CN101654147A - 一种仿牛鼻鲼的胸鳍推进式机器鱼 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿牛鼻鲼的胸鳍推进式机器鱼，该机器鱼包括有左翼组件、右翼组件、头部罩、尾部罩、A升降舵、B升降舵、方向舵、机身壳体组件、A法兰盘、B法兰盘、摄像机安装台、安装板、A电机驱动组件、B电机驱动组件、电池和舵机驱动组件。左翼组件与右翼组件对称设置在机身壳体组件的两侧，A电机驱动组件与B电机驱动组件对称设置在电池的两侧。摄像机安装台设置在头部罩内。安装板、A电机驱动组件、B电机驱动组件、电池和舵机驱动组件设置在机身壳体组件内。本发明机器鱼可以实现仿牛鼻鲼的各种游动方式：如直线游动、上升下潜、灵活转弯。

Description

一种仿牛鼻鲼的胸鳍推进式机器鱼

技术领域

本发明涉及一种机器鱼，更特别地说，是指一种仿牛鼻鲼的胸鳍推进式机器鱼。

背景技术

相对目前研制的一些水下航行器(AUV、ROV、潜艇等等)，自然界的鱼类无论是速度、机动性还是效率、能耗方面都具有非常明显的优势。为了提高水下航行器的运动性能，降低噪声提高效率，国外一些大学和研究机构从20世纪90年代中期就开始了对鱼类的仿生研究。仿生机器鱼的推进方式相对传统的螺旋桨拖进方式具有噪声低、效率高等优点，它在水下勘探、水质检测和军事侦察等领域都有着广泛的应用。

目前，现有的仿生机器鱼无论是尾鳍推进还是胸鳍推进，在用尾鳍或者胸鳍提供推进力的同时主要是通过附加的舵面来提供俯仰或者偏航力矩，在舵面的作用才能完成机器鱼的上升下潜和转弯运动。

发明内容

本发明提供了一种仿牛鼻鲼的胸鳍推进机器鱼，能够实现仿牛鼻鲼的各种游动方式：直线游动、上升下潜、灵活转弯。其特点是结构紧凑、控制方便、运动灵活，可根据功能需求灵活改变胸鳍拍动模式从而实现不同的运动。

本发明的一种仿牛鼻鲼的胸鳍推进式机器鱼，该机器鱼包括有左翼组件、右翼组件、头部罩、尾部罩、A升降舵、B升降舵、方向舵、机身壳体组件、A法兰盘、B法兰盘、摄像机安装台、安装板、A电机驱动组件、B电机驱动组件、电池和舵机驱动组件。左翼组件与右翼组件对称设置在机身壳体组件的两侧；A电机驱动组件与B电机驱动组件对称设置在电池的两侧；摄像机安装台设置在头部罩内；安装板、A电机驱动组件、B电机驱动组件、电池和舵机驱动组件设置在机身壳体组件内。

本发明设计的一种仿牛鼻鲼的胸鳍推进式机器鱼优点在于：

(1)采用电机驱动左翼组件和右翼组件的上下拍动，实现机器鱼的前进，能够灵活改变胸鳍的拍动频率和幅度。

(2)采用舵机驱动连杆的运动，实现机器鱼的上升下潜和转弯运动。

(3)通过在机身壳体上设置放置配重块的腔，方便地实现了对机器鱼的配重。

(4)现有的尾鳍推进或者胸鳍推进的机器鱼除了主要的推进机构之外还需要附加的控制舵面提供俯仰和偏航力矩才能完成上升下潜和转弯动作，而本发明主要是通过改变胸鳍的拍动模式来提供俯仰和偏航力矩，结构紧凑，控制方便。

(5)现有的胸鳍扑翼式推进机器鱼都是通过曲柄摇杆或者其它机械传动方式完成电机转动到胸鳍摆动的运动转变，这种结构在电机调速时只能改变胸鳍的扑翼频率，而不能改变扑翼幅度。而本发明采用的控制结构可以灵活改变胸鳍扑翼频率、扑翼幅度、胸鳍的运动相位，可完全模仿牛鼻鲼的各种运动模式，从而实现直线游动模式、上升下潜模式、转弯模式。另外，这种控制结构还可以灵活调整胸鳍摆动曲线，比如正弦拍动、锯齿形拍动、梯形拍动等等，这样方便开展各种运动模式的试验对比研究。

附图说明

图1是本发明的仿牛鼻鲼的胸鳍推进机器鱼的结构图。

图1A是本发明的仿牛鼻鲼的胸鳍推进机器鱼的底部结构图。

图1B是本发明的仿牛鼻鲼的胸鳍推进机器鱼的分解图。

图2是本发明的左翼组件、右翼组件的分解图。

图3是本发明的A法兰盘的结构图。

图3A是本发明的A法兰盘的A-A向剖视图。

图4是本发明的B法兰盘的结构图。

图4A是本发明的B法兰盘的另一视角结构图。

图5是本发明的摄像机安装架的结构图。

图6是本发明的仿牛鼻鲼的胸鳍推进机器鱼的驱动部分的分解图。

图7是本发明的仿牛鼻鲼的胸鳍推进机器鱼的升降、转向部分的结构图。

图7A是本发明的A升降控制组件的结构图。

图7B是本发明的A升降控制组件中的A连接杆的结构图。

图7C是本发明的A升降控制组件中的A舵面轴的结构图。

图7D是本发明的A升降控制组件中的A平尾夹的结构图。

图7E是本发明的B升降控制组件的结构图。

图7F是本发明的B升降控制组件中的B连接杆的结构图。

图7G是本发明的B升降控制组件中的B舵面轴的结构图。

图7H是本发明的B升降控制组件中的B平尾夹的结构图。

图7I是本发明的方向控制组件的结构图。

图7J是本发明的方向降控制组件中的C连接杆的结构图。

图7K是本发明的方向降控制组件中的C舵面轴的结构图。

图7L是本发明的方向降控制组件中的C平尾夹的结构图。

图中：           1.左翼组件          1-1.左翼           1-2.左翼翼根钣金1-3.左翼翼接头       1-4.左翼压盖        2.右翼组件         2-1.右翼2-2.右翼翼根         2-3.右翼翼接头      2-4.右翼压盖       3.头部罩4.尾部罩             5.机身壳体组件      5A.机身壳体        5B.尾端5C.前端              5D.空腔             51a.A右裙边        51b.B右裙边51c.A安装位          52a.A左裙边         52b.B左裙边        52c.B安装位53.右水平安定面      54.左水平安定面     55.右配重腔        56.左配重腔57.垂直安定面        58.前连接件         59.后连接件6.A法兰盘            6-1.前连接盘        6-2.后连接盘       6-3.凸圆台6-4.支撑梁           6-5.A圆形凹槽       6-6.A通孔          6-7.B圆形凹槽6-8.B通孔            6-9.长槽            6-10.左胸鳍运动空间6-11.右胸鳍运动空间  6-12.螺纹孔         7.B法兰盘7-1.底盘             7-2.尾端环          7-3.A升降舵安装槽  7-4.B升降舵安装槽7-5.方向舵安装槽     7-6.空腔            7-7.C通孔          7-8.D通孔7-9.E通孔            7-10.F通孔          8.摄像机安装台     8-1.安装板9.安装板             9-1.底板            9-2.L形板11.A电机驱动组件     11-1.A直流伺服电机                     11-3.A联轴器11-4.A滑脂筒         11-5.A驱动输出轴    11-6.A电机安装座   11-7.G通孔11-8.H通孔           12.B电机驱动组件    12-1.B直流伺服电机12-3.B联轴器         12-4.B滑脂筒        12-5.B驱动输出轴   12-6.B电机安装座12-7.I通孔           12-8.J通孔          13.电池            14.升降和方向驱动组件14A.A升降控制组件    14A-1.A连接杆       14A-2.A圆柱连接端  14A-3.B圆柱连接端14A-4.A舵机舵盘      14A-5.A舵机         14A-6.A舵面轴      14A-61.连接板14A-62.舵面轴A段     14A-63.舵面轴B段    14A-7.A平尾夹      14A-71.长夹板14A-72.短夹板        14A-73.M通孔        14A-74.N通孔       14A-8.A连接板14A-9.A聚四氟乙烯套                      14B.B升降控制组件  14B-1.B连接杆14B-2.C圆柱连接端    14B-3.D圆柱连接端   14B-4.B舵机舵盘    14B-5.B舵机14B-6.B舵面轴        14B-61.连接板       14B-62.舵面轴A段   14B-63.舵面轴B段14B-7.B平尾夹        14B-71.长夹板       14B-72.短夹板      14B-73.O通孔14B-74.P通孔         14B-8.B连接板       14B-9.B聚四氟乙烯套14C.方向控制组件     14C-1.C连接杆       14C-2.E圆柱连接端  14C-3.F圆柱连接端14C-4.C舵机舵盘      14C-5.C舵机         14C-6.C舵面轴      14C-61.连接板14C-62.舵面轴A段     14C-63.舵面轴B段    14C-7.C平尾夹      14C-71.长夹板14C-72.短夹板        14C-73.Q通孔        14C-74.R通孔       14C-8.C连接板14C-9.C聚四氟乙烯套  14a.A升降舵         14b.B升降舵        14c.方向舵

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。

本发明设计的胸鳍推进式机器鱼是模仿了牛鼻鲼的游动方式，只需要改变两侧胸鳍的不同拍动模式就可以实现仿牛鼻鲼的各种游动(直线游动、上升下潜、灵活转弯)，在推进的同时可以灵活完成升降或转弯功能，在这个过程中主要是通过不同的胸鳍拍动模式来提供俯仰或者偏航力矩。为了进一步提高机动性，本发明还增加了两个平尾舵和一个方向舵起辅助作用。

参见图1、图1A、图1B所示，本发明的一种仿牛鼻鲼的胸鳍推进式机器鱼，该机器鱼包括有左翼组件1、右翼组件2、头部罩3、尾部罩4、A升降舵4a、B升降舵4b、方向舵4c、机身壳体组件5、A法兰盘6、B法兰盘7、摄像机安装台8、安装板9、A电机驱动组件11、B电机驱动组件12、电池13和舵机驱动组件14。在本发明中，A升降舵4a与B升降舵4b的结构相同；左翼组件1与右翼组件2的结构相同，且左翼组件1与右翼组件2对称设置在机身壳体组件5的两侧；A电机驱动组件11与B电机驱动组件12的结构相同，且A电机驱动组件11与B电机驱动组件12对称设置在电池13的两侧。摄像机安装台8设置在头部罩3内。安装板9、A电机驱动组件11、B电机驱动组件12、电池13和舵机驱动组件14设置在机身壳体组件5内。

在本发明中，电池13为两个电机和三个舵机供给能源。电池13选取可充放电的电池。舵机的扭矩为1.5kg·cm。而两个电机各自的最小输出功率为100W，电机输出功率一般与机器鱼的自身重量相关，当自身重量大小，则所需的电机功率就大，同时配重块的重量也要增加。

(一)左翼组件1

参见图1、图1B、图2所示，左翼组件1由左翼1-1、左翼翼根1-2、左翼翼接头1-3和左翼压盖1-4构成；左翼压盖1-4连接在左翼翼接头1-3的前端，且左翼压盖1-4与左翼翼接头1-3的配合形成有一个用于安装A电机驱动组件11中A减速器输出轴的方孔；左翼翼接头1-3的后端上连接有左翼翼根1-2的前端，左翼翼根1-2的后端连接有左翼1-1；左翼1-1采用硅橡胶制作成厚度为0.5mm～2mm的薄板(该薄板为柔性)；左翼翼根1-2采用铝基合金、镍基合金或者钛基合金制作；左翼压盖1-4和左翼翼接头1-3为不锈钢材料。

在本发明中，左翼组件1在A直流伺服电机的驱动下，左翼组件1随着A电机驱动组件11中A减速器输出轴的往复转动实现上下拍动。

(二)右翼组件2

参见图1、图1B、图2所示，右翼组件2由右翼2-1、右翼翼根2-2、右翼翼接头2-3和右翼压盖2-4构成；右翼压盖2-4连接在右翼翼接头2-3的前端，且右翼压盖2-4与右翼翼接头2-3的配合形成有一个用于安装B电机驱动组件12中B减速器输出轴的方孔；右翼翼接头2-3的后端上连接有右翼翼根2-2的前端，右翼翼根2-2的后端连接有右翼2-1；右翼2-1采用硅橡胶制作成厚度为0.5mm～2mm的薄板(该薄板为柔性)；右翼翼根2-2采用铝基合金、镍基合金或者钛基合金制作；右翼压盖2-4和右翼翼接头2-3为不锈钢材料。

在本发明中，右翼组件2在B直流伺服电机的驱动下，右翼组件2随着B电机驱动组件12中B减速器输出轴的往复转动实现上下拍动。

(三)头部罩3

参见图1、图1A、图1B所示，头部罩3为空心半圆形结构，头部罩3连接在A法兰盘6的前端连接盘6-1上。该头部罩3为透明材料加工。头部罩3内用于放置摄像机安装台8，而摄像机安装台8安装在A法兰盘6的前端连接盘6-1的板面上，摄像机安装台8上安装有摄像机。

(四)尾部罩4

参见图1、图1A、图1B所示，尾部罩4为空心半卵形结构，尾部罩4连接在B法兰盘7上。

在本发明中，尾部罩4用于起到导流减小阻力的作用。

(五)机身壳体组件5

参见图1、图1A、图1B所示，机身壳体组件5包括有机身壳体5A、右配重腔55、左配重腔56、前连接件58、后连接件59；

机身壳体5A的右边设有A右裙边51a、B右裙边51b和右水平安定面53；A右裙边51a与B右裙边51b之间为A安装位51c，该A安装位51c用于安装右配重腔55；该右配重腔55内放置有右配重块；右水平安定面53位于机身壳体5的尾部5B的右边。

机身壳体5A的左边设有A左裙边52a、B左裙边52b和左水平安定面54；A左裙边52a与B左裙边52b之间为B安装位52c，该B安装位52c用于安装左配重腔56，该左配重腔56内放置有左配重块；左水平安定面54位于机身壳体5的尾部5B的左边。

机身壳体5A的前端5C安装有前连接件58；机身壳体5A的后端5B安装有后连接件59；机身壳体5A的底部沿纵向对称面安装有垂直安定面57；机身壳体5A为空腔结构，即设有A空腔5D，该A空腔5D内放置安装板9、A电机驱动组件11、B电机驱动组件12、电池13和舵机驱动组件14。

在本发明中，前连接件58和后连接件59采用铸造工艺加工在机身壳体5A的前端5C和后端5B，从而使机身壳体5A通过前连接件58与A法兰盘6连接，后连接件59与B法兰盘7连接。

在本发明中，通过在左配重腔56、右配重腔55内放置左配重块、右配重块，能够实现本发明机器鱼的浮力与自身重量的平衡。

在本发明中，右水平安定面53、左水平安定面55能够增加本发明机器鱼的纵向静稳定性，垂直安定面57能够增加本发明机器鱼的方向稳定性。

(六)A法兰盘6

参见图1、图1A、图1B、图3、图3A所示，A法兰盘6上设有前连接盘6-1、后连接盘6-2、圆台6-3、支撑梁6-4、长槽6-9；

支撑梁6-4置于前连接盘6-1与后连接盘6-2之间，支撑梁6-4的中心为空心长槽6-9；

支撑梁6-4的两端分别为左胸鳍运动空间6-10和右胸鳍运动空间6-11；左胸鳍运动空间6-10中用于放置左翼组件1中的左翼翼接头和左翼压盖，并且能够使左翼组件1在该左胸鳍运动空间6-10中上下拍动；

右胸鳍运动空间6-11中用于放置右翼组件2中的右翼翼接头和右翼压盖，并且能够使右翼组件2在该右胸鳍运动空间6-11中上下拍动；

圆台6-3设在后连接盘6-2上，圆台6-3上以长槽6-9对称设有A圆形凹槽6-5和B圆形凹槽6-7；A圆形凹槽6-5的中心设有A通孔6-6，该A通孔6-6用于A电机驱动组件11中的减速器输出轴穿过；B圆形凹槽6-7中心设有B通孔6-8，该B通孔6-8用于B电机驱动组件12中的减速器输出轴穿过；

后连接盘6-2的板面上设有用于安装摄像机安装台8的螺纹孔6-12。

前连接盘6-1与头部罩3连接，后连接盘6-2与机身壳体组件5中的前连接件58连接。

在本发明中，A法兰盘6实现了左翼组件1、右翼组件2、A电机驱动组件11、B电机驱动组件12和机身壳体组件5之间的连接。

(七)B法兰盘7

参见图1、图1A、图1B、图4、图4A所示，B法兰盘7的底盘7-1与尾部罩4连接；底盘7-1上设有F通孔7-10，该F通孔7-10上安装有航空插头。

B法兰盘7的空腔7-6内安装有舵机组件14。

B法兰盘7的前端连接在后连接件59上。

B法兰盘7的尾端环7-2上设有A升降舵安装槽7-3、B升降舵安装槽7-4和方向舵安装槽7-5，A升降舵安装槽7-3上设有C通孔7-7，B升降舵安装槽7-4上设有D通孔7-8，方向舵安装槽7-5上设有E通孔7-9。

A升降舵安装槽7-3内安装有A升降舵的连接板。

B升降舵安装槽7-4内安装有B升降舵的连接板。

方向舵安装槽7-5内安装有方向舵的连接板。

C通孔7-7内安装有A升降舵上的A聚四氟乙烯套。

D通孔7-8内安装有B升降舵上的B聚四氟乙烯套。

E通孔7-9内安装有方向舵上的C聚四氟乙烯套。

在本发明中，B法兰盘7实现了A升降舵4a、B升降舵4b、方向舵4c、尾部罩4和机身壳体组件5之间的连接。

(八)摄像机安装台8

参见图1、图1A、图1B、图5所示，摄像机安装台8为U形结构，摄像机安装台8的安装板8-1安装在A法兰盘6的前连接盘6-1上。

在本发明中，摄像机安装台8是用于固定安装如摄像机、探测器等器件的。通过所安装的如摄像机、探测器等器件的不同，可以使本发明设计的仿生机器鱼实现如水下图像获取、水下探测、水下生物管理等。

(九)安装板9

参见图1、图1A、图1B、图6所示，安装板9的底板9-1连接在机身壳体5A上；安装板9的L形板9-2的两侧分别安装有A电机驱动组件11和B电机驱动组件12，A电机驱动组件11与B电机驱动组件12之间是电池13，该电池13置于底板9-1与L形板9-2的开口中；在本发明中，安装板9用于实现A电机组件11、B电机组件12和电池13的合理布局。

(十)A电机驱动组件11

参见图1、图1A、图1B、图6所示，A电机组件11包括有A直流伺服电机11-1、A联轴器11-3、A滑脂筒11-4、A驱动输出轴11-5和A电机安装座11-6。A直流伺服电机11-1的输出轴上套接有A联轴器11-3的一端，A联轴器11-3的另一端上连接有A驱动输出轴11-5的一端，A驱动输出轴11-5上套接有A滑脂筒11-4；A驱动输出轴11-5的另一端穿过A法兰盘6上的A通孔6-6后连接在左翼组件1中的左翼压盖和左翼连接头形成的方孔内。

A电机安装座11-6为U形结构，A电机安装座11-6安装在安装板9的底板9-1上。A电机安装座11-6的一侧板上设有G通孔11-7，该G通孔11-7用于A直流伺服电机11-1的输出轴通过；A电机安装座11-6的另一侧板上设有H通孔11-8，该H通孔11-8用于A驱动输出轴11-5通过。

A直流伺服电机11-1的壳体安装在A电机安装座11-6的一侧板上，且A直流伺服电机11-1的输出轴穿过G通孔11-7。

A滑脂筒11-4的端盖安装在A电机安装座11-6的另一侧板上。

(十一)B电机驱动组件12

参见图1、图1A、图1B、图6所示，B电机组件12包括有B直流伺服电机12-1、B联轴器12-3、B滑脂筒12-4、B驱动输出轴12-5和B电机安装座12-6。B直流伺服电机12-1的输出轴上套接有B联轴器12-3的一端，B联轴器12-3的另一端上连接有B驱动输出轴12-5的一端，B驱动输出轴12-5上套接有B滑脂筒12-4；B驱动输出轴12-5的另一端穿过A法兰盘6上的B通孔6-8后连接在右翼组件2中的右翼压盖和右翼连接头形成的通孔内。

B电机安装座12-6为U形结构，B电机安装座12-6安装在安装板9的底板9-1上。B电机安装座12-6的一侧板上设有I通孔12-7，该I通孔12-7用于B直流伺服电机12-1的输出轴通过；B电机安装座12-6的另一侧板上设有J通孔12-8，该J通孔12-8用于B驱动输出轴12-5通过。

B直流伺服电机12-1的壳体安装在B电机安装座12-6的一侧板上，且B直流伺服电机12-1的输出轴穿过I通孔12-7。

B滑脂筒12-4的端盖安装在B电机安装座12-6的另一侧板上。

在本发明中，A直流伺服电机11-1在控制程序下进行往复拍动，电机转动经过减速器减速后输入到A联轴器11-3的一端，A联轴器11-3的另一端连接A驱动输出轴11-5，A联轴器11-3带动A驱动输出轴11-5往复拍动。A直流伺服电机11-1的尾端装有光电码盘，将测量得到电机转速信号反馈到控制板从而实现速度闭环控制；A直流伺服电机11-1的前端轴上装有主动轮11-2，从动轮与角度传感器11-10的输入轴连接，A直流伺服电机11-1往复转动时主动轮11-2通过皮带驱动从动轮11-9转动，从而将电机转动角度传递到角度传感器11-10的输入轴上，角度传感器11-10将电机转动的角度信号反馈到控制板从而实现位置闭环控制。

(十二)舵机驱动组件14

参见图1、图1B、图7、图7A～图7L所示，舵机驱动组件14包括有A升降控制组件14A、B升降控制组件14B、方向控制组件14C和舵机安装板14D。

A升降控制组件14A包括有A升降舵14a、A连接杆14A-1、A圆柱连接端14A-2、B圆柱连接端14A-3、A舵机舵盘14A-4、A舵机14A-5、A舵面轴14A-6、A平尾夹14A-7、A连接板14A-8、A聚四氟乙烯套14A-9。A连接杆14A-1的两端分别连接有A圆柱连接端14A-2、B圆柱连接端14A-3，A圆柱连接端14A-2连接在A舵机舵盘14A-4上，B圆柱连接端14A-3连接在A舵面轴14A-6的连接板14A-61上，A舵机舵盘14A-4安装在A舵机14A-5的输出轴上，A舵机14A-5安装在舵机安装板14D上，A舵面轴14A-6上从里向外套接有A聚四氟乙烯套14A-9、A连接板14A-8和A平尾夹14A-7，A连接板14A-8安装在B法兰盘7的A升降舵安装槽7-3内，A平尾夹14A-7与A升降舵14a连接。

A舵面轴14A-6上设有连接板14A-61、舵面轴A段14A-62和舵面轴B段14A-63；连接板14A-61设有在舵面轴A段14A-62的端部，舵面轴A段14A-62上套接有A四氟套14A-9，舵面轴B段14A-63穿过连接板14A-61上的通孔、A平尾夹14A-7上的N通孔14A-74后，通过螺钉穿过N通孔14A-74、长夹板14A-71上的螺纹孔，实现将A舵面轴14A-6与A平尾夹14A-7的连接。

A平尾夹14A-7上设有长夹板14A-71、短夹板14A-72、N通孔14A-74，长夹板14A-71与短夹板14A-72的接合处为N通孔14A-74；该N通孔14A-74用于A舵面轴14A-6穿过，且通过设在短夹板14A-72上的M通孔14A-73与长夹板14A-71上的螺纹孔配合，实现A平尾夹14A-7与A舵面轴14A-6的连接。

B升降控制组件14B包括有B升降舵14b、B连接杆14B-1、C圆柱连接端14B-2、D圆柱连接端14B-3、B舵机舵盘14B-4、B舵机14B-5、B舵面轴14B-6、B平尾夹14B-7、B连接板14B-8、B聚四氟乙烯套14B-9。B连接杆14B-1的两端分别连接有C圆柱连接端14B-2、D圆柱连接端14B-3，C圆柱连接端14B-2连接在B舵机舵盘14B-4上，D圆柱连接端14B-3连接在B舵面轴14B-6的连接板14B-61上，B舵机舵盘14B-4安装在B舵机14B-5的输出轴上，B舵机14B-5安装在舵机安装板14D上，B舵面轴14B-6上从里向外套接有B聚四氟乙烯套14B-9、B连接板14B-8和B平尾夹14B-7，B连接板14B-8安装在B法兰盘7的B升降舵安装槽7-3内，B平尾夹14B-7与B升降舵14b连接。

B舵面轴14B-6上设有连接板14B-61、舵面轴A段14B-62和舵面轴B段14B-63；连接板14B-61设有在舵面轴A段14B-62的端部，舵面轴A段14B-62上套接有B聚四氟乙烯套14B-9，舵面轴B段14B-63穿过连接板14B-61上的通孔、B平尾夹14B-7上的P通孔14B-74后，通过螺钉穿过P通孔14B-74、长夹板14B-71上的螺纹孔，实现将B舵面轴14B-6与B平尾夹14B-7的连接。

B平尾夹14B-7上设有长夹板14B-71、短夹板14B-72、P通孔14B-74，长夹板14B-71与短夹板14B-72的接合处为P通孔14B-74；该P通孔14B-74用于B舵面轴14B-6穿过，且通过设在短夹板14B-72上的O通孔14B-73与长夹板14B-71上的螺纹孔配合，实现B平尾夹14B-7与B舵面轴14B-6的连接。

方向控制组件14C包括有方向舵14c、C连接杆14C-1、E圆柱连接端14C-2、F圆柱连接端14C-3、C舵机舵盘14C-4、C舵机14C-5、C舵面轴14C-6、C平尾夹14C-7、C连接板14C-8、C四氟套14C-9。C连接杆14C-1的两端分别连接有E圆柱连接端14C-2、F圆柱连接端14C-3，E圆柱连接端14C-2连接在C舵机舵盘14C-4上，F圆柱连接端14C-3连接在C舵面轴14C-6的连接板14C-61上，C舵机舵盘14C-4安装在C舵机14C-5的输出轴上，C舵机14C-5安装在舵机安装板14D上，C舵面轴14C-6上从里向外套接有C四氟套14C-9、C连接板14C-8和C平尾夹14C-7，C连接板14C-8安装在B法兰盘7的C升降舵安装槽7-3内，C平尾夹14C-7与方向舵14c连接。

C舵面轴14C-6上设有连接板14C-61、舵面轴A段14C-62和舵面轴B段14C-63；连接板14C-61设有在舵面轴A段14C-62的端部，舵面轴A段14C-62上套接有C四氟套14C-9，舵面轴B段14C-63穿过连接板14C-61上的通孔、C平尾夹14C-7上的N通孔14C-74后，通过螺钉穿过N通孔14C-74、长夹板14C-71上的螺纹孔，实现将C舵面轴14C-6与C平尾夹14C-7的连接。

C平尾夹14C-7上设有长夹板14C-71、短夹板14C-72、N通孔14C-74，长夹板14C-71与短夹板14C-72的接合处为N通孔14C-74；该N通孔14C-74用于C舵面轴14C-6穿过，且通过设在短夹板14C-72上的M通孔14C-73与长夹板14C-71上的螺纹孔配合，实现C平尾夹14C-7与C舵面轴14C-6的连接。

舵机安装板14D用于将三个舵机安装在其上。

在本发明中，舵机驱动组件14的运动过程为：

在A舵机14A-5的驱动下，A连接杆14A-1的运动带动了A舵面轴14A-6运动，从而使得A升降舵14a转动来控制机器鱼的升降运动。

在B舵机14B-5的驱动下，B连接杆14B-1的运动带动了B舵面轴14B-6运动，从而使得B升降舵14b转动来控制机器鱼的升降运动。A舵机14A-5与B舵机14B-5保持同步运动。

在C舵机14C-5的驱动下，C连接杆14C-1的运动带动了C舵面轴14C-6运动，从而使得方向舵14c转动来控制机器鱼的方向(向左转、向右转)。

本发明的机器鱼在直线前进和上升下潜运动过程中，机器鱼的左翼组件1和右翼组件2(或称为左右两侧胸鳍)同步对称拍动，从而两侧产生的展向力互相抵消，不产生偏航力矩。两个直流伺服电机的同步驱动、周期性的改变电机的转速和方向，从而改变胸鳍的扑翼频率和幅度。当机器鱼直线前进时，左翼组件1和右翼组件2的拍动速度保持一致。

Claims (5)

1、一种仿牛鼻鲼的胸鳍推进式机器鱼，其特征在于：该机器鱼包括有左翼组件(1)、右翼组件(2)、头部罩(3)、尾部罩(4)、A升降舵(4a)、B升降舵(4b)、方向舵(4c)、机身壳体组件(5)、A法兰盘(6)、B法兰盘(7)、摄像机安装台(8)、安装板(9)、A电机驱动组件(11)、B电机驱动组件(12)、电池(13)和舵机驱动组件(14)；

A升降舵(4a)与B升降舵(4b)的结构相同；

左翼组件(1)与右翼组件(2)的结构相同，且左翼组件(1)与右翼组件(2)对称设置在机身壳体组件(5)的两侧；

A电机驱动组件(11)与B电机驱动组件(12)的结构相同，且A电机驱动组件(11)与B电机驱动组件(12)对称设置在电池(13)的两侧；

摄像机安装台(8)设置在头部罩(3)内；

安装板(9)、A电机驱动组件(11)、B电机驱动组件(12)、电池(13)和舵机驱动组件(14)设置在机身壳体组件(5)内；

左翼组件(1)由左翼(1-1)、左翼翼根(1-2)、左翼翼接头(1-3)和左翼压盖(1-4)构成；左翼压盖(1-4)连接在左翼翼接头(1-3)的前端，左翼翼接头(1-3)的后端上连接有左翼翼根(1-2)的前端，左翼翼根(1-2)的后端连接有左翼(1-1)；左翼组件(1)在A直流伺服电机的驱动下实现上下拍动；

右翼组件(2)由右翼(2-1)、右翼翼根(2-2)、右翼翼接头(2-3)和右翼压盖(2-4)构成；右翼压盖(2-4)连接在右翼翼接头(2-3)的前端，右翼翼接头(2-3)的后端上连接有右翼翼根(2-2)的前端，右翼翼根(2-2)的后端连接有右翼(2-1)；右翼组件(2)在B直流伺服电机的驱动下实现上下拍动；

头部罩(3)连接在A法兰盘(6)的前端连接盘(6-1)上；头部罩(3)内放置有摄像机安装台(8)，且摄像机安装台(8)安装在A法兰盘(6)的前端连接盘(6-1)的板面上；

尾部罩(4)连接在B法兰盘(7)上；

机身壳体组件(5)包括有机身壳体(5A)、右配重腔(55)、左配重腔(56)、前连接件(58)、后连接件(59)；右配重腔(55)内放置有右配重块；左配重腔(56)内放置有左配重块；机身壳体(5A)的前端(5C)安装有前连接件(58)；机身壳体(5A)的后端(5B)安装有后连接件(59)；机身壳体(5A)的底部沿纵向对称面安装有垂直安定面(57)；机身壳体(5A)为空腔结构，即设有A空腔(5D)，该A空腔(5D)内放置安装板(9)、A电机驱动组件(11)、B电机驱动组件(12)、电池(13)和舵机驱动组件(14)；

A法兰盘(6)上设有前连接盘(6-1)、后连接盘(6-2)、圆台(6-3)、支撑梁(6-4)、长槽(6-9)；支撑梁(6-4)置于前连接盘(6-1)与后连接盘(6-2)之间，支撑梁(6-4)的中心为空心长槽(6-9)；支撑梁(6-4)的两端分别为A间隙(6-10)和B间隙(6-11)；A间隙(6-10)中用于放置左翼组件(1)中的左翼翼接头和左翼压盖；B间隙(6-11)中用于放置右翼组件(2)中的右翼翼接头和右翼压盖；圆台(6-3)设在后连接盘(6-2)上，圆台(6-3)上以长槽(6-9)对称设有A圆形凹槽(6-5)和B圆形凹槽(6-7)；A圆形凹槽(6-5)的中心设有A通孔(6-6)，该A通孔(6-6)用于A电机驱动组件(11)中的减速器输出轴穿过；B圆形凹槽(6-7)中心设有B通孔(6-8)，该B通孔(6-8)用于B电机驱动组件(12)中的减速器输出轴穿过；后连接盘(6-2)的板面上设有用于安装摄像机安装台(8)的螺纹孔(6-12)；前连接盘(6-1)与头部罩(3)连接，后连接盘(6-2)与机身壳体组件(5)中的前连接件(58)连接；

B法兰盘(7)的底盘(7-1)与尾部罩(4)连接；底盘(7-1)上设有F通孔(7-10)，该F通孔(7-10)上安装有航空插头；B法兰盘(7)的空腔(7-6)内安装有舵机组件(14)；B法兰盘(7)的前端连接在后连接件(59)上；B法兰盘(7)的尾端环(7-2)上设有A升降舵安装槽(7-3)、B升降舵安装槽(7-4)和方向舵安装槽(7-5)，A升降舵安装槽(7-3)上设有C通孔(7-7)，B升降舵安装槽(7-4)上设有D通孔(7-8)，方向舵安装槽(7-5)上设有E通孔(7-9)；A升降舵安装槽(7-3)内安装有A升降舵的连接板；B升降舵安装槽(7-4)内安装有B升降舵的连接板；方向舵安装槽(7-5)内安装有方向舵的连接板；

摄像机安装台(8)的安装板(8-1)安装在A法兰盘(6)的前连接盘(6-1)上；

安装板(9)的底板(9-1)连接在机身壳体(5A)上；安装板(9)的L形板(9-2)的两侧分别安装有A电机驱动组件(11)和B电机驱动组件(12)，A电机驱动组件(11)与B电机驱动组件(12)之间是电池(13)，该电池(13)置于底板(9-1)与L形板(9-2)的开口中；

A电机组件(11)包括有A直流伺服电机(11-1)、A联轴器(11-3)、A滑脂筒(11-4)、A驱动输出轴(11-5)和A电机安装座(11-6)；A直流伺服电机(11-1)的输出轴上套接有A联轴器(11-3)的一端，A联轴器(11-3)的另一端上连接有A驱动输出轴(11-5)的一端，A驱动输出轴(11-5)上套接有A滑脂筒(11-4)；A驱动输出轴(11-5)的另一端穿过A法兰盘(6)上的A通孔(6-6)后连接在左翼组件(1)中的左翼压盖和左翼连接头形成的方孔内；A电机安装座(11-6)安装在安装板(9)的底板(9-1)上；A电机安装座(11-6)的一侧板上设有G通孔(11-7)，该G通孔(11-7)用于A直流伺服电机(11-1)的输出轴通过；A电机安装座(11-6)的另一侧板上设有H通孔(11-8)，该H通孔(11-8)用于A驱动输出轴(11-5)通过；A直流伺服电机(11-1)的壳体安装在A电机安装座(11-6)的一侧板上，且A直流伺服电机(11-1)的输出轴穿过G通孔(11-7)；A滑脂筒(11-4)的端盖安装在A电机安装座(11-6)的另一侧板上；

B电机组件(12)包括有B直流伺服电机(12-1)、B联轴器(12-3)、B滑脂筒(12-4)、B驱动输出轴(12-5)和B电机安装座(12-6)；B直流伺服电机(12-1)的输出轴上套接有B联轴器(12-3)的一端，B联轴器(12-3)的另一端上连接有B驱动输出轴(12-5)的一端，B驱动输出轴(12-5)上套接有B滑脂筒(12-4)；B驱动输出轴(12-5)的另一端穿过A法兰盘(6)上的B通孔(6-8)后连接在右翼组件(2)中的右翼压盖和右翼连接头形成的方孔内；B电机安装座(12-6)安装在安装板(9)的底板(9-1)上；B电机安装座(12-6)的一侧板上设有I通孔(12-7)，该I通孔(12-7)用于B直流伺服电机(12-1)的输出轴通过；B电机安装座(12-6)的另一侧板上设有J通孔(12-8)，该J通孔(12-8)用于B驱动输出轴(12-5)通过；B直流伺服电机(12-1)的壳体安装在B电机安装座(12-6)的一侧板上，且B直流伺服电机(12-1)的输出轴穿过I通孔(12-7)；B滑脂筒(12-4)的端盖安装在B电机安装座(12-6)的另一侧板上；

舵机驱动组件(14)包括有A升降控制组件(14A)、B升降控制组件(14B)、方向控制组件(14C)和舵机安装板(14D)；

A升降控制组件(14A)包括有A升降舵(14a)、A连接杆(14A-1)、A圆柱连接端(14A-2)、B圆柱连接端(14A-3)、A舵机舵盘(14A-4)、A舵机(14A-5)、A舵面轴(14A-6)、A平尾夹(14A-7)、A连接板(14A-8)、A聚四氟乙烯套(14A-9)；A连接杆(14A-1)的两端分别连接有A圆柱连接端(14A-2)、B圆柱连接端(14A-3)，A圆柱连接端(14A-2)连接在A舵机舵盘(14A-4)上，B圆柱连接端(14A-3)连接在A舵面轴(14A-6)的连接板(14A-61)上，A舵机舵盘(14A-4)安装在A舵机(14A-5)的输出轴上，A舵机(14A-5)安装在舵机安装板(14D)上，A舵面轴(14A-6)上从里向外套接有A聚四氟乙烯套(14A-9)、A连接板(14A-8)和A平尾夹(14A-7)，A连接板(14A-8)安装在B法兰盘(7)的A升降舵安装槽(7-3)内，A平尾夹(14A-7)与A升降舵(14a)连接；A舵面轴(14A-6)上设有连接板(14A-61)、舵面轴A段(14A-62)和舵面轴B段(14A-63)；连接板(14A-61)设有在舵面轴A段(14A-62)的端部，舵面轴A段(14A-62)上套接有A四氟套(14A-9)，舵面轴B段(14A-63)穿过连接板(14A-61)上的通孔、A平尾夹(14A-7)上的N通孔(14A-74)后，通过螺钉穿过N通孔(14A-74)、长夹板(14A-71)上的螺纹孔，实现将A舵面轴(14A-6)与A平尾夹(14A-7)的连接；A平尾夹(14A-7)上设有长夹板(14A-71)、短夹板(14A-72)、N通孔(14A-74)，长夹板(14A-71)与短夹板(14A-72)的接合处为N通孔(14A-74)；该N通孔(14A-74)用于A舵面轴(14A-6)穿过，且通过设在短夹板(14A-72)上的M通孔(14A-73)与长夹板(14A-71)上的螺纹孔配合，实现A平尾夹(14A-7)与A舵面轴(14A-6)的连接；

B升降控制组件(14B)包括有B升降舵(14b)、B连接杆(14B-1)、C圆柱连接端(14B-2)、D圆柱连接端(14B-3)、B舵机舵盘(14B-4)、B舵机(14B-5)、B舵面轴(14B-6)、B平尾夹(14B-7)、B连接板(14B-8)、B聚四氟乙烯套(14B-9)；B连接杆(14B-1)的两端分别连接有C圆柱连接端(14B-2)、D圆柱连接端(14B-3)，C圆柱连接端(14B-2)连接在B舵机舵盘(14B-4)上，D圆柱连接端(14B-3)连接在B舵面轴(14B-6)的连接板(14B-61)上，B舵机舵盘(14B-4)安装在B舵机(14B-5)的输出轴上，B舵机(14B-5)安装在舵机安装板(14D)上，B舵面轴(14B-6)上从里向外套接有B聚四氟乙烯套(14B-9)、B连接板(14B-8)和B平尾夹(14B-7)，B连接板(14B-8)安装在B法兰盘(7)的B升降舵安装槽(7-3)内，B平尾夹(14B-7)与B升降舵(14b)连接；B舵面轴(14B-6)上设有连接板(14B-61)、舵面轴A段(14B-62)和舵面轴B段(14B-63)；连接板(14B-61)设有在舵面轴A段(14B-62)的端部，舵面轴A段(14B-62)上套接有B聚四氟乙烯套(14B-9)，舵面轴B段(14B-63)穿过连接板(14B-61)上的通孔、B平尾夹(14B-7)上的P通孔(14B-74)后，通过螺钉穿过P通孔(14B-74)、长夹板(14B-71)上的螺纹孔，实现将B舵面轴(14B-6)与B平尾夹(14B-7)的连接；B平尾夹(14B-7)上设有长夹板(14B-71)、短夹板(14B-72)、P通孔(14B-74)，长夹板(14B-71)与短夹板(14B-72)的接合处为P通孔(14B-74)；该P通孔(14B-74)用于B舵面轴(14B-6)穿过，且通过设在短夹板(14B-72)上的O通孔(14B-73)与长夹板(14B-71)上的螺纹孔配合，实现B平尾夹(14B-7)与B舵面轴(14B-6)的连接；

方向控制组件(14C)包括有方向舵(14c)、C连接杆(14C-1)、E圆柱连接端(14C-2)、F圆柱连接端(14C-3)、C舵机舵盘(14C-4)、C舵机(14C-5)、C舵面轴(14C-6)、C平尾夹(14C-7)、C连接板(14C-8)、C四氟套(14C-9)；C连接杆(14C-1)的两端分别连接有E圆柱连接端(14C-2)、F圆柱连接端(14C-3)，E圆柱连接端(14C-2)连接在C舵机舵盘(14C-4)上，F圆柱连接端(14C-3)连接在C舵面轴(14C-6)的连接板(14C-61)上，C舵机舵盘(14C-4)安装在C舵机(14C-5)的输出轴上，C舵机(14C-5)安装在舵机安装板(14D)上，C舵面轴(14C-6)上从里向外套接有C四氟套(14C-9)、C连接板(14C-8)和C平尾夹(14C-7)，C连接板(14C-8)安装在B法兰盘(7)的C升降舵安装槽(7-3)内，C平尾夹(14C-7)与方向舵(14c)连接；C舵面轴(14C-6)上设有连接板(14C-61)、舵面轴A段(14C-62)和舵面轴B段(14C-63)；连接板(14C-61)设有在舵面轴A段(14C-62)的端部，舵面轴A段(14C-62)上套接有C四氟套(14C-9)，舵面轴B段(14C-63)穿过连接板(14C-61)上的通孔、C平尾夹(14C-7)上的N通孔(14C-74)后，通过螺钉穿过N通孔(14C-74)；C平尾夹(14C-7)上设有长夹板(14C-71)、短夹板(14C-72)、N通孔(14C-74)，长夹板(14C-71)与短夹板(14C-72)的接合处为N通孔(14C-74)；该N通孔(14C-74)用于C舵面轴(14C-6)穿过，且通过设在短夹板(14C-72)上的M通孔(14C-73)与长夹板(14C-71)上的螺纹孔配合，实现C平尾夹(14C-7)与C舵面轴(14C-6)的连接。

2、根据权利要求1所述的仿牛鼻鲼的胸鳍推进式机器鱼，其特征在于：左翼(1-1)和右翼(2-1)采用硅橡胶制作成厚度为0.5mm～2mm的薄板。

3、根据权利要求1所述的仿牛鼻鲼的胸鳍推进式机器鱼，其特征在于：左翼翼根(1-2)和右翼翼根(2-2)采用铝基合金、镍基合金或者钛基合金制作。

4、根据权利要求1所述的仿牛鼻鲼的胸鳍推进式机器鱼，其特征在于：左翼压盖(1-4)、右翼压盖(2-4)、左翼翼接头(1-3)和右翼翼接头(2-3)为不锈钢材料。

5、根据权利要求1所述的仿牛鼻鲼的胸鳍推进式机器鱼，其特征在于：头部罩(3)为透明材料加工。

Images