[实用新型]仿生机器鱼

说明书

技术领域

本实用新型属于仿生机器人技术领域，具体涉及一种仿生机器鱼。

背景技术

20世纪90年代以前对于鱼类仿生学的研究主要集中于理论方面，随着鱼类推进机理研究的深入，机器人技术、仿生学、电子技术、材料科学和控制技术的新发展，模拟鱼类游动机理的新型水下机器人——仿生机器鱼受到了国内外的广泛关注。美国麻绳理工学院根据提出的鱼尾推进的“射流推进理论”，研制出长1.2米的仿生金枪鱼和长0.8米的仿生梭鱼。美国东北大学海洋科学中心利用形状记忆合金和连杆机构开发了波动推进的机器鳗鱼。美国新墨西哥大学利用高分子电解质离子交换膜IEM，镀在仿生机器鱼鱼鳍的金属薄片上，通过外加电场实现人造肌运动，产生类似鳗鱼的游动方法。英国Essex大学设计了具有三维运动能力的机器鱼。日本东京大学研制了两关节推进的机器海豚。Kato等研究了对鱼鳍推进机构的控制并开发了机器鱼样机黑鲈。日本名古屋大学研制出形状记忆合金驱动微型身体波动式水下推进器和压电陶瓷驱动的双鳍鱼型微型机器人。在国内，哈尔滨工程工程大学开展了仿生机器张宇的研究工作。北京航空航天大学机器人研究所研制了机器鳗鱼、机器海豚以及采用扁平宽大的斧形水动力外型的SPC系列仿生机器鱼。中科院沈阳自动化研究所研制了两关节的仿生机器鱼模型。北京大学力学与工程科学系研制了仿生海豚样机。中科院北京自动化研究所研发出微小型机器鱼、多传感器仿生机器鱼等。

然而，目前国内外仿生机器结构复杂，制造成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于解决上述技术问题的仿生机器鱼。

本实用新型实施例提供一种仿生机器鱼，包括鱼头及与鱼头连接的鱼身，所述鱼头包括上颌、下颌，上颌上设置有鱼眼，所述鱼身包括躯干骨架、尾部骨架及安装在躯干骨架上的鱼鳍，所述鱼鳍包括与躯干骨架连接的鳍部支架及与鳍部支架连接的鳍部骨架，所述仿生机器鱼还包括与上颌及下颌连接且用于驱动下颌相对于上颌做张合运动的张合机构、设于鱼头内且用于驱动鱼眼转动的眼部驱动机构、设于躯干骨架内且用于驱动躯干骨架及尾部骨架摆动的鱼身摆动装置，用于驱动鱼鳍骨架摆动的鳍部摆动装置、用于驱动鱼鳍骨架转动的鳍部转动装置，用于驱动鱼头与鱼身上浮下潜的上浮下潜机构及控制张合机构、眼部驱动机构、鱼身摆动装置、鳍部摆动装置、鳍部转动装置及上浮下潜机构作动的控制系统。

进一步地，所述张合机构包括张合电机、第一齿轮及第二齿轮，张合电机与上颌固接，第一齿轮与张合电机的转轴连接，第二齿轮与第一齿轮啮合，并且第二齿轮与下颌固接且与上颌连接。

进一步地，所述眼部驱动机构包括眼部驱动电机，曲柄摇杆机构和平行四边形机构，所述眼部驱动电机通过曲柄摇杆机构与平行四边形机构连接，平行四边形机构与鱼眼连接。

进一步地，所述曲柄摇杆机构包括套设在眼部驱动电机中转轴部上的眼部转盘，以铰接方式固定在眼部转盘盘面上的眼部曲柄，所述眼部曲柄的另一端自眼部转盘向外延伸，并与平行四边形机构进行铰接连接。

进一步地，所述平行四边形机构包括与曲柄摇杆机构中的眼部曲柄进行铰接连接的第一连杆、以铰接方式连接在第一连杆两侧端部的第二连杆，及将鱼眼分别装配在上颌中鱼眼安装孔上的个鱼眼托盘，以及分别用于连接鱼眼托盘与第二连杆的两根竖杆。

进一步地，躯干骨架包括多个彼此铰接在一起以形成躯干骨架的躯干关节，尾部骨架包括多个彼此铰接在一起以形成鱼尾部的尾部关节，位于前端的尾部关节与位于后端的躯干关节连接，所述鱼身上设置有至少两个鱼身摆动装置，每个鱼身摆动装置包括鱼身摆动电机、绕线轮及缠绕在绕线轮上的拉绳，其中所述绕线轮套设在鱼身摆动电机的转轴部上，所述拉绳的两端自绕线轮向外伸出，所述鱼身摆动装置分为躯干摆动装置及尾部摆动装置，躯干摆动装置的鱼身摆动电机安装在躯干骨架的躯干关节内，拉绳的两端沿着多个躯干关节的排布方向同时向前或向后延伸并依次穿设多个躯干关节后与位于最前端或最后端的躯干关节固定；尾部摆动装置的鱼身摆动电机安装在位于最后端的躯干关节内，拉绳的两端沿着多个尾部关节的排布方向同时向后延伸并与依次穿过多个尾部关节后与位于最后端的尾部关节固定。

进一步地，鳍部摆动装置包括鳍部摆动电机、鳍部转盘及鳍部曲柄，其中，鳍部摆动电机设置在鳍部电机盒内并且鳍部摆动电机的转轴部穿出鳍部电机盒，所述鳍部转盘套设在鳍部摆动电机的转轴部上，所述鳍部曲柄的两端分别与鳍部转盘及鳍部支架枢转连接，鳍部支架与鳍部电机盒枢转连接。