【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种原位快速上浮下潜的可展开仿生机器河豚及其工作方法。
技术介绍
1、仿生机器鱼是水下仿生机器人的重点范畴之一，其中重点包括仿生鱼的上浮下潜，国内外很多学者都对此开展了相关研究。在2004—2010年，英国埃塞克斯大学的liu等人开发了mt系列和g系列的仿生机器人，其中机动性能较好的g9机器人采用bcf模式，利用舵机来获得推进力，通过内部质量滑块的调节来实现上下运动；在2008—2012年，中国科学技术大学研制出装有重心调节机构来实现巡航、转弯、上浮下潜等基本运动的mpf型带双侧鳍的仿生水下机器人和基于sma来实现三维运动的机器人胸鳍原型。但是，目前大多数机器鱼的上浮下潜都需要动态控制，需有一定速度和游动空间来调节重心位置从而实现浮潜控制，无法在狭窄空间里实现快速原位垂直的上浮下潜，限制了仿生机器鱼的应用范围。
技术实现思路
1、本专利技术对上述问题进行了改进，即本专利技术要解决的技术问题是提供一种原位快速上浮下潜的可展开仿生机器河豚及其工作方法，结构简单且使用方便，可以实现机器河豚在原位快速的上浮下潜运动。
2、本专利技术是这样构成的，它包括依次设置的河豚头组件、柔性豚身组件和尾鳍组件，所述河豚头组件、尾鳍组件可相对于柔性豚身组件摆动，所述柔性豚身组件的体积可膨胀或收缩调节。
3、进一步的，所述河豚头组件包括刚性河豚头外壳以及设置于刚性河豚头外壳内部的河豚头舵机固定架，所述河豚头舵机固定支架上设置有河豚头转向舵机，所述河豚头转向舵机的驱动端与
4、进一步的，所述柔性豚身组件包括可形变豚身外壳以及设置于可形变豚身外壳内部的两个固定环，两个固定环内侧均设置有展开变形机构，两个展开变形机构之间设置有中间支架，所述中间支架上安装有用以驱动两个展开变形机构膨胀或收缩的双轴舵机，所述双轴舵机的输出端与展开变形机构之间经舵机杆连接，所述中间支架下方设置有电池模块。
5、进一步的，所述双轴舵机上方设置有宽u支架，所述宽u支架的两侧分别与双轴舵机两侧的舵机杆连接。
6、进一步的，所述展开变形机构包括设置于中间支架上的转动圆环，所述转动圆环与中间支架上侧部之间经轴承连接，所述转动圆环上设置有用以与舵机杆连接的固定孔，所述转动圆环外部设置有呈闭环状的交叉扩缩环组件，所述交叉扩缩环组与转动圆环之间经多个弯连杆连接。
7、进一步的，交叉扩缩环组件包括多个拼接呈环形的第一弧形杆和第二弧形杆，相邻的第一弧形杆端部铰接，相邻的第二弧形杆端部铰接，第一弧形杆的中部与第二弧形杆的中部也为铰接。
8、进一步的，尾鳍组件包括设置于可形变豚身外壳后端内部的豚尾摆动舵机、尾鳍刚性骨架和覆盖于尾鳍刚性骨架后端的扇形硅胶尾鳍，所述豚尾摆动舵机的输出端与尾鳍刚性骨架之间经尾鳍舵机连接支架连接。
9、进一步的，所述可形变豚身外壳包括多个壳体以及柔性硅胶褶皱体，所述柔性硅胶褶皱体与壳体交错设置，多个柔性硅胶褶皱体与壳体拼接环绕为截面为椭圆形的闭环；所述壳体包括豚脖壳体、中间壳体和尾部壳体，所述柔性硅胶褶皱体包括豚脖褶皱体、中间豚皮褶皱体、河豚尾皮褶皱体。
10、进一步的，一种原位快速上浮下潜的可展开仿生机器河豚的工作方法，通过河豚头组件的河豚头转向舵机驱动河豚头连接支转动，进而带动河豚头部有幅度的偏转，实现仿生机器河豚迅速转弯功能；通过尾鳍组件的豚尾摆动舵机驱动尾鳍舵机连接支架转动，进而带动河豚尾部有幅度的来回摆动，实现河豚鱼体稳定前进功能；通过柔性豚身组件的双轴舵机驱动展开变形机构扩缩，使河豚的体积收缩或是膨胀，从而调节机器河豚在水中的浮力实现原位快速的上浮下潜。
11、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本装置结构简单，设计合理，通过柔性豚身组件的双轴舵机驱动展开变形机构扩缩，使河豚的体积收缩或是膨胀，来控制仿生机器河豚原位快速的上浮下潜运动，并通过尾鳍组件的豚尾摆动舵机、河豚头组件的河豚头转向舵机来驱动河豚头部、尾部的摆动，从而控制实现机器河豚的推进和快速转弯，本装置不仅结构新颖，仿真度高，可控性较强，而且机器河豚整体的展开变形机构可以实现原位置快速的上浮下潜运动，对水下复杂工作环境的适应性更强。在此基础上，基于河豚生物学游动以及体积变化数据，可以计算头尾两个舵机和中间双轴舵机的转角角度来实现整体的游动，转弯以及上浮下潜，从而更好地模拟河豚的生物机制。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种原位快速上浮下潜的可展开仿生机器河豚，其特征在于，包括依次设置的河豚头组件、柔性豚身组件和尾鳍组件，所述河豚头组件、尾鳍组件可相对于柔性豚身组件摆动，所述柔性豚身组件的体积可膨胀或收缩调节。
2.根据权利要求1所述的一种原位快速上浮下潜的可展开仿生机器河豚，其特征在于，所述河豚头组件包括刚性河豚头外壳以及设置于刚性河豚头外壳内部的河豚头舵机固定架，所述河豚头舵机固定支架上设置有河豚头转向舵机，所述河豚头转向舵机的驱动端与刚性河豚头外壳内部之间经河豚头连接支架连接。
3.根据权利要求1所述的一种原位快速上浮下潜的可展开仿生机器河豚，其特征在于，所述柔性豚身组件包括可形变豚身外壳以及设置于可形变豚身外壳内部的两个固定环，两个固定环内侧均设置有展开变形机构，两个展开变形机构之间设置有中间支架，所述中间支架上安装有用以驱动两个展开变形机构膨胀或收缩的双轴舵机，所述双轴舵机的输出端与展开变形机构之间经舵机杆连接，所述中间支架下方设置有电池模块。
4.根据权利要求3所述的一种原位快速上浮下潜的可展开仿生机器河豚，其特征在于，所述双轴舵机上方设置有宽
5.根据权利要求3所述的一种原位快速上浮下潜的可展开仿生机器河豚，其特征在于，所述展开变形机构包括设置于中间支架上的转动圆环，所述转动圆环与中间支架上侧部之间经轴承连接，所述转动圆环上设置有用以与舵机杆连接的固定孔，所述转动圆环外部设置有呈闭环状的交叉扩缩环组件，所述交叉扩缩环组与转动圆环之间经多个弯连杆连接。
6.根据权利要求4所述的一种原位快速上浮下潜的可展开仿生机器河豚，其特征在于，交叉扩缩环组件包括多个拼接呈环形的第一弧形杆和第二弧形杆，相邻的第一弧形杆端部铰接，相邻的第二弧形杆端部铰接，第一弧形杆的中部与第二弧形杆的中部也为铰接。
7.根据权利要求1所述的一种原位快速上浮下潜的可展开仿生机器河豚，其特征在于，尾鳍组件包括设置于可形变豚身外壳后端内部的豚尾摆动舵机、尾鳍刚性骨架和覆盖于尾鳍刚性骨架后端的扇形硅胶尾鳍，所述豚尾摆动舵机的输出端与尾鳍刚性骨架之间经尾鳍舵机连接支架连接。
8.根据权利要求1所述的一种原位快速上浮下潜的可展开仿生机器河豚，其特征在于，所述可形变豚身外壳包括多个壳体以及柔性硅胶褶皱体，所述柔性硅胶褶皱体与壳体交错设置，多个柔性硅胶褶皱体与壳体拼接环绕为截面为椭圆形的闭环；所述壳体包括豚脖壳体、中间壳体和尾部壳体，所述柔性硅胶褶皱体包括豚脖褶皱体、中间豚皮褶皱体、河豚尾皮褶皱体。
9.一种利用如权利要求1所述的原位快速上浮下潜的可展开仿生机器河豚的工作方法，其特征在于，通过河豚头组件的河豚头转向舵机驱动河豚头连接支转动，进而带动河豚头部有幅度的偏转，实现仿生机器河豚迅速转弯功能；通过尾鳍组件的豚尾摆动舵机驱动尾鳍舵机连接支架转动，进而带动河豚尾部有幅度的来回摆动，实现河豚鱼体稳定前进功能；通过柔性豚身组件的双轴舵机驱动展开变形机构扩缩，使河豚的体积收缩或是膨胀，从而调节机器河豚在水中的浮力实现原位快速的上浮下潜。
...【技术特征摘要】
1.一种原位快速上浮下潜的可展开仿生机器河豚，其特征在于，包括依次设置的河豚头组件、柔性豚身组件和尾鳍组件，所述河豚头组件、尾鳍组件可相对于柔性豚身组件摆动，所述柔性豚身组件的体积可膨胀或收缩调节。
2.根据权利要求1所述的一种原位快速上浮下潜的可展开仿生机器河豚，其特征在于，所述河豚头组件包括刚性河豚头外壳以及设置于刚性河豚头外壳内部的河豚头舵机固定架，所述河豚头舵机固定支架上设置有河豚头转向舵机，所述河豚头转向舵机的驱动端与刚性河豚头外壳内部之间经河豚头连接支架连接。
3.根据权利要求1所述的一种原位快速上浮下潜的可展开仿生机器河豚，其特征在于，所述柔性豚身组件包括可形变豚身外壳以及设置于可形变豚身外壳内部的两个固定环，两个固定环内侧均设置有展开变形机构，两个展开变形机构之间设置有中间支架，所述中间支架上安装有用以驱动两个展开变形机构膨胀或收缩的双轴舵机，所述双轴舵机的输出端与展开变形机构之间经舵机杆连接，所述中间支架下方设置有电池模块。
4.根据权利要求3所述的一种原位快速上浮下潜的可展开仿生机器河豚，其特征在于，所述双轴舵机上方设置有宽u支架，所述宽u支架的两侧分别与双轴舵机两侧的舵机杆连接。
5.根据权利要求3所述的一种原位快速上浮下潜的可展开仿生机器河豚，其特征在于，所述展开变形机构包括设置于中间支架上的转动圆环，所述转动圆环与中间支架上侧部之间经轴承连接，所述转动圆环上设置有用以与舵机杆连接的固定孔，所述转动圆环外部设置有呈闭环状的交叉扩缩环组件，所述交叉扩缩...
【专利技术属性】
技术研发人员：高丹，谢雨娟，陈雨珊，张佳泽，郭昇鑫，陈炳兴，
申请(专利权)人：福建江夏学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。