[发明专利]一种仿生机器海豚

摘要

一种仿生机器海豚，包括喙部、头上壳、胸鳍机构、主推进机构、尾部、控制部分和海豚皮。喙部、头上壳和胸鳍机构构成机器海豚流线型的头部；左、右胸鳍装在机器海豚头部外两侧，由六个舵机驱动，分别驱动左、右胸鳍实现摆动、拍动和转动；主推进机构由主拍动机构、转弯机构、主推进机构外壳、主推进机构橡胶管、支撑框和背鳍构成，分别由直流电机和舵机驱动实现身体拍动和转弯运动；尾部包括连接螺母、尾部骨架和尾鳍拍动机构，由舵机驱动实现尾鳍拍动；控制部分由控制板、通讯模块和电机驱动器组成，控制机器海豚的运动；海豚皮套于机器海豚机械结构外部以实现整体密封。本发明结构紧凑、外形逼真，为制造用于水下作业的工具提供实验平台。

主权项

一种仿生机器海豚，包括喙部、头上壳、胸鳍机构、主推进机构、尾部、控制部分和海豚皮，其特征在于，机器海豚的喙部、头上壳与胸鳍机构构成了机器海豚流线型的头部，胸鳍机构的头部骨架与喙部用胶连接在一起形成一个中空的前容腔，头部骨架与头上壳用螺钉连接在一起形成一个中空的上容腔，控制部分和电源单元置于中空的前容腔和上容腔中；所述胸鳍机构由头部骨架、工字框架、左楔形块、左旋转圆筒、左旋转件、左胸鳍摆动舵机、左胸鳍齿轮、左胸鳍摆动舵机齿轮、左摆轴、左胸鳍、左方形轴、左联轴器、左胸鳍拍动舵机固定块、左胸鳍拍动舵机、右胸鳍拍动舵机、右胸鳍拍动舵机固定块、右联轴器、右摆轴、右胸鳍、右胸鳍齿轮、右胸鳍摆动舵机、右胸鳍摆动舵机齿轮、右楔形块、右旋转圆筒、右旋转件、右胸鳍转动舵机、左胸鳍转动舵机、右方形轴组成，其中：左胸鳍和右胸鳍位于机器海豚头部外两侧；工字框架固定于头部骨架上，左楔形块和右楔形块分别固定于头部骨架两侧；左胸鳍摆动舵机固定在左旋转圆筒上，左胸鳍摆动舵机的输出轴上固定有左胸鳍摆动舵机齿轮，左胸鳍摆动舵机齿轮与左胸鳍齿轮啮合，左胸鳍齿轮和左胸鳍固定在左摆轴上；右胸鳍摆动舵机固定在右旋转圆筒上，右胸鳍摆动舵机的输出轴上固定有右胸鳍摆动舵机齿轮，右胸鳍摆动舵机齿轮与右胸鳍齿轮啮合，右胸鳍齿轮和右胸鳍固定在右摆轴上；由上述结构，左胸鳍的摆动由左胸鳍摆动舵机驱动，通过一对相互啮合的左胸鳍摆动舵机齿轮和左胸鳍齿轮，带动左摆轴摆动，左胸鳍固定在左摆轴上，从而实现左胸鳍的摆动；右胸鳍的摆动由右胸鳍摆动舵机驱动，通过一对相互啮合的右胸鳍摆动舵机齿轮和右胸鳍齿轮，带动右摆轴摆动，右胸鳍固定在右摆轴上，从而实现右胸鳍的摆动；左胸鳍转动舵机通过所述舵机的摆杆与左旋转圆筒的键槽相配合，左胸鳍转动舵机和左旋转圆筒均固定在左旋转件内；右胸鳍转动舵机通过所述舵机的摆杆与右旋转圆筒的键槽相配合，右胸鳍转动舵机和右旋转圆筒均固定在右旋转件内；由上述结构，左胸鳍的转动由左胸鳍转动舵机驱动，通过左胸鳍转动舵机的摆杆驱动左旋转圆筒相对于左旋转件旋转，带动左胸鳍的摆动的机械结构一起运动，实现左胸鳍的转动；右胸鳍的转动由右胸鳍转动舵机驱动，通过右胸鳍转动舵机的摆杆驱动右旋转圆筒相对于右旋转件旋转，带动右胸鳍的摆动的机械结构一起运动，实现右胸鳍的转动；左胸鳍拍动舵机固定块与头部骨架通过螺母固定，左胸鳍拍动舵机固定在左胸鳍拍动舵机固定块上，左胸鳍拍动舵机的输出轴与左联轴器连接，左联轴器与左方形轴相连，左方形轴与工字框架间隙配合，左方形轴与左旋转件通过左旋转件上的方孔相连；右胸鳍拍动舵机固定块与头部骨架通过螺母固定，右胸鳍拍动舵机固定在右胸鳍拍动舵机固定块上，右胸鳍拍动舵机的输出轴与右联轴器连接，右联轴器与右方形轴相连，右方形轴与工字框架间隙配合，右方形轴与右旋转件通过右旋转件上的方孔相连；由上述结构，左胸鳍的拍动由左胸鳍拍动舵机驱动，通过左联轴器带动左方形轴运动，左旋转件随之运动，带动左胸鳍的转动的机械结构和左胸鳍的摆动的机械结构一起运动，实现左胸鳍的拍动；右胸鳍的拍动由右胸鳍拍动舵机驱动，通过右联轴器带动右方形轴运动，右旋转件随之运动，带动右胸鳍的转动的机械结构和右胸鳍的摆动的机械结构一起运动，实现右胸鳍的拍动；所述主推进机构由主拍动机构、转弯机构、主推进机构外壳、主推进机构橡胶管、支撑框和背鳍组成，所述主拍动机构包括直流电机固定件、直流电机、蜗杆、蜗轮、拍动杆固定件、拍动杆和蜗轮转轴；所述转弯机构包括底板、转向舵机、连接板、上连接块和旋转底座；其中：直流电机固定在直流电机固定件上，直流电机固定件与旋转底座相连接，直流电机的输出轴通过键与蜗杆固定，蜗杆与蜗轮相啮合，蜗轮通过蜗轮转轴固定在旋转底座上，旋转底座连接在底板上，拍动杆固定件通过螺钉与蜗轮固定，拍动杆一端连接于拍动杆固定件上，拍动杆的另一端与固定在尾部骨架上的连接螺母相连；转向舵机通过螺钉连接在连接板上，连接板与上连接块用螺钉固定，连接板与底板连接，上连接块固定在主推进机构外壳上；背鳍安装于主推进机构外壳上，主推进机构外壳与头部骨架通过螺钉锁紧，两者连接处加垫圈，主推进机构橡胶管一端固定于主推进机构外壳上，主推进机构橡胶管的另一端固定于尾部骨架上，支撑框置于主推进机构橡胶管外；由上述结构，机器海豚的主拍动机构由直流电机驱动，通过蜗轮、蜗杆机构，将转动运动传递给拍动杆，带动机器海豚尾部的尾部骨架运动，实现机器海豚的身体拍动；机器海豚的转弯机构由转向舵机驱动，通过转向舵机的摆杆驱动旋转底座绕着底板旋转，改变推进力方向，实现机器海豚的转弯；所述尾部包括连接螺母、尾部骨架和尾鳍拍动机构，其中：尾鳍拍动机构包括尾鳍拍动舵机、舵机夹紧件、工型件、尾部橡胶管、燕尾槽和尾鳍；在尾部骨架上焊接一个连接螺母，连接螺母通过螺纹与拍动杆连接，尾鳍拍动舵机固定在舵机夹紧件上，舵机夹紧件固定在尾部骨架上，尾鳍拍动舵机的摆杆与工型件的键槽相配合，工型件与燕尾槽采用螺钉连接，尾鳍固定在燕尾槽上；由上述结构，尾鳍拍动机构由尾鳍拍动舵机驱动，通过尾鳍拍动舵机的摆杆驱动工型件带动燕尾槽拍动，尾鳍固定在燕尾槽上，从而实现尾鳍的拍动；所述控制部分包括控制板、通讯模块以及电机驱动器，控制板通过电机驱动器驱动直流电机，同时直接输出8路PWM信号控制8个所述的舵机，实现机器海豚的身体拍动动作，左胸鳍的拍动、转动和摆动，右胸鳍的拍动、转动和摆动，尾鳍的拍动以及机器海豚的转弯动作；通讯模块与控制板连接，负责与外界的信息交互；所述海豚皮套于机器海豚机械结构外部以实现整体密封。