[实用新型]一种仿生机器鱼的胸鳍与尾鳍协同控制系统

说明书

本实用新型提出一种仿生机器鱼的胸鳍与尾鳍协同控制系统，包括鱼身壳体、胸鳍以及尾鳍，鱼身壳体内部空腔中对应安设有胸鳍控制组件、尾鳍控制组件、浮潜模块和控制模块，浮潜模块包括浮潜舱和浮潜驱动组件，控制模块包括计算机、控制器和信息采集组件，信息采集组件与控制器的输入端相连，输出端分别与胸鳍控制组件、尾鳍控制组件和浮潜驱动组件相连，计算机与控制器通过水下无线光通信实现信息互联，本实用新型实现鱼类直游、转弯及上浮下潜的运动，同时增设多模态控制，实现不同挡位之间的切换。

技术领域

本实用新型属于机器鱼控制的技术领域，尤其涉及一种仿生机器鱼的胸鳍与尾鳍协同控制系统。

背景技术

水下仿生机器鱼日趋成熟，从最初Lighthill的鱼体波曲线，衍生出了多种形态的鱼以及不同的控制方法。根据鱼体推进方法，可分为两种模式：身体/尾鳍模式(Body and/or Caudal Fin，简称BCF)和中间鳍/对鳍模式(Median and/or Paired Fin，简称MPF)。总结现有仿生机器鱼的游动性能可知，采用BCF模式的仿生机器鱼优点是游动速度快，高机动性能好，缺点是低速机动性能差，身体易晃动、稳定性差；采用MPF模式的仿生机器鱼优点是低速机动性能好，身体稳定性好，缺点是游动速度慢。现有技术大多只采用尾鳍控制。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种仿生机器鱼的胸鳍与尾鳍协同控制系统，引进了胸鳍和蠕动泵，来实现鱼类直游、转弯及上浮下潜的运动，同时增设多模态控制，实现不同挡位之间的切换。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种仿生机器鱼的胸鳍与尾鳍协同控制系统，其特征在于，包括鱼身壳体、设置在所述鱼身壳体两侧的胸鳍以及设于鱼身壳体尾部的尾鳍，鱼身壳体内部空腔中对应安设有胸鳍控制组件、尾鳍控制组件、浮潜模块和控制模块，所述胸鳍控制组件与胸鳍相连，所述尾鳍控制组件与尾鳍相连，所述浮潜模块包括浮潜舱和浮潜驱动组件，所述控制模块包括计算机、控制器和信息采集组件，所述信息采集组件与所述控制器的输入端相连，输出端分别与胸鳍控制组件、尾鳍控制组件和浮潜驱动组件相连，所述计算机与控制器通过水下无线光通信实现信息互联。

按上述方案，所述胸鳍控制组件包括两两一组的四个胸鳍舵机，一组为左右摆动驱动舵机，另一组为上下摆动驱动舵机，所述左右摆动驱动舵机通过连接件并排固定于所述鱼身壳体上，并通过舵臂与所述上下摆动驱动舵机相连，上下摆动控制舵机通过连接件与鳍条相连，所述鳍条与所述胸鳍相连。

按上述方案，所述尾鳍控制组件包括三组顺次连接的驱动关节，所述驱动关节由前、后U型支架和尾鳍舵机组成，所述前、后U型支架分别与尾鳍舵机的前后两侧相连，三组驱动关节通过前、后U型支架相连，位于前端的驱动关节的前U型支架固定于所述鱼身壳体上，位于后端的驱动关节的后U型支架与所述尾鳍相连。

按上述方案，所述浮潜驱动组件包括电机和蠕动泵，所述电机驱动蠕动泵运转，蠕动泵与所述浮潜舱相连通。

按上述方案，所述信息采集组件包括鱼眼相机和陀螺仪传感器，分别采集水域环境信息和机器鱼的方位信息。

本实用新型的有益效果是：提供一种仿生机器鱼的胸鳍与尾鳍协同控制系统，利用胸鳍与尾鳍的协同运动对机器鱼的直线游动、转弯和变速游动等多种模态进行控制设计，同时通过蠕动泵及胸鳍协调控制完成上浮下潜的运动，以实现单模态的平稳运动控制和多模态的协调切换控制；拟采用模糊控制理论设计模糊运动控制器，实现变速时的速度平滑变化，提高运动稳定性。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的整机控制流程框图。

图2为本实用新型一个实施例的胸鳍控制组件的结构示意图。

图3为本实用新型一个实施例的尾鳍控制组件的结构示意图。

图4为本实用新型一个实施例的机器鱼上浮的示意图。