【技术实现步骤摘要】
本公开涉及水下仿生机器人的，更具体地，涉及一种由球形并联机构驱动的仿生机器鱼。
技术介绍
1、随着陆地资源的日益减少和枯竭，人类开发和利用海洋资源的步伐将随着资源需求的日益增加和科学技术的快速进步而日益加快。其中，水下机器人作为人类探索、开发和利用海洋资源的重要工具，有着广阔的应用前景和潜在的应用价值，因此吸引了越来越多科研人员的注意。
2、水下机器人技术涉及到多学科、多领域的知识，而水下推进技术无疑是其中的关键技术之一。传统水下机器人多采用螺旋桨推进，对环境扰动大，噪声大，隐蔽性差。而自然界中的水生生物经过漫长的自然进化，已然发展出了各具特色的游动方式和出色的游动能力，具有高能耗效率和快速响应等特点，因此科研人员纷纷开展了基于各类水下生物的仿生水下推进技术研究，希望以此研发出高效高机动性的仿生水下机器人。
3、目前，绝大部分水下仿生机器鱼采用基于串联结构的驱动系统，从而达到模仿鱼类游动的目的。这类串联机构水下仿生机器鱼结构设计相对简单，控制算法编制较为简便，但其输出力矩较小，系统稳定性较差，仍存在一定局限性。
技术实现思路
1、为解决现有技术中的技术问题中的至少之一，本公开实施例提供一种由球形并联机构驱动的仿生机器鱼，提高了仿生机器鱼在水中行进的灵活度。
2、本公开的实施例提供了一种由球形并联机构驱动的仿生机器鱼，包括：仿生鱼头；一对胸鳍，对称地设置在上述仿生鱼头的两侧；仿生鱼体，与上述仿生鱼头连接，上述仿生鱼体上设置有背鳍，上述仿生鱼体包括驱
3、根据本公开的一些实施例，上述驱动机构包括：第一驱动组件，安装在上述第一支撑架上，上述第一驱动组件被构造成驱动上述仿生尾鳍在相互垂直的第一平面和第二平面内转换；第二驱动组件，安装在上述第一支撑架上，上述第二驱动组件被构造成驱动上述仿生尾鳍在与上述第一平面相垂直的方向振荡摆动；第三驱动组件，安装在上述第一支撑架上，上述第三驱动组件被构造成驱动上述仿生尾鳍在与上述第二平面相垂直的方向振荡摆动。
4、根据本公开的一些实施例，上述传动舱段内设置有与上述第一支撑架平行的静平台，上述第一驱动组件包括：第一电机，安装在上述第一支撑架上；第一传动单元，可转动地设置在上述静平台上，上述第一传动单元与上述第一电机的穿过上述静平台的第一驱动轴连接；以及第二驱动轴，与上述第一传动单元连接，上述第二驱动轴被构造成在上述第一传动单元的带动下旋转上述仿生尾鳍，使得上述仿生尾鳍在位于上述第一平面和上述第二平面之间转换。
5、根据本公开的一些实施例，上述第一传动单元包括：第一活动部，安装在上述第一驱动轴上；第二活动部，上述第二活动部的第一端与上述第二驱动轴连接；以及耦合机构，包括：连接块，安装在上述第二活动部的第二端与上述第一活动部之间，以及两个相互垂直的耦合轴，分别与上述第二活动部的第二端和上述第一活动部可转动地连接，使得上述第一活动部通过上述耦合机构和上述第二活动部驱动上述第二驱动轴转动、并且被构造成允许上述第二活动部沿与上述第一平面相垂直的方向或者沿与上述第二平面相垂直的方向相对于上述第一活动部摆动。
6、根据本公开的一些实施例，上述第一活动部和上述第二活动部均包括：筒体，上述第一驱动轴或者上述第二驱动轴连接至上述筒体的通孔内；以及一对凸出部，在上述筒体的边缘轴向凸出，上述连接块限制在成对的上述凸出部之间，且两个上述耦合轴中的一个耦合轴的两端可转动地结合到一对上述凸出部，两个上述耦合轴中的另一个耦合轴的两端可转动地结合到另一对上述凸出部。
7、根据本公开的一些实施例，上述第二驱动组件和上述第三驱动组件中的每一个包括：第二电机，安装在上述第一支撑架上；第二传动单元，可转动地设置在上述静平台上，上述第二传动单元的第一端与上述第二电机的穿过上述静平台的第三驱动轴连接；动平台，上述第二驱动轴可转动地穿过上述动平台；以及摆动部，与上述第二传动单元连接，上述第二驱动组件和上述第三驱动组件的两组上述摆动部相互垂直地设置在上述静平台上，上述动平台安装在每组摆动部的中间，两组上述摆动部被构造成一组摆动部在上述第二电机的驱动下沿与上述第一平面相垂直的方向或者沿与上述第二平面相垂直的方向驱动上述动平台摆动时，另一组摆动部为上述动平台的摆动提供导向作用。
8、根据本公开的一些实施例，每组上述摆动部包括：两个安装架，安装在上述静平台上，两组上述摆动部的四个安装架位于一个正方形的顶点上，并且属于一组摆动部的两个安装架位于上述正方形的对角线相对的顶点上；两个摆动轴，分别可转动地安装在两个上述安装架上，并且平行于上述正方形的对角线延伸，两组上述摆动部的四个上述摆动轴的几何中心位于一个圆球的过球心的截面上，两个上述摆动轴中的一个在上述第二传动单元的驱动下转动；以及两个弧形的传动支臂，分别连接在上述摆动轴和动平台之间，每个上述传动支臂被构造成沿弧形延伸方向伸缩，使得属于一组摆动部的两个上述传动支臂在上述摆动轴驱动下沿上述圆球的球面摆动时，属于另一组摆动部的两个上述传动支臂沿上述圆球的球面在摆动方向上伸缩。
9、根据本公开的一些实施例，每个上述传动支臂包括：第一支臂，上述第一支臂的第一端连接至上述摆动轴，并沿上述圆球的球面延伸；限位件，在垂直于上述摆动轴的方向上从上述第一支臂的第二端的两侧伸出；以及两个第二支臂，从上述动平台朝向上述第一支臂沿上述圆球的球面延伸，每个上述第二支臂上均开设有导向槽，上述限位件分别可滑动地结合到上述导向槽中，使得上述第一支臂能够在上述第二支臂之间伸缩。
10、根据本公开的一些实施例，每个上述第二传动单元包括：第一锥齿轮，安装在上述第三驱动轴上；第二锥齿轮，与上述第一锥齿轮啮合，并且与一组摆动部的两个摆动轴的一个摆动轴连接。
11、根据本公开的一些实施例，上述仿生鱼头包括：壳体，上述壳体内被构造成具有腔室，上述腔室内设置有第二支撑架，上述第二支撑架上设置有：两组第四驱动组件，分别与一对上述胸鳍连接，每组上述第四驱动组件被构造成改变每个上述胸鳍摆动的角度，以在上述仿生机器鱼的行进过程中控制浮潜的深度，并改变上述仿生机器鱼的行进姿态。
12、根据本公开实施例的一种由球形并联机构驱动的仿生机器鱼，在仿生鱼头的两侧对称地设置有一对胸鳍，仿生鱼体与仿生鱼头连接，仿生鱼体上设置有背鳍，仿生鱼体包括驱动舱段和传动舱段，驱动舱段远离仿生鱼头的后端面上设置有第一支撑架，驱动机构安装在第一支撑架上，仿生尾鳍与仿生鱼体活动连接，仿生尾鳍被构造成在驱动机构的驱动下在相互垂直的两个平面振荡摆动，以推动仿生机器鱼在水中行进，可以模拟不同种类的鱼在水下的游动方式，同时，提高了仿生机器鱼在水中行进的灵活度。
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1.一种由球形并联机构驱动的仿生机器鱼，包括：
2.根据权利要求1所述的仿生机器鱼，其中，所述驱动机构包括：
3.根据权利要求2所述的仿生机器鱼，其中，所述传动舱段内设置有与所述第一支撑架平行的静平台，所述第一驱动组件包括：
4.根据权利要求3所述的仿生机器鱼，其中，所述第一传动单元包括：
5.根据权利要求4所述的仿生机器鱼，其中，所述第一活动部和所述第二活动部均包括：
6.根据权利要求3所述的仿生机器鱼，其中，所述第二驱动组件和所述第三驱动组件中的每一个包括：
7.根据权利要求6所述的仿生机器鱼，其中，每组所述摆动部包括：
8.根据权利要求7所述的仿生机器鱼，其中，每个所述传动支臂包括：
9.根据权利要求7所述的仿生机器鱼，其中，每个所述第二传动单元包括：
10.根据权利要求1所述的仿生机器鱼，其中，所述仿生鱼头包括：
【技术特征摘要】
1.一种由球形并联机构驱动的仿生机器鱼，包括：
2.根据权利要求1所述的仿生机器鱼，其中，所述驱动机构包括：
3.根据权利要求2所述的仿生机器鱼，其中，所述传动舱段内设置有与所述第一支撑架平行的静平台，所述第一驱动组件包括：
4.根据权利要求3所述的仿生机器鱼，其中，所述第一传动单元包括：
5.根据权利要求4所述的仿生机器鱼，其中，所述第一活动部和所述第二活动部均包括：...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓赛，田梓诺，周超，范俊峰，吴正兴，谭民，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：
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