【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于仿生鱼结构，具体涉及一种兼具可折展与变刚度调节的仿生鱼结构。
技术介绍
1、仿生鱼是一种模仿鱼类外形和动作特性的新式水面及水下探测机器人，相比于传统的水中探测设备而言，仿生鱼摒弃了螺旋桨推进的运动方式，摆脱了螺旋桨推进模式中存在的噪声大、效率低以及能耗高的缺点，随着科技的逐步发展，对于现有仿生鱼的工作性能也提出了更高的要求，现有的仿生鱼仅是模仿鱼体的运动模式，其背鳍和尾鳍在工作时都是固定的，在水中想实现高度游动的情况下收到的阻力较大，这就造成了仿生鱼游速的极限性，而且现有仿生鱼的鱼身摆动动力源与控制尾鳍变形的动力源是相互独立的，这就造成了能源的浪费，也产生了一定的机械误差，影响了仿生鱼在高速游动时的可靠性和稳定性。现有仿生鱼也没有结合尾鳍的变形与变刚度，所以游动速度与环境适应性有局限。因此，研发一种可在水下高速游动且具有高游动稳定性的仿生鱼结构是很符合实际需要的。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有仿生鱼能量损耗率大，游动速度较慢、高速游动时稳定性较差以及鱼头内部无法腾出大量空间承载的问题，进而提供一种兼具可折展与变刚度调节的仿生鱼结构；
2、一种兼具可折展与变刚度调节的仿生鱼结构，仿生鱼结构包括鱼头单元、鱼体单元和可折展尾鳍，鱼头单元和可折展尾鳍分别设置在鱼体单元的两端，且鱼头单元和可折展尾鳍均与鱼体单元拆卸连接；
3、鱼头单元包括鱼头外壳、电子调速器、摆动电机、摆动机壳、接收机、电源、电机支架和齿轮减速箱，电机支架设置在鱼头外壳的开口处
4、鱼体单元包括外侧骨架、可折展背鳍单元和鱼身摆动单元，外侧骨架的首端通过电机支架与鱼头外壳相连，可折展背鳍单元和鱼身摆动单元均设置在外侧骨架中，且鱼身摆动单元的一端与电机支架拆卸连接，鱼身摆动单元的动力输入部与齿轮减速箱的动力输出轴相连，鱼身摆动单元的另一端延伸出外侧骨架的尾端并于可折展尾鳍可拆卸连接，可折展背鳍单元位于鱼身摆动单元的上方，且可折展背鳍单元与电机支架拆卸连接，可折展背鳍单元的顶部穿过外侧骨架并延伸至外侧骨架的上方；
5、进一步地，鱼头单元还包括两个可折展胸鳍单元，两个可折展胸鳍单元对称设置在鱼头单元的两侧，且每个可折展胸鳍单元的动力端穿过鱼头外壳并安装在电机支架上；
6、进一步地，电机支架上设有两个连接孔板，两个连接孔板对称设置在摆动机壳的两侧，且每个连接孔板的一端与电机支架朝向鱼头外壳的一侧固定连接；
7、进一步地，可折展胸鳍单元包括一号胸鳍段、胸鳍折展电机、二号胸鳍段、胸鳍滚转连接杆和胸鳍滚转电机，胸鳍滚转电机设置在连接孔板朝向摆动机壳的一侧，且胸鳍滚转电机的壳体与连接孔板固定连接，胸鳍滚转连接杆的一端穿过连接孔板并与胸鳍滚转电机的电机输出轴相连，胸鳍滚转连接杆的另一端延伸至鱼头外壳的外侧并与二号胸鳍段固定连接，一号胸鳍段设置在二号胸鳍段远离鱼头外壳的一侧并通过铰接臂与二号胸鳍段铰接，胸鳍折展电机设置在一号胸鳍段和二号胸鳍段之间，且胸鳍折展电机的壳体与二号胸鳍段固定连接，胸鳍折展电机的动力输出轴与一号胸鳍段相连，胸鳍折展电机作为动力源驱动一号胸鳍段相对于二号胸鳍段进行折展动作，胸鳍滚转电机作为动力源驱动一号胸鳍段和二号胸鳍段构成的胸鳍结构相对于鱼头外壳进行滚转动作；
8、进一步地，可折展背鳍单元包括柔性绳、滑轮、滑轮支座、电机连接板、卷绳机构、卷绳电机和背鳍，卷绳电机设置在鱼身摆动单元的上方并通过电机连接板与电机支架拆卸连接，卷绳机构安装在卷绳电机的动力输出轴上，柔性绳的一端缠绕在卷绳电机上，卷绳电机作为动力源驱动卷绳机构进行收绳和放绳动作，滑轮支座设置在电机支架上并于电机支架拆卸连接，滑轮设置在滑轮支座上并与滑轮支座转动连接，背鳍设置在外侧骨架的外顶部，且背鳍的底部与外侧骨架的外顶部固定连接，柔性绳的另一端通过滑轮张紧后并穿插固定在背鳍上，伴随着卷绳机构驱动柔性绳进行收放动作，背鳍相对于外侧骨架同步进行折展动作；
9、进一步地，电机支架朝向外侧骨架的一侧上部固接有卷绳电机安装座，卷绳电机安装座上设有滑轮支座托架，且卷绳电机安装座与滑轮支座托架一体成形设置，卷绳电机设置在卷绳电机安装座上并通过电机连接板与卷绳电机安装座拆卸连接，滑轮支座设置在滑轮支座托架上并于滑轮支座托架拆卸连接；
10、进一步地，鱼身摆动单元包括联轴器、套筒、驱动轮盘、机械软轴、尾梗、两根弹性梁、两个滑道和滑动单元，驱动轮盘倾斜设置在套筒的一端上，且驱动轮盘与套筒固定连接，套筒的内部固定连接联轴器，齿轮减速箱的动力输出轴与联轴器一端相连，机械软轴相连穿过驱动轮盘延伸至套筒内并与套筒内联轴器另一端相连，机械软轴的另一端插设在尾梗中并通过铰接套与尾梗铰接，电机支架朝向鱼身单元的一侧上对称设有两个滑轨支架，每个滑轨支架的一端与电机支架的固定连接，每个滑道对应设置在一个滑轨支架上，且每个滑道与所在滑轨支架拆卸连接，每个滑动单元对应设置在一个滑道上，且每个滑动单元与所在滑道滑动连接，两根弹性梁对称设置在机械软轴的两侧，且每根弹性梁的一端与尾梗拆卸连接，每根弹性梁的另一端与滑动单元拆卸连接；
11、滑动单元包括全向轮、弹性梁安装支座、移动滑块和蓄能弹簧，移动滑块设置在滑道上，且移动滑块与滑道滑动连接，弹性梁安装支座固接在移动滑块上，每根弹性梁的另一端与对应的弹性梁安装支座拆卸连接，弹性梁安装支座靠近套筒的一侧设有延伸板，全向轮通过轮架安装在延伸板上，且全向轮与驱动轮盘靠近鱼头单元的一侧紧密接触，蓄能弹簧设置在弹性梁安装支架与电机支架之间，且蓄能弹簧的一端与弹性梁安装支架固定连接，蓄能弹簧的另一端与电机支架固定连接；
12、进一步地，尾梗中设有鱼尾折叠驱动组件，鱼尾折叠驱动组件的动力输入端与机械软轴的另一端相连，鱼尾折叠驱动组件的动力输出端与折叠鱼尾相连；
13、鱼尾折叠驱动组件包括一号锥齿轮轴、主动锥齿轮、二号锥齿轮轴、一号传动轴、扭簧、二号传动轴、两个主动缺齿齿轮和两个从动齿轮，一号锥齿轮轴和二号锥齿轮轴同轴相对设置在尾梗中，且一号锥齿轮轴的光轴部和二号锥齿轮轴的光轴部均插设在尾梗的内壁上并与尾梗通过轴承转动连接，主动锥齿轮设置在一号锥齿轮轴和二号锥齿轮轴之间，且主动锥齿轮与一号锥齿轮轴的锥齿部和二号锥齿轮轴的锥齿部均为齿啮合设置，主动锥齿轮套装在机械软轴的另一端上，一个主动缺齿齿轮套装在一号锥齿轮轴的光轴部上并随一号锥齿轮轴同步转动，另一个主动缺齿齿轮套装在二号锥齿轮轴的光轴部上并随二号锥齿轮轴同步转动，一号传动轴和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种兼具可折展与变刚度调节的仿生鱼结构，其特征在于：仿生鱼结构包括鱼头单元(1)、鱼体单元(2)和可折展尾鳍(3)，鱼头单元(1)和可折展尾鳍(3)分别设置在鱼体单元(2)的两端，且鱼头单元(1)和可折展尾鳍(3)均与鱼体单元(2)拆卸连接；
2.根据权利要求1所述的一种兼具可折展与变刚度调节的仿生鱼结构，其特征在于：鱼头单元(1)还包括两个可折展胸鳍单元，两个可折展胸鳍单元对称设置在鱼头单元(1)的两侧，且每个可折展胸鳍单元的动力端穿过鱼头外壳并安装在电机支架(1-6)上。
3.根据权利要求1所述的一种兼具可折展与变刚度调节的仿生鱼结构，其特征在于：电机支架(1-6)上设有两个连接孔板(1-7)，两个连接孔板(1-7)对称设置在摆动机壳(1-3)的两侧，且每个连接孔板(1-7)的一端与电机支架(1-6)朝向鱼头外壳的一侧固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种兼具可折展与变刚度调节的仿生鱼结构，其特征在于：可折展胸鳍单元包括一号胸鳍段(4)、胸鳍折展电机(5)、二号胸鳍段(6)、胸鳍滚转连接杆(7)和胸鳍滚转电机(8)，胸鳍滚转电机(8)
5.根据权利要求4所述的一种兼具可折展与变刚度调节的仿生鱼结构，其特征在于：可折展背鳍单元包括柔性绳(10)、滑轮(11)、滑轮支座(12)、电机连接板(13)、卷绳机构(14)、卷绳电机(15)和背鳍(16)，卷绳电机(15)设置在鱼身摆动单元的上方并通过电机连接板(13)与电机支架(1-6)拆卸连接，卷绳机构(14)安装在卷绳电机(15)的动力输出轴上，柔性绳(10)的一端缠绕在卷绳电机(15)上，卷绳电机(15)作为动力源驱动卷绳机构进行收绳和放绳动作，滑轮支座(12)设置在电机支架(1-6)上并于电机支架(1-6)拆卸连接，滑轮(11)设置在滑轮支座(12)上并与滑轮支座(12)转动连接，背鳍(16)设置在外侧骨架的外顶部，且背鳍(16)的底部与外侧骨架的外顶部固定连接，柔性绳(10)的另一端通过滑轮(11)张紧后并穿插固定在背鳍(16)上，伴随着卷绳机构(14)驱动柔性绳(10)进行收放动作，背鳍(16)相对于外侧骨架同步进行折展动作。
6.根据权利要求5所述的一种兼具可折展与变刚度调节的仿生鱼结构，其特征在于：电机支架(1-6)朝向外侧骨架的一侧上部固接有卷绳电机安装座，卷绳电机安装座上设有滑轮支座托架，且卷绳电机安装座与滑轮支座托架一体成形设置，卷绳电机(15)设置在卷绳电机安装座上并通过电机连接板(13)与卷绳电机安装座拆卸连接，滑轮支座(12)设置在滑轮支座托架上并于滑轮支座托架拆卸连接。
7.根据权利要求6所述的一种兼具可折展与变刚度调节的仿生鱼结构，其特征在于：鱼身摆动单元包括联轴器(18)、套筒(19)、驱动轮盘(20)、机械软轴(21)、尾梗(28)、两根弹性梁(22)、两个滑道(23)和滑动单元，驱动轮盘(20)倾斜设置在套筒(19)的一端上，且驱动轮盘(20)与套筒(19)固定连接，套筒(19)的内部固定连接联轴器(18)，联轴器(18)的一端与齿轮减速箱(17)的动力输出轴相连，机械软轴(21)的一端穿过驱动轮盘(20)延伸至套筒(19)内并与联轴器(18)相连，机械软轴(21)的另一端插设在尾梗(28)中并通过铰接套与尾梗(28)铰接，电机支架(1-6)朝向鱼身单元的一侧上对称设有两个滑轨支架(9)，每个滑轨支架(9)的一端与电机支架(1-6)的固定连接，每个滑道(23)对应设置在一个滑轨支架(9)上，且每个滑道(23)与所在滑轨支架(9)拆卸连接，每个滑动单元对应设置在一个滑道(23)上，且每个滑动单元与所在滑道(23)滑动连接，两根弹性梁(22)对称设置在机械软轴(21)的两侧，且每根弹性梁(22)的一端与尾梗(28)拆卸连接，每根弹性梁(22)的另一端...
【技术特征摘要】
1.一种兼具可折展与变刚度调节的仿生鱼结构，其特征在于：仿生鱼结构包括鱼头单元(1)、鱼体单元(2)和可折展尾鳍(3)，鱼头单元(1)和可折展尾鳍(3)分别设置在鱼体单元(2)的两端，且鱼头单元(1)和可折展尾鳍(3)均与鱼体单元(2)拆卸连接；
2.根据权利要求1所述的一种兼具可折展与变刚度调节的仿生鱼结构，其特征在于：鱼头单元(1)还包括两个可折展胸鳍单元，两个可折展胸鳍单元对称设置在鱼头单元(1)的两侧，且每个可折展胸鳍单元的动力端穿过鱼头外壳并安装在电机支架(1-6)上。
3.根据权利要求1所述的一种兼具可折展与变刚度调节的仿生鱼结构，其特征在于：电机支架(1-6)上设有两个连接孔板(1-7)，两个连接孔板(1-7)对称设置在摆动机壳(1-3)的两侧，且每个连接孔板(1-7)的一端与电机支架(1-6)朝向鱼头外壳的一侧固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种兼具可折展与变刚度调节的仿生鱼结构，其特征在于：可折展胸鳍单元包括一号胸鳍段(4)、胸鳍折展电机(5)、二号胸鳍段(6)、胸鳍滚转连接杆(7)和胸鳍滚转电机(8)，胸鳍滚转电机(8)设置在连接孔板(1-7)朝向摆动机壳(1-3)的一侧，且胸鳍滚转电机(8)的壳体与连接孔板(1-7)固定连接，胸鳍滚转连接杆(7)的一端穿过连接孔板(1-7)并与胸鳍滚转电机(8)的电机输出轴相连，胸鳍滚转连接杆(7)的另一端延伸至鱼头外壳的外侧并与二号胸鳍段(6)固定连接，一号胸鳍段(4)设置在二号胸鳍段(6)远离鱼头外壳的一侧并通过铰接臂与二号胸鳍段(6)铰接，胸鳍折展电机(5)设置在一号胸鳍段(4)和二号胸鳍段(6)之间，且胸鳍折展电机(5)的壳体与二号胸鳍段(6)固定连接，胸鳍折展电机(5)的动力输出轴与一号胸鳍段(4)相连，胸鳍折展电机(5)作为动力源驱动一号胸鳍段(4)相对于二号胸鳍段(6)进行折展动作，胸鳍滚转电机(8)作为动力源驱动一号胸鳍段(4)和二号胸鳍段(6)构成的胸鳍结构相对于鱼头外壳进行滚转动作。
5.根据权利要求4所述的一种兼具可折展与变刚度调节的仿生鱼结构，其特征在于：可折展背鳍单元包括柔性绳(10)、滑轮(11)、滑轮支座(12)、电机连接板(13)、卷绳机构(14)、卷绳电机(15)和背鳍(16)，卷绳电机(15)设置在鱼身摆动单元的上方并通过电机连接板(13)与电机支架(1-6)拆卸连接，卷绳机构(14)安装在卷绳电机(15)的动力输出轴上，柔性绳(10)的一端缠绕在卷绳电机(15)上，卷绳电机(15)作为动力源驱动卷绳机构进行收绳和放绳动作，滑轮支座(12)设置在电机支架(1-6)上并于电机支架(1-6)拆卸连接，滑轮(11)设置在滑轮支座(12)上并与滑轮支座(12)转动连接，背鳍(16)设置在外侧骨架的外顶部，且背鳍(16)的底部与外侧骨架的外顶部固定连接，柔性绳(10)的另一端通过滑轮(11)张紧后并穿插固定在背鳍(16)上，伴随着卷绳机构(14)驱动柔性绳(10)进行收放动作，背鳍(16)相对于外侧骨架同步进行折展动作。
6.根据权利要求5所述的一种兼具可折展与变刚度调节的仿生鱼结构，其特征在于：电机支架(1-6)朝向外侧骨架的一侧上部固接有卷绳电机安装座，卷绳电机安装座上设有滑轮支座托架，且卷绳电机安装座与滑轮支座托架一体成形设置，卷绳电机(15)设置在卷绳电机安装座上并通过电机连接板(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：佟志忠，张宇晴，靳曦琛，高海波，费海涛，邓宗全，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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