一种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，包括控制模块、驱动元件、装载模块、外壳；驱动元件和控制模块通信连接；装载模块具有容置腔，驱动元件安装在装载模块的容置腔内，能够稳定驱动元件的位置，稳定仿生机器鱼游动的传递力矩；控制模块安装在装载模块的容置腔内，能够产生控制胸鳍和尾鳍的摆动信号；装载模块与外壳连接，外壳是鱼头部分和鱼身部分为一体的柔性外壳，能够包裹控制模块、驱动元件和装载模块；本发明专利技术能够实现在机器鱼游动时，使驱动元件更加牢固，受到水环境的影响更小，驱动元件传输力矩更加稳定；能够充分利用驱动元件驱动能力强和软体材料柔顺性好的优点，从而解决机器鱼游动时对环境适应性不够，仿生程度差的技术问题。仿生程度差的技术问题。仿生程度差的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生机器鱼


[0001]本专利技术涉及水下机器人
，特别是涉及一种仿生机器鱼。

技术介绍

[0002]近30年来，随着智能制造、半导体芯片、计算机科学的发展，在机器人领域开始了以鱼类为仿生对象的水下机器人——仿生机器鱼的开发研制。仿生机器鱼由于其能量效率高、噪音小等优点，已被广泛应用于海洋资源勘探，水文数据监测等多个领域。因此，仿生机器鱼具备一个设计合理，性能优良的结构以及实现对仿生机器鱼良好的防水密封，以保证机器鱼正常游动起着至关重要的作用。
[0003]迄今为止，已有多款机器鱼研制成功，研究人员并分别基于原型机对鱼类的游动进行模拟实验和研究。1994年，世界上第一款机器鱼——以金枪鱼为仿生对象的仿生机器鱼Robotuna在美国麻省理工学院(MIT)亮相。现有的机器鱼大多为刚性机器鱼，内部为刚性元件驱动机器鱼，驱动元件于内部通常采取简单的上下固定的方式，非托举包裹式，驱动元件稳定传递力矩的稳定性不够；刚性机器鱼游动时对环境适应性不够，仿生程度差；且多采用刚性鱼头和薄层蒙皮鱼身两部分分离的设计，要进行额外的粘合、密封处理，增加了密封的难度，效果较难保证；且蒙皮非常单薄，受到水动力环境影响较大，仿生程度不够，对环境的适应性较差。
[0004]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决仿生机器鱼游动时对环境适应性不够，仿生程度差的技术问题，提供一种仿生机器鱼。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种仿生机器鱼，包括控制模块、驱动元件、装载模块、外壳；所述驱动元件和所述控制模块通信连接，所述驱动元件提供机器鱼游动的动力；所述装载模块具有容置腔，所述驱动元件安装在所述装载模块的容置腔内，所述装载模块能够稳定驱动元件的位置，稳定仿生机器鱼游动的传递力矩；所述控制模块安装在所述装载模块的容置腔内，能够产生控制胸鳍和尾鳍的摆动信号；所述装载模块与所述外壳连接，所述外壳是鱼头部分和鱼身部分为一体的柔性外壳，能够包裹所述控制模块、驱动元件和装载模块。
[0008]在本专利技术的一些实施例中，所述装载模块包括位于所述外壳的鱼头部分内部的基板和位于所述外壳的鱼身部分的刚性骨架，用于驱动胸鳍的驱动元件安装在所述外壳的鱼头部分内部基板上的容置腔内，左右对称；用于驱动所述外壳的鱼身部分的驱动元件安装于鱼身部分的刚性骨架的容置腔内部，构成托举包裹式安装结构。
[0009]在本专利技术的一些实施例中，所述驱动元件为五个，其中两个驱动元件左右对称地安装在所述外壳的鱼头部分内部基板上的容置腔内，另外三个驱动元件安装在所述外壳的
鱼身部分的刚性骨架的容置腔内部；所述驱动元件为舵机或电机。
[0010]在本专利技术的一些实施例中，所述刚性骨架前后通过卡销进行固定连接，所述卡销串联刚性骨架及驱动元件，所述卡销数量与安装在所述外壳的鱼身部分刚性骨架容置腔内部的驱动元件数量相同。
[0011]在本专利技术的一些实施例中，所述外壳的鱼头部分内侧底部有铅垂方向的凹槽，能够连接柔性外壳和装载模块，装载模块嵌入所述凹槽，所述凹槽为内凹矩形槽。
[0012]在本专利技术的一些实施例中，还包括胸鳍和尾鳍；所述外壳上具有连接孔，通过连接元件连接胸鳍；所述装载模块的末端具有尾柄，通过连接元件连接尾鳍。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，所述外壳为左右两侧单体，呈镜像对称，左右两侧单体通过胶水粘合。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述外壳厚度为3～5mm，所述外壳为可以固化的柔性液态材料。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述柔性液态材料为液态硅胶，所述胶水为硅胶专用胶水。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述外壳具有柔性液态材料涂层。
[0017]本专利技术具有如下有益效果：
[0018]本专利技术提出的仿生机器鱼，通过一体式柔性外壳、外壳包裹控制模块、驱动元件和装载模块；驱动元件稳定仿生机器鱼游动的传递力矩；控制模块产生控制胸鳍和尾鳍的摆动信号；驱动元件和控制模块均安装在装载模块的容置腔内等技术特征的设置，能够实现在机器鱼游动时，使驱动元件更加牢固，受到水环境的影响更小，驱动元件传输力矩更加稳定；能够充分利用驱动元件驱动能力强和软体材料柔顺性好的优点，一体式柔性外壳提高了机器鱼的灵活性和驱动元件位于容置腔内提高了机器鱼的驱动力，从而解决机器鱼游动时对环境适应性不够，仿生程度差的技术问题。
[0019]本专利技术实施例中的其他有益效果将在下文中进一步述及。
附图说明
[0020]图1是本专利技术实施例中的仿生机器鱼的结构示意图；
[0021]图2是本专利技术实施例中驱动元件和基板、刚性骨架的安装位置关系示意图；
[0022]图3是本专利技术实施例中利用型芯、型腔模具翻模制备鱼身单侧外壳的示意图；
[0023]图4是图3翻模制备获得的右侧柔性鱼身外壳示意图；
[0024]图5是本专利技术实施例中外壳左右侧中心线粘合缝隙处位置示意图；
[0025]图6是本专利技术实施例中粘合后的外壳示意图；
[0026]图7是实施例1中防水密封方法步骤示意图；
[0027]图8是本专利技术实施例中容置腔的结构示意图；
[0028]附图标记如下：
[0029]1：基板；2：刚性骨架；3：控制模块；4：驱动元件；5：外壳；6：尾鳍；7：胸鳍；8：卡销；
[0030]51：单侧外壳；52：中心线粘合缝隙处；53：硅胶；
[0031]91：型腔；92：型芯。
具体实施方式
[0032]以下对本专利技术的实施方式做详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
[0033]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个软件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于耦合或者连通作用。
[0034]需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本专利技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0035]本专利技术下述实施例提出一种仿生机器鱼，包括控制模块3、驱动元件4、装载模块、外壳5；所述驱动元件4和所述控制模块3通信连接，所述驱动元件提供机器鱼游动的动力；所述装载模块具有容置腔，所述驱动元件4安装在所述装载模块的容置腔内，能够稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿生机器鱼，其特征在于：包括控制模块、驱动元件、装载模块、外壳；所述驱动元件和所述控制模块通信连接，所述驱动元件提供机器鱼游动的动力；所述装载模块具有容置腔，所述驱动元件安装在所述装载模块的容置腔内，所述装载模块能够稳定驱动元件的位置，稳定仿生机器鱼游动的传递力矩；所述控制模块安装在所述装载模块的容置腔内，能够产生控制胸鳍和尾鳍的摆动信号；所述装载模块与所述外壳连接，所述外壳是鱼头部分和鱼身部分为一体的柔性外壳，能够包裹所述控制模块、驱动元件和装载模块。2.如权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于：所述装载模块包括位于所述外壳的鱼头部分内部的基板和位于所述外壳的鱼身部分的刚性骨架，用于驱动胸鳍的驱动元件安装在所述外壳的鱼头部分内部基板上的容置腔内，左右对称；用于驱动所述外壳的鱼身部分的驱动元件安装于所述外壳的鱼身部分的刚性骨架的容置腔内部，构成托举包裹式安装结构。3.如权利要求2所述的仿生机器鱼，其特征在于：所述驱动元件为五个，其中两个驱动元件左右对称地安装在所述外壳的鱼头部分内部基板上的容置腔内，另外三个驱动元件安装在所述外壳的鱼身部分的刚...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲钧天，唐伟，王云飞，于振苹，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：