[发明专利]一种串联式柔性驱动的仿生机器鱼

说明书

本发明提供一种串联式柔性驱动的仿生机器鱼，包括鱼头、鱼尾、密封舱及动力舱，鱼头和鱼尾分别具有第一腔体和第二腔体，密封舱和动力舱设置于第一腔体和/或第二腔体，密封舱内设置有姿态调节机构、锂电池及控制装置，动力舱内设置有前舵机组及后舵机组，前舵机组一端连接后舵机组、另一端连接姿态调节机构，后舵机组另一端连接鱼尾，控制装置与姿态调节机构、锂电池电连接，控制装置控制姿态调节机构运动，控制动力舱运动，进而带动鱼尾运动；本发明减小柔性驱动时鱼头有害的左右晃动、提高推进柔性驱动效率和增大动力的目的，仿生效果好，平稳性好；姿态调节机构结构简单体积小，快速调节鱼头俯仰姿态，配合鱼尾驱动，实现快速上浮下潜游动。

技术领域

本发明涉及一种水下机器鱼，特别是涉及一种串联式柔性驱动的仿生机器鱼。

背景技术

相较于采用螺旋桨结构驱动的水下潜器，模仿真实鱼类游动的仿生机器鱼具有噪声小、效率高和灵活度高等显著的优点，仿生机器鱼越来越成为相关研究的热点。

目前大部分的仿生机器鱼都是采用多关节尾部的驱动方式，一个电机驱动一个关节，从而提供一个摆动的自由度，自由度越多，拟合效果越好，即模仿效果越好。然而，这样的驱动方式有着明显的不足，当关节的数量较少时，机器鱼的游动姿态的连续性差，尾部动作僵硬；当关节的数量较多时，电机的协同控制复杂，而且稳定性变差。

因此，以较少的电机驱动柔软连贯游动的柔性驱动方式受到人们的关注。发明名称为一种多模态仿生拉线机器鱼的CPG控制方法及机器鱼(公开号CN110937092A)，该专利通过舵机交替地牵拉鱼体左右两侧的拉线，左右两侧的拉线交替地拉紧，进而牵动鱼尾相应地左右摆动。但是由于其两侧的拉线贯穿整条尾部并依靠单个舵机牵动拉线，所以这会使得鱼尾左右两侧在同一时刻仅有一侧受力收紧，鱼尾整体向受力的一侧快速摆动，这会产生一个大的摆动冲量，导致鱼头向另一侧快速摆动，用于部分抵消尾部产生的摆动冲量。因此，机器鱼通过左右摆动尾部实现向前游动的同时，鱼头也会相应地右左晃动，这不仅降低机器鱼的推进效率，还严重影响了摄像头和声纳等机器鱼内部模块的工作。同时，其依靠单动力源驱动整条尾部，会出现动力不足、灵活性不高的问题。

此外，现有的大部分浮潜装置具有结构复杂、占用空间大等缺点，很难应用于中小型水下潜器，尤其是中小型水下机器鱼。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种串联式柔性驱动的仿生机器鱼，可以有效解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种串联式柔性驱动的仿生机器鱼，包括鱼头以及鱼尾，所述鱼头和所述鱼尾分别具有第一腔体和第二腔体，还包括密封舱以及动力舱，所述密封舱和所述动力舱分别设置于所述第一腔体和/或第二腔体内，所述密封舱内设置有姿态调节机构、锂电池以及控制装置，所述动力舱内设置有前舵机组以及后舵机组，所述前舵机组一端连接所述后舵机组、另一端连接所述姿态调节机构，所述后舵机组的另一端连接所述鱼尾的尾端，所述控制装置分别与所述姿态调节机构和所述锂电池电连接，所述控制装置用于控制所述姿态调节机构运动，从而控制所述动力舱运动，进而带动所述鱼尾的运动。

作为进一步改进的，所述鱼头前端设置有激光测距器和摄像头，所述鱼头外表面左右两侧分别设置有胸鳍，所述鱼头顶面设置有背鳍，所述鱼头后端设置有前舵机固定槽，通过所述前舵机固定槽将所述姿态调节机构与所述动力舱连接在一起。

作为进一步改进的，所述激光测距器和所述摄像头分别与所述控制装置电连接。

作为进一步改进的，所述第一腔体表面与所述密封舱外表面之间设置有防水涂层。