、本专利技术示例的仿生鱼鱼皮，侧壁上的沟槽形成首尾相接的环状，拉伸变形和压缩变形的补偿点规整一致，鱼皮本体的拉开和压缩只需要很小的力就能实现，且不需要克服鱼皮本体的大幅度弹性变形产生的阻力，避免了鱼皮对仿生鱼游动的影响。3、本专利技术示例的仿生鱼，鱼皮上的沟槽结构在材料不变的情况下增大了其抗压强度，减小了在水压作用下鱼体的变形量。4、本专利技术示例的仿生鱼，鱼皮结构整体仍然呈流线型，有助于降低流体阻力，同时，鱼皮设置沟槽增大了排水面积，进而增大了仿生鱼的浮力，使其内部可以设置更多的搭载模块。附图说明图1为本专利技术实施例一鱼皮本体的结构示意图；图2为本专利技术实施例一鱼皮本体初始状态的纵向截面示意图；图3为本专利技术实施例一鱼皮本体受拉状态的纵向截面示意图；图4为本专利技术实施例一鱼皮本体受压状态的纵向截面示意图。图中：1沟槽，2波峰。具体实施方式为了更好的了解本专利技术的技术方案，下面结合说明书附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例一：如图1所示，一种仿生鱼鱼皮，包括鱼皮本体，鱼皮本体整体为流线型结构，鱼皮本体的侧壁上设置多个沟槽，沟槽沿鱼皮本体的长轴线方向并列分布，使鱼皮本体形成柔性伸缩结构。鱼皮本体采用硅胶皮制成，硅胶皮为柔性材料且具有弹性，使鱼皮本体成为带有弹性的柔性伸缩结构。鱼皮本体侧壁上的沟槽在鱼皮摆动时产生补偿作用，降低了鱼皮变形量，从而降低鱼皮变形对其摆动效果带来的影响。鱼皮本体的侧壁的纵向截面由多个V形结构依次连接构成，V形结构的凹陷处形成沟槽1，相邻的两个V形结构的连接处形成波峰2。V形结构使鱼皮本体形成波纹管结构，加工工艺性好。如图2所示，在仿生鱼鱼体呈自然伸展状态时，其两侧波纹管状鱼皮连续V形结构未受到拉力或压力的作用，呈现出设计时的结构尺寸。其初始结构尺寸为：V形结构的夹角为45°，V形结构形成的等腰三角形的两个腰的单边长度为8mm，相邻的波峰的距离约为6mm。当仿生鱼鱼体摆动时，随着其摆动幅度的不断增大，鱼体圆弧逐渐增大侧的连续V形鱼皮被拉伸，V形变得比较扁平，当鱼体摆动到极限大圆弧状态时，V形结构拉伸量最大，其结构如图3所示。此时，V形结构的夹角约为80°，相邻的V形结构波峰2的距离约为10.5mm。同理，随着仿生鱼鱼体摆动幅度的不断增大，鱼体圆弧逐渐减小侧的连续V形鱼皮被压缩，V形变得更为狭小，当鱼体摆动到极限小圆弧状态时，V形结构压缩量最大，其结构如图4所示。此时，V形结构夹角约为20°，相邻V形结构波峰2的距离约为2.5mm。从上文鱼皮的结构尺寸，我们可以得到V形结构鱼皮沟槽1的深度约为7mm，相邻的波峰2之间的距离约为6mm。若需要长度为L的一段鱼皮，则其V形槽的齿数n＝L/7。假设两侧鱼皮之间间距为a，则其拉伸后的极限状态可以达到夹角大小为θ＝4L/3a的一段同心圆圆弧。本实施例的仿生鱼，包括上述仿生鱼鱼皮。实施例二：本实施例与实施例一相同的特征不再赘述，本实施例与实施例一不同的特征在于：鱼皮本体的侧壁的纵向截面由多个U形结构和多个倒U形结构组成，U形结构和倒U形结构间隔设置，U形结构的凹陷处形成沟槽，倒U形结构的顶点处形成波峰。沟槽结构的拉开和压缩只需要很小的力就能实现，且不需要克服硅胶皮的大幅度弹性变形产生的阻力，避免了鱼皮对仿生鱼游动的影响。同时，仿生鱼的鱼皮整体仍然呈流线型结构，有助于降低流体阻力，同时鱼皮本体侧壁上设置沟槽的结构增大了排水面积，进而增大了仿生鱼的浮力，使其内部可以设置更多的搭载模块。鱼皮本体的侧壁上设置沟槽在材料不变的情况下增大了其抗压强度，减小了其在水压作用下的鱼体变形量，从而减少鱼皮对鱼体摆动效果的影响。本专利技术中，鱼皮上的褶皱的形状不限于实施例所述的V形结构和U形结构，还可以设为其他形状的沟槽和褶皱。以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生鱼鱼皮，包括鱼皮本体，其特征是，所述鱼皮本体整体为流线型结构，所述鱼皮本体的侧壁上设置多个沟槽，所述沟槽沿所述鱼皮本体的长轴线方向并列分布，使所述鱼皮本体形成柔性伸缩结构。

【技术特征摘要】
1.一种仿生鱼鱼皮，包括鱼皮本体，其特征是，所述鱼皮本体整体为流线型结构，所述鱼皮本体的侧壁上设置多个沟槽，所述沟槽沿所述鱼皮本体的长轴线方向并列分布，使所述鱼皮本体形成柔性伸缩结构。2.根据权利要求1所述的仿生鱼鱼皮，其特征是，所述沟槽为围绕所述鱼皮本体的侧壁首尾相接的环形沟槽。3.根据权利要求1所述的仿生鱼鱼皮，其特征是，所述鱼皮本体的侧壁的纵向截面由多个V形结构依次连接构成，所述V形结构的凹陷处形成所述沟槽，相邻的两个所述V形结构的连接处形成波峰。4.根据权利要求1所述的仿生鱼鱼皮，其特征是，所述鱼皮本体的侧壁的纵向截面由多个U形结构和多个倒U形结构组成，所述U形结构和所述倒U形结构间隔设置，所述U形结构的凹陷处形成所述沟槽，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁新，李申堂，王成才，成小彬，戴磊，肖琳，何宇帆，张克雷，徐歌，
申请(专利权)人：中电科海洋信息技术研究院有限公司，中电科海洋信息技术北京有限公司，
类型：发明
国别省市：海南,46