[发明专利]一种仿生鱼鱼皮及包含该鱼皮的仿生鱼

说明书

本发明公开了一种仿生鱼鱼皮及包含该鱼皮的仿生鱼，属于水下机器人技术领域，该鱼皮包括鱼皮本体，鱼皮本体整体为流线型结构，鱼皮本体的侧壁上设置多个沟槽，沟槽沿鱼皮本体的长轴线方向并列分布，使鱼皮本体形成柔性伸缩结构；该仿生鱼包含上述鱼皮。本发明的仿生鱼鱼皮整体仍然呈流线型结构，有助于降低流体阻力，同时设置沟槽增大了排水面积，进而增大了仿生鱼的浮力，使其内部可以设置更多的搭载模块。鱼皮本体侧壁的沟槽在材料不变的情况下增大了其抗压强度，减小了仿生鱼在水压作用下的鱼体变形量。

技术领域

本发明涉及水下机器人技术领域，尤其涉及一种仿生鱼鱼皮及包含该鱼皮的仿生鱼。

背景技术

随着人类对海洋资源的不断开发和利用，当今的自主水下机器人(AutonomousUnderwater Vehicle,AUV)已经成为人类进行海洋研究和探索的重要平台。近年来，随着人类对鱼类游动机理认识的不断探索和相关制造技术、控制技术的发展，一种采用鱼体仿生推进机理的水下潜器应运而生，为研制高效率、高机动性、低噪音和易隐蔽的水下航行器提供了一种新思路。

机器鱼是一种利用鱼类游动机理实现推进的水下潜器，装配各种微小型传感器，利用先进的控制和通讯手段，可以构成一套类似鱼体结构的，可以游动的传感器。装有不同传感器的机器鱼具有良好的机动性和隐蔽性，可以在狭小的空间内作业并实现低噪音运动。技术一旦成熟，机器鱼将在复杂环境的水下作业、海洋监测、海洋生物观察、军事侦察及排雷、布雷等方面发挥重大作用。

现阶段仿生鱼鱼皮多采用硅胶皮蒙覆结构，对鱼皮具体结构的研究还相对较少，致使现阶段的仿生鱼鱼皮普遍存在下水后易变形、鱼体摆动时，鱼皮对其摆动效果影响大等缺陷。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种仿生鱼鱼皮及包含该鱼皮的仿生鱼，在鱼体摆动时可有效降低鱼皮变形对其摆动效果带来的影响。

根据本发明的一个方面，提供了一种仿生鱼鱼皮，包括鱼皮本体，鱼皮本体整体为流线型结构，鱼皮本体的侧壁上设置多个沟槽，沟槽沿鱼皮本体的长轴线方向并列分布，使鱼皮本体形成柔性伸缩结构。

鱼皮本体优选采用硅胶皮，硅胶皮为柔性材料且具有弹性，使鱼皮本体成为带有弹性的柔性伸缩结构。鱼皮本体侧壁上的沟槽在鱼皮摆动时产生补偿作用，降低了鱼皮变形量，从而降低鱼皮变形对其摆动效果带来的影响。

进一步的，沟槽为围绕鱼皮本体的侧壁首尾相接的环形沟槽。鱼体在摆动时，鱼皮本体的一侧被拉伸，鱼皮本体的另一侧被压缩，沟槽在鱼皮本体的周向上形成完整的环，拉伸变形和压缩变形的补偿点规整一致，鱼皮本体的拉开和压缩只需要很小的力就能实现，且不需要克服鱼皮本体的大幅度弹性变形产生的阻力，避免了鱼皮对仿生鱼游动的影响。

一种可选择的技术方案为：鱼皮本体的侧壁的纵向截面由多个V形结构依次连接构成，V形结构的凹陷处形成沟槽，相邻的两个V形结构的连接处形成波峰。V形结构使鱼皮本体形成波纹管结构，加工工艺性好。

另一种可选择的技术方案为：鱼皮本体的侧壁的纵向截面由多个U形结构和多个倒U形结构组成，U形结构和倒U形结构间隔设置，U形结构的凹陷处形成沟槽，倒U形结构的顶点处形成波峰。

优选的，沟槽的深度为6～8mm，相邻的波峰的距离为5～7mm。

优选的，V形结构的初始结构尺寸为：V形结构的夹角为40°～50°，V形结构的单边长度为7～9mm。V形结构形成等腰三角形的两个腰。本发明所称的“初始状态”，即为自然伸展状态，既没有拉伸也没有压缩。

优选的，鱼皮本体的总长度为L，鱼皮本体的侧壁上由V形结构形成的齿数为n，n＝L/7。

优选的，鱼皮本体的两侧的间距为a，则鱼皮本体拉伸后的极限状态可以达到夹角为θ的一段同心圆圆弧，θ＝4L/3a。