[发明专利]一种仿牛鼻鲼的胸鳍推进式机器鱼

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器鱼，更特别地说，是指一种仿牛鼻鲼的胸鳍推进式机器鱼。

背景技术

相对目前研制的一些水下航行器(AUV、ROV、潜艇等等)，自然界的鱼类无论是速度、机动性还是效率、能耗方面都具有非常明显的优势。为了提高水下航行器的运动性能，降低噪声提高效率，国外一些大学和研究机构从20世纪90年代中期就开始了对鱼类的仿生研究。仿生机器鱼的推进方式相对传统的螺旋桨拖进方式具有噪声低、效率高等优点，它在水下勘探、水质检测和军事侦察等领域都有着广泛的应用。

目前，现有的仿生机器鱼无论是尾鳍推进还是胸鳍推进，在用尾鳍或者胸鳍提供推进力的同时主要是通过附加的舵面来提供俯仰或者偏航力矩，在舵面的作用才能完成机器鱼的上升下潜和转弯运动。

在专利申请号200610165371.0，申请日2006年12月19日，发明名称为“基于柔性扑翼推进的仿生水下机器人”中公开了一种由壳体、左柔性翼、右柔性翼、动力单元和控制单元组成的基于柔性扑翼推进的仿生水下机器人；所述动力单元包括有减速电机、齿轮组、曲柄摇杆机构；所述控制单元包括有两个舵机、两个连杆、两个升降舵和一个方向舵；动力单元和控制单元固定在壳体内，左柔性翼的前缘梁通过左翼根安装在左摇杆的左翼根轴上，左柔性翼的翼面根部与壳体固连；右柔性翼的前缘梁通过右翼根安装在右摇杆上的右翼根轴上，右柔性翼的翼面根部与壳体固连。

发明内容

本发明提供了一种仿牛鼻鲼的胸鳍推进机器鱼，能够实现仿牛鼻鲼的各种游动方式：直线游动、上升下潜、灵活转弯。其特点是结构紧凑、控制方便、运动灵活，可根据功能需求灵活改变胸鳍拍动模式从而实现不同的运动。

本发明的一种仿牛鼻鲼的胸鳍推进式机器鱼，该机器鱼包括有左翼组件、右翼组件、头部罩、尾部罩、A升降舵、B升降舵、方向舵、机身壳体组件、A法兰盘、B法兰盘、摄像机安装台、安装板、A电机驱动组件、B电机驱动组件、电池和舵机驱动组件。左翼组件与右翼组件对称设置在机身壳体组件的两侧；A电机驱动组件与B电机驱动组件对称设置在电池的两侧；摄像机安装台设置在头部罩内；安装板、A电机驱动组件、B电机驱动组件、电池和舵机驱动组件设置在机身壳体组件内。

本发明设计的一种仿牛鼻鲼的胸鳍推进式机器鱼优点在于：

(1)采用电机驱动左翼组件和右翼组件的上下拍动，实现机器鱼的前进，能够灵活改变胸鳍的拍动频率和幅度。

(2)采用舵机驱动连杆的运动，实现机器鱼的上升下潜和转弯运动。

(3)通过在机身壳体上设置放置配重块的腔，方便地实现了对机器鱼的配重。

(4)现有的尾鳍推进或者胸鳍推进的机器鱼除了主要的推进机构之外还需要附加的控制舵面提供俯仰和偏航力矩才能完成上升下潜和转弯动作，而本发明主要是通过改变胸鳍的拍动模式来提供俯仰和偏航力矩，结构紧凑，控制方便。

(5)现有的胸鳍扑翼式推进机器鱼都是通过曲柄摇杆或者其它机械传动方式完成电机转动到胸鳍摆动的运动转变，这种结构在电机调速时只能改变胸鳍的扑翼频率，而不能改变扑翼幅度。而本发明采用的控制结构可以灵活改变胸鳍扑翼频率、扑翼幅度、胸鳍的运动相位，可完全模仿牛鼻鲼的各种运动模式，从而实现直线游动模式、上升下潜模式、转弯模式。另外，这种控制结构还可以灵活调整胸鳍摆动曲线，比如正弦拍动、锯齿形拍动、梯形拍动等等，这样方便开展各种运动模式的试验对比研究。

附图说明

图1是本发明的仿牛鼻鲼的胸鳍推进机器鱼的结构图。

图1A是本发明的仿牛鼻鲼的胸鳍推进机器鱼的底部结构图。

图1B是本发明的仿牛鼻鲼的胸鳍推进机器鱼的分解图。

图2是本发明的左翼组件、右翼组件的分解图。

图3是本发明的A法兰盘的结构图。

图3A是本发明的A法兰盘的A-A向剖视图。

图4是本发明的B法兰盘的结构图。

图4A是本发明的B法兰盘的另一视角结构图。

图5是本发明的摄像机安装架的结构图。

图6是本发明的仿牛鼻鲼的胸鳍推进机器鱼的驱动部分的分解图。

图7是本发明的仿牛鼻鲼的胸鳍推进机器鱼的升降、转向部分的结构图。

图7A是本发明的A升降控制组件的结构图。

图7B是本发明的A升降控制组件中的A连接杆的结构图。

图7C是本发明的A升降控制组件中的A舵面轴的结构图。