CN101348165A - 三维运动仿生机器鱼 - Google Patents
三维运动仿生机器鱼 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101348165A CN101348165A CNA2007101191985A CN200710119198A CN101348165A CN 101348165 A CN101348165 A CN 101348165A CN A2007101191985 A CNA2007101191985 A CN A2007101191985A CN 200710119198 A CN200710119198 A CN 200710119198A CN 101348165 A CN101348165 A CN 101348165A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fish
- machine
- dimensional motion
- slide block
- tail
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 title claims abstract description 61
- 239000011664 nicotinic acid Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 7
- 241001481833 Coryphaena hippurus Species 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000723298 Dicentrarchus labrax Species 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001502129 Mullus Species 0.000 description 1
- 241000238413 Octopus Species 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003592 biomimetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000009189 diving Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003387 muscular Effects 0.000 description 1
- 235000001968 nicotinic acid Nutrition 0.000 description 1
- 210000000006 pectoral fin Anatomy 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001141 propulsive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
本发明一种三维运动的仿生机器鱼，能够在水中进行三维运动，包括鱼身、鱼尾，鱼身呈鱼形，前部坚硬，后部柔软，坚硬部分里面有控制模块、通讯模块、充电电池、重心改变装置，其中重心改变装置包括直流电机、丝杠、丝杠螺母、滑块、线性位置传感器；柔软部分包含尾部电机和外骨架，外罩鱼皮。鱼尾主要由尾鳍构成。本发明提供的三维运动仿生机器鱼制作简单，在水下勘探、水下救捞、海洋资源的开发与利用、水下设备的检修与维护等任务中具有广泛应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及仿生机器人技术领域，特别是一种三维运动仿生机器鱼。
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，机器人技术、仿生学、电子技术、材料科学和控制技术的新发展，模拟鱼类游动机理的新型水下机器人-仿生机器鱼受到了国内外广泛的关注。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两关节自推进的机器海豚。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。日本名古屋大学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。在国内，哈尔滨工程大学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研制了机器鳗鱼、机器海豚以及采用扁平宽大的斧形水动力外型的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。北京大学力学与工程科学系研制了仿生海豚样机。中科院北京自动化研究所研发出微小型机器鱼、多传感器仿生机器鱼等。
随着机器鱼应用范围的扩展，环境复杂性逐渐增加，希望机器鱼的运动更加灵活，应用范围更加广泛。
发明内容
本发明的目的是提供一种三维运动仿生机器鱼，运动更加灵活，应用范围更加广泛，可在水下勘探、救捞、海洋资源的开发利用、水下设备的检修与维护等任务中使用。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种三维运动仿生机器鱼，包括鱼身、鱼尾，鱼身呈鱼形，前部有坚硬外壳，后部柔软，后部外罩鱼皮，鱼尾由尾鳍构成；其中，鱼身坚硬外壳内有控制模块、通讯模块、充电电池，鱼身柔软部分内包含多数个尾部电机和多数个外骨架，尾部电机分别与控制模块电连接，尾部电机转轴两端经传动装置和外骨架动连接；
其鱼身坚硬外壳内还有重心改变装置，包括直流电机、丝杠、丝杠螺母、滑块、线性位置传感器；直流电机轴向水平设置，丝杠同轴固定安装在电机转轴输出端上，滑块固定在丝杠螺母上，线性位置传感器和丝杠螺母连接在一起，直流电机和线性位置传感器分别与控制模块电连接。
所述的三维运动仿生机器鱼，其所述重心改变装置的滑块的位置通过线性位置传感器测量，并将滑块位置信息传输给控制模块。
所述的三维运动仿生机器鱼，其机器鱼重心的前移，是直流电机通过转动，带动丝杠转动，使丝杠螺母前移，推动滑块前移实现的；其重心的后移，是直流电机通过反向转动，带动丝杠反向转动，使丝杠螺母后移，推动滑块后移实现的。
本发明是在中科院北京自动化研究所关节型仿生机器鱼基础上，设计一种三维运动仿生机器鱼，制作简单，在水下勘探、水下救捞、海洋资源的开发与利用、水下设备的检修与维护等任务中具有广泛应用前景。
附图说明
图1是三维运动仿生机器鱼结构示意图。
具体实施方式
下面结合图1对本发明所提供的三维运动仿生机器鱼做出说明。
图1中，仿生机器鱼鱼身前部有一坚硬外壳17，后部柔软，机器鱼鱼尾主要由尾鳍14构成。前部坚硬外壳17内腔1里面有控制模块10、通讯模块8、充电电池11、重心改变装置；后部内腔2里面包含多数个尾部电机13和多数个外骨架15，后部外罩鱼皮16。充电接头12固定于外壳17上，与充电电池11相连，通讯模块8上有通讯天线9，通讯天线9端头伸出于外壳17外。
重心改变装置，包括丝杠螺母3、滑块4、丝杠5、直流电机6、线性位置传感器7。滑块4固定安装在丝杠螺母3上，丝杠螺母3安装在丝杠5上，丝杠5固定在直流电机6转轴的输出端上。线性位置传感器7，和丝杠螺母3连接在一起。直流电机6和线性位置传感器7分别与控制模块10电连接。
各部件为常规连接，在此不作赘述。
由上述结构，仿生机器鱼控制模块10通过通讯模块8上的通讯天线9接收来自外部的指令并执行。
控制模块10向尾部电机13发送控制信号，驱动尾部电机13转动，与之相连的外骨架15随之摆动，进而带动尾鳍14摆动，可实现机器鱼前行以及前进方向的控制。当控制模块10接收到要求下潜或者上浮的指令后，发送控制信号给直流电机6，驱动直流电机6转动，从而使得与之相连的丝杠5转动，安装在丝杠5上的丝杠螺母3随之运动，进而推动滑块4前移或者后移，这会导致机器鱼重心发生前移或者后移，在后部摆动推进的配合下，实现机器鱼的潜和浮。
实施例
采用本发明所提供的方法设计了三维运动仿生机器鱼。滑块4使用铜块。三个尾部电机13分别与控制模块10电连接，并分别固定在三个外骨架15上，外骨架15采用铝材加工，外骨架15外缘为鱼皮16包覆，鱼皮16为乳胶皮，机器鱼前部坚硬外壳17为玻璃钢材料制作。尾鳍14用硬质塑料制作。线性位置传感器7使用10K滑动变阻器，控制模块10基于Atmel Mega128微处理器构建。充电电池11采用1600mAH的锂聚合物电池，通讯模块8采用GW100A。按照本发明所述，将各个部分相应安装在机器鱼上，用橡皮胶密封后，得到实物。
Claims (3)
1.一种三维运动仿生机器鱼，包括鱼身、鱼尾，鱼身呈鱼形，前部有坚硬外壳，后部柔软，后部外罩鱼皮，鱼尾由尾鳍构成；其中，鱼身坚硬外壳内有控制模块、通讯模块、充电电池，鱼身柔软部分内包含多数个尾部电机和多数个外骨架，尾部电机分别与控制模块电连接，尾部电机转轴两端经传动装置和外骨架动连接；其特征在于，
鱼身坚硬外壳内还有重心改变装置，包括直流电机、丝杠、丝杠螺母、滑块、线性位置传感器；直流电机轴向水平设置，丝杠同轴固定安装在电机转轴输出端上，滑块固定在丝杠螺母上，线性位置传感器和丝杠螺母连接在一起，直流电机和线性位置传感器分别与控制模块电连接。
2.如权利要求1所述的三维运动仿生机器鱼，其特征在于，所述重心改变装置的滑块的位置通过线性位置传感器测量，并将滑块位置信息传输给控制模块。
3.如权利要求1所述的三维运动仿生机器鱼，其特征在于，机器鱼重心的前移，是直流电机通过转动，带动丝杠转动，使丝杠螺母前移，推动滑块前移实现的；其重心的后移，是直流电机通过反向转动，带动丝杠反向转动，使丝杠螺母后移，推动滑块后移实现的。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2007101191985A CN101348165A (zh) | 2007-07-18 | 2007-07-18 | 三维运动仿生机器鱼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2007101191985A CN101348165A (zh) | 2007-07-18 | 2007-07-18 | 三维运动仿生机器鱼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101348165A true CN101348165A (zh) | 2009-01-21 |
Family
ID=40267172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNA2007101191985A Pending CN101348165A (zh) | 2007-07-18 | 2007-07-18 | 三维运动仿生机器鱼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101348165A (zh) |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101758916A (zh) * | 2010-02-11 | 2010-06-30 | 北京大学 | 一种自主式机器鱼 |
| CN101767642A (zh) * | 2010-02-11 | 2010-07-07 | 北京大学 | 一种水下仿生机器鱼 |
| CN101708770B (zh) * | 2009-11-26 | 2011-09-07 | 上海大学 | 水下机器人配重调节机构 |
| CN102278977A (zh) * | 2011-08-05 | 2011-12-14 | 中国科学院自动化研究所 | 机器鱼红外视觉定位系统 |
| CN102556310A (zh) * | 2011-07-11 | 2012-07-11 | 卢小平 | 一种仿生鱼的驱动与控制方法及仿生鱼 |
| CN102616355A (zh) * | 2012-04-06 | 2012-08-01 | 西北工业大学 | 一种多载荷远程自主水下航行器变质心调节装置 |
| CN102632978A (zh) * | 2012-05-09 | 2012-08-15 | 北京理工大学 | 应用于水下机器海豚的重心调节装置 |
| CN102700695A (zh) * | 2012-07-09 | 2012-10-03 | 长沙理工大学 | 河道违规排污侦测机器鱼 |
| CN102954441A (zh) * | 2011-08-22 | 2013-03-06 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 灯具自动调焦机构及高顶灯 |
| CN103847943A (zh) * | 2012-12-07 | 2014-06-11 | 苏州科技学院 | 一种用于仿生机器鱼的多关节运动防水机构 |
| CN103979090A (zh) * | 2014-05-23 | 2014-08-13 | 河海大学常州校区 | 一种鱼体可伸缩的机器鱼 |
| CN104015899A (zh) * | 2014-06-12 | 2014-09-03 | 北京航空航天大学 | 基于双级并联式摆杆机构驱动的水下推进装置 |
| CN106114794A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-11-16 | 杭州畅动智能科技有限公司 | 仿生机器鱼 |
| CN106143852A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-11-23 | 杭州畅动智能科技有限公司 | 仿生机器鱼 |
| CN106143845A (zh) * | 2016-08-24 | 2016-11-23 | 合肥凌翔信息科技有限公司 | 一种仿生鱼海底探测控制装置 |
| CN106892074A (zh) * | 2017-04-11 | 2017-06-27 | 合肥工业大学 | 一种串联驱动式仿生机器鱼 |
| CN106989758A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-07-28 | 北京大学 | 基于人工侧线系统的邻近水下机器人近距离感知方法 |
| CN107351096A (zh) * | 2017-08-17 | 2017-11-17 | 钦州学院 | 可控制水下机器人 |
| CN108557045A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-09-21 | 西北工业大学 | 一种拉线式柔性仿生机器鱼身 |
| CN109878673A (zh) * | 2019-04-16 | 2019-06-14 | 大连海事大学 | 水中仿鱼尾推进系统及其使用方法 |
| CN110053745A (zh) * | 2019-04-16 | 2019-07-26 | 集美大学 | 一种仿生潜艇 |
| CN113753209A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-12-07 | 中国科学院自动化研究所 | 基于仿生机器鱼的仿生波动控制方法及系统 |
| CN114802673A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-07-29 | 南京航空航天大学 | 一种压电驱动的摆动鳍及其工作方式 |
-
2007
- 2007-07-18 CN CNA2007101191985A patent/CN101348165A/zh active Pending
Cited By (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101708770B (zh) * | 2009-11-26 | 2011-09-07 | 上海大学 | 水下机器人配重调节机构 |
| CN101767642A (zh) * | 2010-02-11 | 2010-07-07 | 北京大学 | 一种水下仿生机器鱼 |
| CN101758916A (zh) * | 2010-02-11 | 2010-06-30 | 北京大学 | 一种自主式机器鱼 |
| CN102556310B (zh) * | 2011-07-11 | 2014-04-23 | 卢小平 | 一种仿生鱼的驱动与控制方法及仿生鱼 |
| CN102556310A (zh) * | 2011-07-11 | 2012-07-11 | 卢小平 | 一种仿生鱼的驱动与控制方法及仿生鱼 |
| US9701380B2 (en) | 2011-07-11 | 2017-07-11 | Xiaoping Lu | Driving and controlling method for biomimetic fish and a biomimetic fish |
| CN102278977A (zh) * | 2011-08-05 | 2011-12-14 | 中国科学院自动化研究所 | 机器鱼红外视觉定位系统 |
| CN102954441A (zh) * | 2011-08-22 | 2013-03-06 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 灯具自动调焦机构及高顶灯 |
| CN102954441B (zh) * | 2011-08-22 | 2015-10-28 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 灯具自动调焦机构及高顶灯 |
| CN102616355A (zh) * | 2012-04-06 | 2012-08-01 | 西北工业大学 | 一种多载荷远程自主水下航行器变质心调节装置 |
| CN102632978B (zh) * | 2012-05-09 | 2014-05-14 | 北京理工大学 | 应用于水下机器海豚的重心调节装置 |
| CN102632978A (zh) * | 2012-05-09 | 2012-08-15 | 北京理工大学 | 应用于水下机器海豚的重心调节装置 |
| CN102700695A (zh) * | 2012-07-09 | 2012-10-03 | 长沙理工大学 | 河道违规排污侦测机器鱼 |
| CN103847943A (zh) * | 2012-12-07 | 2014-06-11 | 苏州科技学院 | 一种用于仿生机器鱼的多关节运动防水机构 |
| CN103979090A (zh) * | 2014-05-23 | 2014-08-13 | 河海大学常州校区 | 一种鱼体可伸缩的机器鱼 |
| CN103979090B (zh) * | 2014-05-23 | 2016-08-24 | 河海大学常州校区 | 一种鱼体可伸缩的机器鱼 |
| CN104015899B (zh) * | 2014-06-12 | 2017-06-27 | 北京航空航天大学 | 基于双级并联式摆杆机构驱动的水下推进装置 |
| CN104015899A (zh) * | 2014-06-12 | 2014-09-03 | 北京航空航天大学 | 基于双级并联式摆杆机构驱动的水下推进装置 |
| CN106114794A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-11-16 | 杭州畅动智能科技有限公司 | 仿生机器鱼 |
| CN106143852A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-11-23 | 杭州畅动智能科技有限公司 | 仿生机器鱼 |
| CN106143845A (zh) * | 2016-08-24 | 2016-11-23 | 合肥凌翔信息科技有限公司 | 一种仿生鱼海底探测控制装置 |
| CN106143845B (zh) * | 2016-08-24 | 2017-11-24 | 合肥凌翔信息科技有限公司 | 一种仿生鱼海底探测控制装置 |
| CN106892074A (zh) * | 2017-04-11 | 2017-06-27 | 合肥工业大学 | 一种串联驱动式仿生机器鱼 |
| CN106989758A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-07-28 | 北京大学 | 基于人工侧线系统的邻近水下机器人近距离感知方法 |
| CN107351096A (zh) * | 2017-08-17 | 2017-11-17 | 钦州学院 | 可控制水下机器人 |
| CN108557045A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-09-21 | 西北工业大学 | 一种拉线式柔性仿生机器鱼身 |
| CN109878673A (zh) * | 2019-04-16 | 2019-06-14 | 大连海事大学 | 水中仿鱼尾推进系统及其使用方法 |
| CN110053745A (zh) * | 2019-04-16 | 2019-07-26 | 集美大学 | 一种仿生潜艇 |
| CN109878673B (zh) * | 2019-04-16 | 2023-11-24 | 大连海事大学 | 水中仿鱼尾推进系统及其使用方法 |
| CN113753209A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-12-07 | 中国科学院自动化研究所 | 基于仿生机器鱼的仿生波动控制方法及系统 |
| CN113753209B (zh) * | 2021-08-18 | 2022-09-06 | 中国科学院自动化研究所 | 基于仿生机器鱼的仿生波动控制方法及系统 |
| CN114802673A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-07-29 | 南京航空航天大学 | 一种压电驱动的摆动鳍及其工作方式 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101348165A (zh) | 三维运动仿生机器鱼 | |
| CN100423987C (zh) | 一种仿生机器鱼 | |
| CN113086136B (zh) | 一种复合推进仿生水母机器人 | |
| CN202686732U (zh) | 一种多功能仿生机器鱼 | |
| CN2868840Y (zh) | 一种仿生机器鱼 | |
| CN100491197C (zh) | 双体机器鱼 | |
| CN110588932B (zh) | 基于摆动胸鳍与背腹式尾鳍联合推进的水下仿生航行器 | |
| CN102632984A (zh) | 一种多功能仿生机器鱼 | |
| CN204037873U (zh) | 一种新型低阻力水下滑翔器 | |
| CN103832564A (zh) | 一种梭形水下滑翔器设计及控制方法 | |
| CN201102625Y (zh) | 三维运动仿生机器鱼 | |
| CN106741774A (zh) | 一种仿生机器鱼 | |
| CN113148087B (zh) | 一种联动式探测机器鱼 | |
| CN102039994A (zh) | 一种探测用仿生刀鱼 | |
| CN108839783B (zh) | 一种柔性潜浮式仿生机器鱼及其控制方法 | |
| CN108058799B (zh) | 一种新型仿生机械鱼 | |
| CN109665079A (zh) | 一种喷射泵与舵机混合驱动的水下机器人 | |
| CN107161305A (zh) | 一种三自由度仿鲹科自主机器鱼 | |
| CN206417164U (zh) | 一种仿生鱼型机器人 | |
| CN111688894B (zh) | 一种运动变换式波动推进装置 | |
| CN110203359A (zh) | 仿豹鲂鮄鱼水下机器人 | |
| CN111846165A (zh) | 一种串联式柔性驱动的仿生机器鱼 | |
| CN110775233B (zh) | 一种具有滑翔、扑翼运动的仿生柔体潜水器 | |
| CN212738470U (zh) | 一种串联式柔性驱动的仿生机器鱼 | |
| CN207000790U (zh) | 一种仿生推进水下滑翔机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090121 |