[发明专利]一种串联驱动式仿生机器鱼

说明书

技术领域

本发明属于机器鱼结构，特别涉及一种串联驱动式仿生机器鱼。

背景技术

随着人类文明的发展，人们对海洋资源开发的兴趣也越发浓厚，海洋面积约占地球总面积的70％，伴随着科技发展的日新月异，人们开发和利用海洋资源的脚步逐渐加快，具有海洋勘测、海底探查、海洋打捞、海底物质探测、以及水下侦查与跟踪等功能的水下机器人，已成为探索海洋、开发海洋和海洋方位的重要工具。而随着海洋资源越来越受到国家及有关部门的重视，水下机器人已成为研究的热点。

仿生机器鱼作为水下机器人，具有低噪声、对环境扰动小等特点，目前研究的机器鱼有些采用鱼类的鱼鳍外形，通过模仿鱼类动作特点使其为机器鱼提供驱动力，但是诸如鱼鳍柔韧性及其自身协调能力的难以模仿使得机器鱼的控制较为复杂，难以达到期望目标；而使用螺旋桨等推进装置的机器鱼，因本身所具有的产生涡流、能量消耗大、噪声大及易缠绕水草等先天性缺陷，使其实用性大打折扣。

对于鱼类的推进模式研究始于20世纪初，根据推进部位不同分为两类：身体/尾鳍推进模式和中央鳍/对鳍模式，据估计85％的鱼类以身体/尾鳍推进模式(Body and/or caudal fin,BCF)作为常规推进模式，BCF推进通过躯干伸缩波动和尾鳍摆动形成推力，游动速度快、效率高、快速启动性能高，适合长时间、长距离、高速度的游动或需要瞬时加速或转向的场合。

当前仿生鱼类研究也集中在BCF仿生机器鱼，国内外仿生机器鱼的推进和转向主要依靠胸鳍和尾鳍的配合来实现相应的动作，然而这些方式需要复杂的机械结构和控制程序，既会影响到机器鱼的机动性能，也使得仿生机器鱼的推广和实际应用遇到困难。

发明内容

本发明为实现上述目的采用如下技术方案：

本发明串联驱动式仿生机器鱼的结构特点是：包括外壳、驱动模块、电源模块、密封模块、控制模块及配重等附加模块。其特征为所述机器鱼驱动模块主体由壳体、胸鳍、连接件、支撑环架、舵机、大固定连接块、小固定连接块、螺钉、舵盘、尾鳍组成，并由所述螺钉分别将所述大固定连接块与所述连接件在左右两侧面固连，所述大固定连接块与所述支撑环架、所述舵盘在上下两端面接触连接，所述舵盘包括主副舵盘与所述舵机组成一个整体，所述舵机再由所述螺钉将所述小固定连接块固连，并在所述小固定连接块的上端面接触连接所述支撑环架，而在所述小固定连接块的右端面固连所述大固定连接块，这样依次按照上述装配方法连接各个部件，使所述驱动模块串联不少于4个所述舵机部件，在最后装配的所述小固定连接块右端面用所述螺钉连接所述尾鳍，所述机器鱼驱动模块的配重安装在所述大固定连接块的下端面，最终对所述机器鱼采取整体密封措施。

本发明串联驱动式仿生机器鱼密封模块特点在于：密封方案选取整体密封，即使用多张密封胶皮黏合成整体尺寸足够大的单层或多层鱼皮紧贴于所述机器鱼整体轮廓(除所述壳体外)。

本发明串联驱动式仿生机器鱼连接件特点在于：所述连接件截面为与所述支撑环架长、短半径比例相一致的椭圆形，所述连接件左侧轮缘与所述壳体轮缘配合，且所述轮缘位于外部，所述连接件右侧轮缘与所述密封胶皮紧密接触配合，且所述密封胶皮位于外侧，所述连接件在左侧布置有用于固定所述控制模块、电源模块、配重模块的固定架，所述固定架预留出一定数量和大小的装配孔，用于装配控制模块、电源模块等，并使所述固定架粘结于固定板上，所述固定板上布置有不少于一个的集线孔，使得电源线、数据线等通过，并布置四个连接件螺纹孔与所述小固定连接块固连。

本发明串联驱动式仿生机器鱼结构特点还在于：所述舵机串联连接而成，且其串联的个数不小于4个，并在所述舵机的上下两端面接触连接所述支撑环架。

本发明串联驱动式仿生机器鱼支撑环架特点在于：所述支撑环架截面为椭圆形，并在所述支撑环架中对称布置横向、纵向四根架杆，所述架杆分为与所述大固定连接块、小固定连接块配合的两种类型，与所述大固定连接块配合的横向架杆之间的高度尺寸为所述大固定连接块最大高度相同，宽度尺寸不小于所述大固定连接块最大宽度的1.5倍，以此为舵机的步进旋转留下空间，并在所述架杆的横向架杆对称布置4个支撑环架螺纹孔，其尺寸与所述螺钉，大、小固定连接块，舵盘相配。

本发明串联驱动式仿生机器鱼支撑环架特点还在于：所述支撑环架在每个舵机上布置2个，分别与所述大固定连接块、小固定连接块接触连接，且所述支撑环架的大小按照合适比例从左至右依次等比例缩小。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：