CN105799875B - 一种仿生智能机器鱼的鱼头机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿生智能机器鱼的鱼头机构，包括仿生物鱼的流线型鱼头壳体，所述鱼头壳体内部设置有控制模块和充电电池，充电电池与控制模块之间电连接；鱼头壳体下部设置有无线充电模块的接收端机构，无线充电模块的接收端机构与充电电池之间电连接，接收端机构包括电量检测模块、接收线圈、无线充电接收模块和和接收端防水外壳。通过设置无线充电模块，从而替代了仿生机器鱼的传统充电模式，达到全水下作业的目的，避免了定时将仿生机器鱼打捞充电的麻烦。

Description

一种仿生智能机器鱼的鱼头机构

技术领域

本申请属于机器鱼技术领域，具体涉及一种仿生智能机器鱼的鱼头机构。

背景技术

在自然界中，鱼类进化出了卓越的游泳技巧。较普通的水下推进器而言，它具有推进效率高、机动性能好、丰富的感官等优点。基于这些优点人们过仿生机器鱼的研究也越来越多，仿生机器鱼的功能也越来越完善，仿生机器鱼的应用领域涵盖了科学、教育和娱乐等领域。

目前已经研究出的仿生机器鱼，很多都是利用电池进行供电，例如专利号为200610164981.9，发明名称为一种模块化仿生机器鱼，该机器鱼的鱼头模块上部通过防水密封胶安装了防水电源开关、天线和充电插头，通过充电插头与外部电源连接对机器鱼的电池进行充电。利用电池供电存在以下弊端：（1）、必须人为对机器鱼进行实时电量检测，当机器鱼电量不足时，及时对其进行回收、充电。这样则不仅要耗费大量的人力和财力，还存在一定的风险，如果因为操作人员的疏忽没有及时对电量耗尽的机器人进行回收，可能导致机器人损失严重或失联；（2）、大多数机器鱼的电池充电接头外露，外露的充电接头随着使用次数的增加，漏水的可能性增大，一旦防水接头漏水将导致机器人内部电路短路。

发明内容

本发明提供了一种仿生智能机器鱼的鱼头机构，解决现有技术中需要不断对机器鱼进行收回充电的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种仿生智能机器鱼的鱼头机构，包括仿生物鱼的流线型鱼头壳体，所述鱼头壳体内部设置有控制模块和充电电池，充电电池与控制模块之间电连接，且控制模块采用密封胶进行浇筑。

为了避免经常打捞仿生机器鱼对其充电的麻烦，所述鱼头壳体下部固定设置有无线充电模块的接收端机构，无线充电模块的接收端机构与充电电池之间电连接。接收端机构包括电量检测模块、接收线圈、无线充电接收模块和和接收端防水外壳，所述接收端防水外壳固定在鱼头的下部，接收线圈密封固定于接收端防水外壳下端，电量检测模块和无线充电接收模块密封设置于接收端防水外壳内，所述电量检测模块、接收线圈分别与无线充电接收模块之间电连接。电量检测模块用于实时检测充电电池的电量，当电量低于10%时，无线充电模块开始工作对充电电池充电。

所述无线充电模块不仅包括接收端机构，还包括固定设置在水中的发射端机构，发射端机构包括充电线圈、防水充电底座、定位模块、无线充电模块，防水充电底座固定设置在水下基桩上，充电线圈密封固定在防水充电底座的上端，定位模块和无线充电模块密封固定在防水充电底座的内腔中，充电线圈和定位模块分别与无线充电模块之间电连接，无线充电模块通过导线与外部电源连接。定位模块用于向外发送出本无线充电模块发射端机构的位置信号，当需要进行无线充电时，接收端机构的无线充电接收模块接收到该信号，准确判断出发射端机构的位置，便于快速游到该处并充电。

为了使得仿生机器鱼更加形象、逼真，所述仿生机器鱼的鱼头壳体上设置有鱼嘴、鱼眼一、鱼眼二。其中，鱼嘴中设置有舵机，舵机的输出轴与鱼嘴的下颌固定连接，舵机与控制模块之间电连接，根据控制模块发出的指令，鱼嘴能够逼真的一系列完成张合动作。鱼嘴上颌处设置有电源总开关。所述鱼眼一、鱼眼二分别包括液晶显示屏和扣设在显示屏上的半球形透镜，液晶显示屏与控制模块之间电连接。液晶显示屏用于显示仿生机器鱼的一些状态参数，比如电池电量、水的压力值以及出现故障时的故障代码，方便操作者及时了解仿生机器鱼的当前状况。

为了保证仿生机器鱼能及时感知到周围的障碍物并采取避障措施，所述鱼头壳体上还设置有第一红外传感器、第二红外传感器和第三红外传感器，所述第一红外传感器、第二红外传感器分别设置在鱼头的两侧，第三红外传感器设置在鱼头的下部，第一红外传感器、第二红外传感器和第三红外传感器分别与控制模块之间电连接。所述第一红外传感器、第二红外传感器和第三红外传感器包括接收模块和发射模块。

为了能实时检测到仿生机器鱼所处的深度，在仿生机器鱼的鱼头的下部设置有压力传感器，且与控制模块之间电连接，压力传感器将检测到值送给控制模块，经控制模块的运算将压力值转换成水的深度值。

为了防止渗水、漏水，分别采用密封胶对控制模块、发射端机构和接收端机构进行防水浇筑密封。

为了使仿生机器鱼更接近于真实的鱼体，增加观赏性和趣味性，所述鱼头壳体采用3D打印一次成型。

本发明采用上述技术方案具有如下明显的技术效果：

1、一种仿生智能机器鱼的鱼头机构，通过设置无线充电模块，从而替代了仿生机器鱼的传统充电模式，达到全水下作业的目的，避免了定时将仿生机器鱼打捞充电的麻烦。

2、一种仿生智能机器鱼的鱼头机构，提供了一种基于3D打印技术的仿生机器鱼的鱼头外壳，从而使仿生机器鱼更接近于真实的鱼体，增加观赏性和趣味性。

3、一种仿生智能机器鱼的鱼头机构，通过设置三个红外距离传感器，保证仿生机器鱼能及时感知到周围的障碍物并采取避障措施；通过设置压力传感器能及时获知仿生智能机器鱼所处的深度，达到智能控制的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1显示了本发明仿生智能机器鱼的结构示意图；

图2显示了本发明仿生智能机器鱼的鱼头结构示意图；

图3为图2的剖视图；

图4显示了本发明仿生智能机器鱼控制系统的无线充电模块的接收端机构示意图；

图5显示了本发明仿生智能机器鱼控制系统的无线充电模块的发射端机构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本申请实施例对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-3所示，一种仿生智能机器鱼的鱼头机构，包括仿生物鱼的流线型鱼头壳体1，所述鱼头壳体1内部设置有控制模块11和充电电池12，充电电池12与控制模块11之间电连接，且控制模块11采用密封胶进行浇筑。

如图4所示，为了避免经常打捞仿生机器鱼对其充电的麻烦，所述鱼头壳体1下部固定设置有无线充电模块的接收端机构13，无线充电模块的接收端机构13与充电电池12之间电连接。接收端机构13包括电量检测模块131、接收线圈132、无线充电接收模块133和和接收端防水外壳134，所述接收端防水外壳134固定在鱼头的下部，接收线圈132密封固定于接收端防水外壳134的下端，电量检测模块131和无线充电接收模块133密封设置于接收端防水外壳134内，所述电量检测模块131、接收线圈132分别与无线充电接收模块133之间电连接。电量检测模块131用于实时检测充电电池12的电量，当电量低于10%时，无线充电模块开始工作对充电电池12充电。

如图5所示，所述无线充电模块不仅包括接收端机构13，还包括固定设置在水中的发射端机构14，发射端机构14包括充电线圈141、防水充电底座142、定位模块143、无线充电模块144，防水充电底座142固定设置在水下基桩上，充电线圈141密封固定在防水充电底座142的上端，定位模块143和无线充电模块144密封固定在防水充电底座142的内腔中，充电线圈141和定位模块143分别与无线充电模块144之间电连接，无线充电模块144通过导线与外部电源连接。定位模块143用于向外发送无线充电模块发射端机构14的位置信号，当需要进行无线充电时，接收端机构13的无线充电接收模块133接收到该信号，准确判断出发射端机构14的位置，便于快速游到该处并给充电电池12充电。

仿生智能机器鱼无线充电装置工作过程如下：充满电的仿生智能机器鱼在水下作业，安装在仿生智能机器鱼鱼头下部的接收端机构13中的电量检测模块131能够实时的检测仿生智能机器鱼充电电池12当前的电量。当检测到充电电池12当前电量低于10%时，向仿生智能机器鱼的控制模块11发出信号，则仿生智能机器鱼停止作业进入返航状态。而发射端机构14的定位模块143每隔一段时间便会发射出自身的位置坐标，仿生智能机器鱼通过接收该定位信号，预判充无线充电模块发射端机构14的位置并向其靠近。仿生智能机器鱼的控制模块11每接收一次信号就进行一次调整，最后到达无线充电模块发射端机构14的位置，接收端机构13的接收线圈132与发射端机构14的充电线圈141贴合在一起，其间隙在5mm之内，此时仿生智能机器鱼充电电池12进入充电状态 。当电池充满电后，电量检测装131置再次给出信号，激活仿生智能机器鱼再次进入工作状态。

如图3所示，为了使得仿生智能机器鱼更加形象、逼真，所述仿生机器鱼的鱼头壳体1上设置有鱼嘴15、鱼眼一161、鱼眼二162。其中，鱼嘴15中设置有舵机151，舵机151的输出轴与鱼嘴15的下颌固定连接，舵机151与控制模块11之间电连接，根据控制模块11发出的指令，鱼嘴15能够逼真的完成一系列张合动作。鱼嘴15上颌处设置有电源总开关17。所述鱼眼一161、鱼眼二162分别包括液晶显示屏和扣设在显示屏上的半球形透镜，液晶显示屏与控制模块11之间电连接。液晶显示屏用于显示仿生机器鱼的一些状态参数，比如电池电量、水的压力值以及出现故障时的故障代码，方便操作者及时了解仿生机器鱼的当前状况。

为了保证仿生机器鱼能及时感知到周围的障碍物并采取避障措施，所述鱼头壳体1上还设置有第一红外传感器181、第二红外传感器182和第三红外传感器183，所述第一红外传感器181、第二红外传感器182分别设置在鱼头的两侧，第三红外传感器183设置在鱼头的下部，第一红外传感器181、第二红外传感器182和第三红外传感器183分别与控制模块11之间电连接。所述第一红外传感器181、第二红外传感器182和第三红外传感器183包括接收模块和发射模块。

为了能实时检测到仿生机器鱼所处的深度，在仿生机器鱼的鱼头的下部设置有压力传感器19，且与控制模块11之间电连接，压力传感器19将检测到值送给控制模块11，经控制模块11的运算将压力值转换成水的深度值，根据深度之控制仿生机器鱼的上浮或下沉。

为了防止渗水、漏水，分别采用密封胶对控制模块11、发射端机构13和接收端机构14进行防水浇筑密封。

为了使仿生机器鱼更接近于真实的鱼体，增加观赏性和趣味性，所述鱼头壳体1采用3D打印一次成型。

本发明中未做特别说明的均为现有技术或者通过现有技术即可实现，而且本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。

Claims (3)

1.一种仿生智能机器鱼的鱼头机构，其特征在于，包括仿生物鱼的流线型鱼头壳体，

所述鱼头壳体内部设置有控制模块和充电电池，充电电池与控制模块之间电连接；

所述鱼头壳体下部设置有无线充电模块的接收端机构，无线充电模块的接收端机构与充电电池之间电连接，接收端机构包括电量检测模块、接收线圈、无线充电接收模块和接收端防水外壳，所述接收端防水外壳固定在鱼头的下部，接收线圈密封固定于接收端防水外壳下端，电量检测模块和无线充电接收模块密封设置于接收端防水外壳内，所述电量检测模块、接收线圈分别与无线充电接收模块之间电连接；

所述无线充电模块还包括固定设置在水中的发射端机构，发射端机构包括充电线圈、防水充电底座、定位模块、无线充电模块，防水充电底座固定设置在水下基桩上，充电线圈密封固定在防水充电底座的上端，定位模块和无线充电模块密封固定在防水充电底座的内腔中，充电线圈和定位模块分别与无线充电模块之间电连接，无线充电模块通过导线与外部电源连接；

电量检测模块实时的检测仿生智能机器鱼充电电池的电量，当检测到充电电池电量低于10%时，向仿生智能机器鱼的控制模块发出信号，则仿生智能机器鱼停止作业进入返航状态，发射端机构的定位模块实时向外发送无线充电模块发射端机构的位置信号，仿生智能机器鱼通过接收该位置信号，预判充无线充电模块发射端机构的位置并向其靠近；控制模块每接收一次信号就进行一次调整，最后到达无线充电模块发射端机构的位置，接收端机构的接收线圈与发射端机构的充电线圈贴合在一起，其间隙在5mm之内，此时仿生智能机器鱼充电电池进入充电状态；当电池充满电后，电量检测装置再次给出信号，激活仿生智能机器鱼再次进入工作状态；

所述鱼头壳体上还设置有第一红外传感器、第二红外传感器和第三红外传感器和压力传感器，所述压力传感器设置在鱼头的下部，且与控制模块之间电连接，压力传感器将检测值传送给控制模块，经控制模块的运算将压力值转换成水的深度值；

所述第一红外传感器、第二红外传感器分别设置在鱼头的两侧，第三红外传感器设置在鱼头的下部，第一红外传感器、第二红外传感器和第三红外传感器分别与控制模块之间电连接。

2.根据权利要求1所述的仿生智能机器鱼的鱼头机构，其特征在于，所述鱼头壳体上设置有鱼嘴、鱼眼一、鱼眼二；所述鱼嘴中设置有舵机，舵机的输出轴与鱼嘴的下颌固定连接，舵机与控制模块之间电连接，鱼嘴的上颌设置有电源总开关；所述鱼眼一、鱼眼二分别包括液晶显示屏和扣设在显示屏上的半球形透镜，液晶显示屏与控制模块之间电连接。

3.根据权利要求1所述的仿生智能机器鱼的鱼头机构，其特征在于，所述第一红外传感器、第二红外传感器和第三红外传感器均包括接收模块和发射模块。