CN101322878A - 微小型可浮潜玩具机器鱼 - Google Patents

Abstract

本发明是一种微小型可浮潜玩具机器鱼，涉及仿生机器人技术，用于娱乐，包括鱼身、鱼尾和浮潜螺旋桨三部分。鱼身内有一固定骨架，控制模块、通讯模块、充电电池、红外传感器、尾部电机、填充物等部件固定在骨架上，外套鱼型整体鱼皮，尾部电机连接一摆动关节用于玩具机器鱼前行推进及方向控制。红外传感器提供玩具机器鱼前方以及下方的障碍信息，填充物有利于保持玩具机器鱼的外形。鱼尾主要由尾鳍构成。浮潜螺旋桨用于玩具机器鱼的浮潜控制。本发明的微小型可浮潜玩具机器鱼可以设定包括遥控、自主避障、预设编程在内的多种运动模式，制作简单，外形逼真，观赏性强。

Description

微小型可浮潜玩具机器鱼

技术领域

本发明涉及仿生机器人技术领域，特别是一种微小型可浮潜玩具机器鱼。

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和机器人技术的发展，1994年MIT成功研制了世界上第一条真正意义上的仿生机器鱼，此后，结合仿生学、电子技术、材料科学和控制技术的新发展，仿生机器鱼的研究逐渐成为机器人领域的研究热点。

在国外，美国、英国、日本等国家开展了许多仿生机器鱼研究项目，产生了一批实验样机。美国麻省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(SMA)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，镀在仿生鱼鳍的金属簿片上，通过外加电场实现人造合成肌肉运动，产生类似鳗鱼的游动方式。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长1.75m的两关节自推进机器海豚。Kato等研究了对胸鳍推进机构的控制，并开发了机器鱼样机黑鲈(Blackbass)。日本名古屋大学Fukuda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机器人。日本三菱公司推出了用于观赏的金色鲤鱼外形机器鱼，长1米、重17千克。

在国内，哈尔滨工程大学在国防基金的支持下开展了仿生机器章鱼的研究工作。北京航空航天大学机器人研究所设计研制了机器鳗鱼、机器海豚以及采用扁平宽大斧形水动力外型的SPC系列仿生机器鱼。中科院沈阳自动化研究所制作了两关节的仿生机器鱼模型。北京大学研制了仿生海豚样机。中科院北京自动化研究所也开展了一系列工作，先后研发出仿鲹科机器鱼、三维运动机器鱼等。

就目前玩具机器鱼而言，浮潜功能的增加通常带来较大的体积，难以适用于小型的容器中，本发明提供一种微小型且能够浮潜的机器鱼，观赏性强，拓宽了适应范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于娱乐的微小型可浮潜玩具机器鱼，包括鱼身、鱼尾和浮潜螺旋桨三部分。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种微小型可浮潜玩具机器鱼，包括鱼身、鱼尾；其中，鱼身，包括鱼型整体鱼皮、控制模块、通讯模块、天线、充电电池、尾部电机、固定骨架、红外传感器、摆动关节、填充物、充电接头；固定骨架水平设置，固定骨架上前端固设有红外传感器，红外传感器的探头分设于前方、左右两侧和下方；中部固设有控制模块、通讯模块、充电电池；其后端固设有尾部电机；在各部件之间(尾部摆动部分与垂直通道除外)的空隙里，填以填充物，最外层以鱼型整体鱼皮包覆成鱼身；

天线与通讯模块连接，天线伸出于鱼皮外，位于上方；充电接头与充电电池连接，位于鱼皮上；红外传感器的探头位于鱼皮上；摆动关节固定在尾部电机的输出轴上，摆动关节摇臂水平伸出鱼身后部，与尾鳍动连接并密封；

其还包括垂直通道、直流电机和浮潜螺旋桨，用于玩具机器鱼的浮潜控制；

在前端与中部交界处设有一垂直通道，固定骨架穿过通道的部分上固设有一直流电机，直流电机沿垂直通道的轴线设置，直流电机的转轴上设有浮潜螺旋桨；

垂直通道上下端，与整体鱼皮相交处为通孔，垂直通道与鱼身内腔为密封结构。

所述的一种微小型可浮潜玩具机器鱼，其所述鱼皮用柔软材料制成。

所述的一种微小型可浮潜玩具机器鱼，其有多种运动模式，包括遥控、自主避障、预设编程。

本发明提供的微小型可浮潜玩具机器鱼可设定包括遥控、自主避障、预设编程在内的多种运动模式，制作简单，外形逼真，观赏性强。

附图说明

图1是本发明微小型可浮潜玩具机器鱼的主视图；

图2是本发明微小型可浮潜玩具机器鱼的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图1和附图2对本发明所提供的一种微小型可浮潜玩具机器鱼做出说明。

本发明微小型可浮潜玩具机器鱼，包括鱼皮1、尾鳍2、浮潜螺旋桨3、控制模块4、通讯模块5、天线6、充电电池7、尾部电机8、固定骨架9、红外传感器10、直流电机11、摆动关节12、填充物13、充电接头14和垂直通道15等部件。固定骨架9水平设置，固定骨架9上前端固设有红外传感器10，红外传感器10的探头分设于前方、左右两侧和下方；中部固设有控制模块4、通讯模块5、充电电池7；其后端固设有尾部电机8；在前端与中部交界处设有一垂直通道15，固定骨架9穿过通道15的部分上固设有一直流电机11，直流电机11沿垂直通道15的轴线设置，直流电机11的转轴上设有浮潜螺旋桨3。在各部件之间(尾部摆动部分与垂直通道15除外)的空隙里，填以填充物13后，最外层以鱼型整体鱼皮1包覆成鱼身，垂直通道15上下端，与整体鱼皮1相交处为通孔，垂直通道15与鱼身内腔为密封结构。天线6与通讯模块5连接，天线6伸出于鱼皮1外，位于上方。充电接头14与充电电池7连接，位于鱼皮1上。红外传感器10的所有探头位于鱼皮1上。摆动关节12固定在尾部电机8的输出轴上，摆动关节12摇臂水平伸出鱼身后部，与尾鳍2动连接并密封。

由上述结构，控制模块4通过通讯模块5、天线6接收来自外部的指令，结合自己内部的相关逻辑，进行运动模式的选择并执行。

玩具机器鱼游动过程中通过红外传感器10的所有探头获取前方、侧方以及下方的相关障碍信息，以此作为避免与障碍碰撞决策的前提。

控制模块4根据当前的运动模式向尾部电机8发送控制信号，驱动尾部电机8转动，与之相连的摆动关节12随之摆动，进而带动尾鳍2摆动，以实现玩具机器鱼前行及前进方向的控制。控制模块4根据当前的运动模式驱动直流电机11转动，直流电机11的正反向转，带动与之相连的浮潜螺旋桨3旋转，实现机器鱼浮或潜。通过浮潜螺旋桨3旋转与尾鳍2摆动的相互配合，可实现多个方向上的三维运动。

实施例

采用本发明所提供的方法制作了微小型可浮潜玩具机器鱼。玩具机器鱼长约13cm，固定骨架、摆动关节分别为塑料、铝材料制作，填充物采用泡沫塑料，鱼型整体鱼皮用柔软材料制成，尾鳍采用轻薄塑料板。玩具机器鱼微控制器选用ATmega128，通讯模块采用EM100B，电池为340mAH的锂聚合物电池，尾部电机选用Futaba S3201。所有部分组装好，密封后得到实物。

Claims (3)

1.一种微小型可浮潜玩具机器鱼，包括鱼身、鱼尾；其中，

鱼身，包括鱼型整体鱼皮、控制模块、通讯模块、天线、充电电池、尾部电机、固定骨架、红外传感器、摆动关节、填充物、充电接头；固定骨架水平设置，固定骨架上前端固设有红外传感器，红外传感器的探头分设于前方、左右两侧和下方；中部固设有控制模块、通讯模块、充电电池；其后端固设有尾部电机；在鱼身内除尾部摆动部分与垂直通道外的各部件之间的空隙里，填以填充物，最外层以鱼型整体鱼皮包覆成鱼身；

天线与通讯模块连接，天线伸出于鱼皮外，位于上方；充电接头与充电电池连接，位于鱼皮上；红外传感器的探头位于鱼皮上；摆动关节固定在尾部电机的输出轴上，摆动关节摇臂水平伸出鱼身后部，与尾鳍动连接并密封；

其特征在于，还包括垂直通道、直流电机和浮潜螺旋桨，用于玩具机器鱼的浮潜控制；

在前端与中部交界处设有一垂直通道，固定骨架穿过通道的部分上固设有一直流电机，直流电机沿垂直通道的轴线设置，直流电机的转轴上设有浮潜螺旋桨；

垂直通道上下端，与整体鱼皮相交处为通孔，垂直通道与鱼身内腔为密封结构。

2.如权利要求1所述的一种微小型可浮潜玩具机器鱼，其特征在于，所述鱼身部分外套鱼型整体鱼皮，是用柔软材料制成。

3.如权利要求1所述的一种微小型可浮潜玩具机器鱼，其特征在于，有多种运动模式，包括遥控、自主避障、预设编程。

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