[发明专利]一种仿生机器鱼

说明书

本发明公开了一种仿生机器鱼，涉及水下机器人技术领域，其结构包括依次相连的头部、躯干部和尾部，头部的前端具有细长的尖端结构，头部的外表面为流线型结构；躯干部包括鱼皮和推进系统，鱼皮的整体形状为流线型结构，鱼皮上沿其长轴线方向并列分布有多个沟槽，推进系统驱动所述躯干部摆动以实现仿生机器鱼在水下的移动；尾部包括尾鳍支架和尾鳍。本发明的仿生机器鱼降低了游动时的流体阻力，工作可靠，仿生程度高。

技术领域

本发明涉及水下机器人技术领域，尤其涉及一种仿生机器鱼。

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。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。

现阶段的机器鱼在减阻效果和仿生效果上主要存在以下缺点：

首先，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。

其次，推进系统存在动力不足、仿生程度差的问题。

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机器鱼，该仿生机器鱼减阻效果好、仿生程度高。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供了一种仿生机器鱼，包括依次相连的头部、躯干部和尾部，头部的前端具有细长的尖端结构，头部的外表面为流线型结构；躯干部包括鱼皮和推进系统，鱼皮包裹在推进系统的外部；鱼皮的整体形状为流线型结构，鱼皮上沿其长轴线方向并列分布有多个沟槽，使鱼皮形成柔性伸缩结构；推进系统驱动躯干部摆动以实现仿生机器鱼在水下的移动；尾部包括尾鳍支架和尾鳍，尾鳍支架一端与躯干部相连接，尾鳍支架另一端安装有尾鳍。

进一步的，头部的内部设有容纳搭载模块的空腔，空腔的顶面和底面均为平面，空腔的两侧面为弧形面。空腔也为流线形结构，空腔顶面和底面的平面结构有利于内部控制部件的布局设置，也有助于设置装配螺钉孔。

进一步的，头部与所述躯干部之间依次设置有密封圈、防水垫和防水盖板，防水垫的形状与头部靠近躯干部的端面的形状一致，防水盖板上设置有控制线引出孔和安装连接件的连接孔。

进一步的，头部后半部分的顶端安装有背鳍，头部后半部分的两侧对称的安装有胸鳍。在仿生机器鱼的头部设置背鳍安装槽和胸鳍安装槽，背鳍和胸鳍分别安装在相应的安装槽内，设置背鳍和胸鳍，利于保持仿生机器鱼的平衡，使仿生机器鱼在移动过程中保持直立，避免其发生侧翻，提高其工作的可靠性。

进一步的，将尖端结构与头部的后部相连接的部分为过渡段，过渡段的上部和下部为弧形面，过渡段的两侧为对称布置的扁平面。过渡段的上部和下部为圆弧形流线型结构，左右脸颊为扁平面结构，进一步的减小前进的阻力。

进一步的，鱼皮上的沟槽为围绕所述鱼皮的侧壁首尾相接的环形沟槽。鱼体在摆动时，鱼皮的一侧被拉伸，鱼皮的另一侧被压缩，沟槽在鱼皮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。