CN106184674A - 仿生机器鱼 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿生机器鱼，包括躯干骨架及设置在躯干骨架上的鱼鳍，鱼鳍包括鱼鳍骨架、与鱼鳍骨架连接的鳍部支架及鳍部摆动装置，鳍部摆动装置包括鳍部摆动电机、鳍部转盘及鳍部曲柄，鳍部摆动电机设置在鳍部电机盒内并且鳍部摆动电机的转轴部穿出鳍部电机盒，鳍部转盘套设在鳍部摆动电机的转轴部上，鳍部曲柄的两端分别与鳍部转盘及鳍部支架枢转连接，鳍部支架与鳍部电机盒枢转连接；鱼鳍上安装有位置探测装置，位置探测装置包括鳍部霍尔传感器及鳍部磁铁，鳍部磁铁设置在鳍部电机盒上，鳍部霍尔传感器设置在鳍部支架，在鳍部支架位于初始位置时，鳍部磁铁与鳍部霍尔传感器对齐，仿生机器鱼的控制系统可控制鳍部摆动电机停止作动。

Description

仿生机器鱼

技术领域

本发明属于仿生机器人技术领域，具体涉及一种仿生机器鱼。

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的广泛关注。美国麻绳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，镀在仿生机器鱼鱼鳍的金属薄片上，通过外加电场实现人造肌运动，产生类似鳗鱼的游动方法。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推进的机器海豚。Kato等研究了对鱼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型机器人。在国内，哈尔滨工程工程大学开展了仿生机器张宇的研究工作。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研制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。

然而，目前国内外仿生机器鱼鳍结构复杂，制造成本高并且不能对鱼鳍定位。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于解决上述技术问题的仿生机器鱼。

本发明实施例提供一种仿生机器鱼，包括鱼头及与鱼头连接的鱼身，所述鱼身包括与鱼头连接的躯干骨架、与所述躯干骨架连接的尾部骨架及设置在躯干骨架上的鱼鳍，所述鱼鳍包括鱼鳍骨架及与鱼鳍骨架连接的鳍部支架，所述鱼鳍还包括用于驱动鱼鳍骨架摆动的鳍部摆动装置，鳍部摆动装置包括鳍部摆动电机、鳍部转盘及鳍部曲柄，其中，鳍部摆动电机设置在鳍部电机盒内并且鳍部摆动电机的转轴部穿出鳍部电机盒，所述鳍部转盘套设在鳍部摆动电机的转轴部上，所述鳍部曲柄的两端分别与鳍部转盘及鳍部支架枢转连接，鳍部支架与鳍部电机盒枢转连接；所述鱼鳍上还安装有鱼鳍位置探测装置，所述鱼鳍位置探测装置包括鳍部霍尔传感器及鳍部磁铁，鳍部磁铁设置在鳍部电机盒上，鳍部霍尔传感器设置在鳍部支架，在鳍部支架位于初始位置时，鳍部磁铁与鳍部霍尔传感器对齐，鳍部霍尔传感器产生鳍部位于初始位置信号并传送至仿生机器鱼的控制系统，控制系统可控制鳍部摆动电机停止作动。

进一步地，鳍部支架的中部位置通过连接轴与鳍部电机盒的前端面枢转连接。

进一步地，同一对鱼鳍中的两个鳍部摆动电机安装在同一个鳍部电机盒内，鳍部电机盒固定在躯干骨架内。

进一步地，所述鳍部电机盒的前部设置盖板，鳍部电机盒的盖板上设有供两个鳍部摆动电机的转轴部穿设的穿孔，连接轴设置在盖板上，鳍部磁铁设置在盖板。

进一步地，鱼鳍骨架包括骨架基板及间隔地设置骨架基板上的多个相互铰接的柔性关节，骨架基板的长度延伸方向与鱼身的长度延伸方向垂直，柔性关节的长度延伸方向与鱼身的长度延伸方向平行。

进一步地，每个柔性关节的一端均与骨架基板固定并且沿着鱼身的长度延伸方向设置。

进一步地，每个柔能性关节包括多个片状的子关节，相邻连两个子关节通过连接转轴连接，连接转轴上套设有一个扭簧，每个扭簧的两端分别抵住两个子关节。。

由于上述技术方案的应用，本发明具有以下有益效果：

本发明的仿生机器鱼的鱼鳍结构简单并且通过设置鱼鳍位置探测装置可以对鱼鳍的位置进行的定位，且具有逼真的仿生效果并方便控制。

附图说明

图1为本发明较佳实施例所提供仿生机器鱼的立体结构示意图。

图2为图1的平面结构示意图。

图3为图1中的鱼头的分解示意图。

图4为图1中的鱼头的剖视示意图。

图5为图1中的鱼身的局部分解示意图，具体为鱼躯干前部与鱼颈的分解示意图。

图6为图1中的鱼身的局部分解示意图，具体为鱼躯干后与鱼尾部的分解示意图。

图7为图1中的鱼身摆动装置的示意图。

图8-10为图1中的鱼身摆动装置驱动鱼身的躯干骨架摆动的示意图。

图11为图1中的鳍部的示意图。

图12为图11中的柔性关节的示意图。

图13为图11中的电机盒的示意图。

图14为本发明仿生机器鱼的上浮下潜机构的示意图。

图15为本发明仿生机器鱼的控制系统的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明较佳实施例提供的仿生机器鱼可以逼真的模拟出鱼类的头部上浮与下潜，同时还可以逼真地模拟出鱼类的嘴部张合。

请结合参照图1、图2、图14与图15，本发明的仿生机器鱼，包括鱼头1、鱼身3、上浮下潜机构6及控制系统7。首先为了便于对该机器仿生机器鱼进行描述，首先建立指教坐标系，定义X、Y、Z方向分别为第一方向、第二方向及第三方向，第一方向水平方向并且为鱼前行方向，第二方向为水平方向其与第一方向垂直，第三方向为竖直，鱼沿着第三方向上升与下潜。

具体地请参照图3与图4，在本实施例中，所述鱼头1包括上颌11、下颌12及张合机构13，上颌11通过张合机构13与下颌12连接，并且张合机构13用于驱动下颌12相对于上颌11进行张合运动，以呈现该仿生机器鱼中嘴巴部位的张开及闭合。在本实施例中，所述张合机构13设置在上颌11与下颌12靠近鱼身3的一端，以便于仿生机器鱼的嘴巴部位的张开及闭合。

在本实施例中，所述张合机构13包括张合电机14、第一齿轮15及第二齿轮16，张合电机14与上颌11固接，第一齿轮15与张合电机14的转轴连接，第二齿轮16与第一齿轮15啮合，并且第二齿轮16与下颌12固接且与上颌11铰接。这样该张合机构13在工作时，张合电机14通过第一齿轮15带动第二齿轮16绕第二齿轮16与上颌11的铰接点进行转动，使得第二齿轮16带动下颌12进行绕第二齿轮16与上颌11的铰接点进行转动，进而实现了该下颌12相对于上颌11进行张合运动。需要说明的是，第一齿轮15为圆形齿轮，第二齿轮16为扇形齿轮。

具体地，当张合电机14顺时针驱动第一齿轮15转动时，所述第二齿轮16在第一齿轮15的传动下做逆时针转动，第二齿轮16带动下颌12做相对于上颌11张开的运动；反之，第二齿轮16带动下颌12做相对于上颌11闭合的运动。进一步地，第二齿轮16位于第一齿轮15的后方，以便于逼真地模拟出鱼类的嘴部张合，需要说明的是，第二齿轮16位于第一齿轮15的后方指的是，相对于第一齿轮15而言，第二齿轮16更靠近鱼身。优选地，第二齿轮16的直径大于第一齿轮15的直径，以便于控制鱼嘴的张合度。在本实施例中，枢轴171与第二齿轮16的圆心铰接，并且第二齿轮16的圆心相对于第二齿轮16的齿部更靠近鱼身3，以保证逼真地模拟出鱼类的嘴部张合的同时实现鱼嘴的快速张合。

在本实施例中，所述张合机构13还包括固定架17，所述固定架17设置在所述上颌11与下颌12之间并与上颌11固接，所述固定架17包括纵向设置的第一固定板170，在水平方向上，第一固定板170沿着第一方向延伸，张合电机14设置在固定架17上，并且张合电机14的转轴垂直穿出第一固定板170后与第一齿轮15连接。第一固定板170上设有枢轴171，第二齿轮16通过枢轴171与第一固定板170枢转的连接，使得第二齿轮16与下颌12固接且与上颌11铰接，以此保证上颌11通过张合机构13与下颌12铰接的同时，张合机构13还可以驱动下颌12与上颌11进行张合运动。

在本实施例中，固定架17还包括横向设置的第二固定板172，第一固定板170与第二固定板172垂直连接，第二固定板172通过螺钉等固定件与上颌11固接，并且张合电机14的主体固定在第二固定板172上，即张合电机14通过第二固定板172与上颌11固接。设置第二固定板172可以保证固定架17能够通过螺钉等固定件与上颌11紧固在一起，增强仿生机器鱼的结构强度。

在本实施例中，固定架17还包括纵向设置第三固定板173，第三固定板173与第二固定板172及第一固定板170均垂直连接，第三固定板173的内侧面上设有与枢轴171连接的防脱片174，以保护第二齿轮16不会从枢轴171上脱离。

在本实施例中，所述张合机构13还包括固接板18，固接板18与下颌12固接，固接板18与第二齿轮16固接，即第二齿轮16通过固接板18与下颌12固接。其中，所述固接板18与第二齿轮16之间可以通过铆钉、点焊、钎焊的方式进行连接固定。进一步地，固接板18呈舌头状，以保证逼真模拟鱼类的头部。进一步地，固接板18与枢轴171铰接，以增强仿生机器鱼的结构强度同时便于下颌12相对于上颌11做张合运动。

在本实施例中，第一固定板170还设置有限位轴175，限位轴175位于第二齿轮16与枢轴171的下方或后下方，以在下颌12向下转动时，限位轴175与固接板18抵靠，限定下颌12的最大转动幅度，即限定鱼嘴的最大张开度。在本实施例中，限位轴175位于第二齿轮16与枢轴171的后下方。

请继续结合参照图3和图4，在本实施例中，所述上颌11上对称地开设有两个鱼眼安装孔110，并在每个鱼眼安装孔110上分别设置一个鱼眼19，为了呈现该仿生机器鱼模拟鱼类中鱼眼转动的观赏效果，本实施例的鱼头还包括设置于上颌11与下颌12之间用于驱动鱼眼19在上颌11的鱼眼安装孔110里进行转动的眼部驱动机构2。在本实施例中，所述眼部驱动机构2可以驱动鱼眼19在上颌11的鱼眼安装孔110里进行同步转动。

具体地，所述眼部驱动机构2包括眼部驱动电机21，曲柄摇杆机构22和平行四边形机构23，所述眼部驱动电机21装配在上颌11上，具体地，眼部驱动电机21安装在第二固定板172上，换句话说，也就是眼部驱动电机21通过第二固定板172装配在上颌11上。眼部驱动电机21通过曲柄摇杆机构22与平行四边形机构23连接，平行四边形机构23与鱼眼19连接，眼部驱动电机21通过曲柄摇杆机构22带动平行四边形机构23转动进而驱动鱼眼19在上颌11的鱼眼安装孔110内进行转动。

其中，所述曲柄摇杆机构22包括套设在眼部驱动电机21的转轴部上的眼部转盘220，以铰接方式固定在眼部转盘220盘面上的眼部曲柄221，其中所述眼部曲柄221的另一端自眼部转盘220向外延伸，并与平行四边形机构23进行铰接连接，以驱动平行四边形机构23进行转动作业。亦即，眼部驱动电机21在工作时，可以通过该曲柄摇杆机构22来驱动平行四边形机构23进行转动作业。

所述平行四边形机构23包括与曲柄摇杆机构22中的眼部曲柄221进行铰接连接的第一连杆230、以铰接方式连接在第一连杆230两侧端部的第二连杆231，及将鱼眼19分别装配在上颌11中鱼眼安装孔110上的两个鱼眼托盘232，以及分别用于连接鱼眼托盘232与第二连杆231的两根竖杆233。其中，第一连杆230与第二连杆231均水平设置，并且第一连杆230长度延伸方向与两个鱼眼19连线方向平行，第二连杆231相对于第一连杆230垂直。进一步地，所述竖杆233的一端固定在第二连杆231远离第一连杆230的一侧端部，另一端以垂直的方式固定在鱼眼托盘232上，这样该鱼眼托盘232在使用可随第二连杆231做相对于第一连杆230的转动，进而驱动对应固定在鱼眼托盘232上的鱼眼19进行转动作业。在本实施例中，所述鱼眼19与鱼眼托盘232之间是通过连接销26进行固定连接，具体地，所述鱼眼19上开设有第一销孔190，所述鱼眼托盘232上开设有第二销孔235，所述连接销26的两端分别插设在鱼眼19的第一销孔190与鱼眼托盘232的第二销孔235并固定连接。可以理解的是，本发明的仿生机器鱼其鱼眼通过眼部驱动机构2驱动曲柄摇杆机构22带平行四边形机构23转动继而带动鱼眼19转动，具有逼真的鱼眼仿生效果且结构简单。

请结合参照图1、图2、图5与图6，在本实施例中，鱼身3包括躯干骨架30及与躯干骨架30连接的尾部骨架40。

躯干骨架30包括多个彼此铰接在一起以形成躯干骨架30的躯干关节31。躯干关节31呈U形，包括呈片状且横向设置的第一部310，位于第一部310下方且呈片状的第二部311，以及两端分别与第一部310及第二部311垂直连接的连接部312。其中，相邻的两个躯干关节31的两个第一部310上下叠置且通过竖向设置的销轴铰接，相邻的两个躯干关节31的两个第二部311上下叠置且通过竖向设置的销轴铰接。

具体地，在本实施例中，连接部312在邻近第一部310的端部开设有过口313，相邻两个躯干关节31的其中一个躯干关节31中的第一部310插入另一躯干关节31的连接部312上的过口313内且两个第一部310相抵靠并通过竖向设置的销轴铰接，两个相邻的躯干关节31的两个第二部311上下分布并相互接触且通过竖向设置的销轴铰接，这样就实现了两个躯干关节31之间的铰接连接，并且两个躯干关节31以它们之间的销轴为转轴左右摆动。

在本实施例中，鱼身3还包括与鱼头1固接且与躯干骨架30的位于最前部的躯干关节31铰接的鱼颈骨架32。具体地，鱼颈骨架32呈U形，包括横向设置的第一安装板320、位于第一安装板320下方的第二安装板321及两端分别与第一安装板320与第二安装板321垂直连接固定片322。具体地，在本实施例中，固定片322与鱼头1固定连接。在本实施例，固定片322例如通过螺钉销钉等与第三固定板173固定连接，从而使得鱼身3与鱼头1连接。其中，鱼颈骨架32用于安装控制鱼头上升与下潜的储排水罐见下详述。

在本实施例中，第一安装板320与第二安装板321的自由端均分别延伸出一铰接片323，第一安装板320的铰接片323插入位于前端的躯干关节31的过口313内并与第一部310抵靠并通过竖向设置的销轴铰接，第二安装板321上的铰接片323与第二部311抵靠并且通过销轴铰接，进而实现了躯干关节31与鱼颈骨架32之间的枢转连接，躯干骨架30相对于鱼颈骨架32以它们之间的销轴为转轴左右摆。

在本实施例中，尾部骨架40与躯干骨架30枢转连接，包括多个彼此铰接在一起以形成鱼尾部的尾部关节41，尾部关节41包括横向设置的第一连接片410，位于第一连接片410下方的第二连接片412，以及两端分别与第一连接片410及第二连接片412的第三连接片413。所述第三连接片413在邻近第一连接片410的端部开设有穿口414。相邻两个尾部关节41的其中一个尾部关节41中的第一连接片410插入另一尾部关节41的第三连接片413上的穿口414内且两个第一连接片410相抵靠并通过竖向设置的销轴铰接，两个相邻尾部关节41的两个第二连接片412上下分布并相互接触且通过竖向设置的销轴铰接，这样就实现了两个尾部关节41之间的铰接连接，并且两个尾部关节41以它们之间的销轴为转轴左右摆。

尾部骨架40中的位于最前端的尾部关节41与躯干骨架30的躯干关节31铰接。可以理解的是，尾部骨架40的尾部关节41与躯干骨架30的躯干关节31的结构基本相同，只是鱼的尾部与躯干部大小不同，因此为了逼真模拟出鱼类的形态，尾部关节41的尺寸比躯干关节31的尺寸小，进一步地，与躯干关节31铰接的尾部关节41为过渡关节，作为过渡关节的尾部关节41的第二连接片412倾斜向下延伸形成有斜向连接片415及自该斜向连接片415的自由端延伸出且与躯干关节31的第二部311的底端铰接的横向连接片416，以在尾部骨架40与躯干骨架30连接时，实现两个骨架尺寸差之间的变化，进而逼真模仿出鱼类的形态。

请集合参照图1、图2与图7，在本实施例中，鱼身3还包括鱼身摆动装置33。鱼身摆动装置33分成用于驱动尾部骨架40摆动的尾部摆动装置及用于驱动躯干骨架30摆动的躯干摆动装置。每个鱼身摆动装置33包括鱼身摆动电机34、绕线轮35及缠绕在绕线轮35上的拉绳36其中所述绕线轮35套设在鱼身摆动电机34的转轴部上，所述拉绳36的两端自绕线轮35向外伸出。躯干摆动装置的鱼身摆动电机34安装在躯干骨架30的躯干关节31内并具体位于第一部310与第二部311之间，驱动躯干骨架30摆动的鱼身摆动电机34所对应的拉绳36的两端沿着多个躯干关节31的排布方向同时向前或向后延伸并依次穿设多个躯干关节31后与位于最前端或最后端的躯干关节31固定。这样该鱼身摆动电机34在工作时，鱼身摆动电机34驱动绕线轮35进行转动，并拉动缠绕在绕线轮35上的拉绳36使其两端做相应的卷收与放松运动，进而实现了该鱼身摆动电机34驱动躯干骨架30进行左右摆动，从而模仿出鱼类躯干摆动的动作。

在本实施例中，躯干骨架30上设置有用于装载控制系统7的电控盒301，电控盒301将躯干骨架30分成前部躯干骨架与后部躯干骨架，前部躯干骨架的位于后端的躯干关节31的第一部310与第二部311的自由端朝向电控盒301且与电控盒301例如通过螺钉固定连接，后部躯干骨架的位于前端的躯干关节31的第一部310与第二部311的自由端朝向电控盒301设置且与电控盒301例如通过螺钉固定连接。躯干摆动装置的数量为两个，该躯干摆动装置的鱼身摆动电机34分别设置在前部躯干骨架与后部躯干骨架的躯干关节31内，以驱动前部躯干骨架与后部躯干骨架，以更形象的模拟出鱼类躯干摆动的动作。需要说明的是，设置在前部躯干骨架上的鱼身摆动电机34对应的拉绳36，其两端沿着多个躯干关节31的排布方向同时向前延伸并依次穿设多个躯干关节31后与位于最前端的躯干关节31固定；设置在后部躯干骨架上的鱼身摆动电机34对应的拉绳36，其两端沿着多个躯干关节31的排布方向同时向后延伸并依次穿设多个躯干关节31后与位于后端额躯干关节31固定。

如图8到图10所示，驱动前部躯干骨架摆动的鱼身摆动电机34在作动时，带着与该鱼身摆动电机34对应的绕线轮35绕线时，绕线轮35在绕线时只是将位于绕线轮35一侧的拉绳36缠绕在绕线轮35上，使该侧的拉绳36被卷收，例如鱼身摆动电机34驱动绕线轮35顺时针转时，绕线轮35右侧的拉绳36被卷收在绕线轮35上，绕线轮35右侧的拉绳36的变短，前部躯干骨架向右摆动，反之前部躯干骨架则向左摆动，后部躯干骨架的摆动原理与上述相同，在此不再赘述。前部躯干骨架与后部躯干骨架的摆动，可以使仿生机器鱼转弯，并且该仿生效果逼真。

在本实施例中，连接部312的顶部对称地开设有两个穿孔313，该两个穿孔313供驱动躯干骨架摆动的鱼身摆动电机34所对应的拉绳36穿过。驱动躯干骨架摆动的鱼身摆动电机34所对应的拉绳36被拉紧时，可以通过对应的穿孔313将力作用在躯干关节31上使得躯干关节31摆动。在本实施例中，连接部312包括三角状的第一连接板体及自第一连接板体的底端垂直延伸出的第二连接板体，如此设置连接部312可以合理利用空间，避免元件之间的相互干涉，以及减轻鱼身的整体重量。更进一步地，在本实施例中，过口313开设在第一连接板体上。

尾部摆动装置中的鱼身摆动电机34安装在躯干骨架30的位于最后端的躯干关节31内，具体安装在躯干骨架30的位于最后端的躯干关节31的第一部310与第二部311之间，驱动尾部骨架40摆动的鱼身摆动电机34所对应的拉绳36的两端沿着多个尾部关节41的排布方向同时向后延伸并依次穿设多个尾部关节41后与最后一个尾部关节41固定。躯干骨架30的位于最后端的躯干关节31指的是躯干骨架30的与尾部骨架40连接的那个关节。尾部摆动装置的鱼身摆动电机34在工作时，驱动尾部骨架40摆动的鱼身摆动电机34驱动该鱼身摆动电机34对应的绕线轮35进行转动，并拉动缠绕在绕线轮35上的拉绳36使其两端相应的卷收与放松，进而实现了鱼身摆动电机34驱动尾部骨架40进行左右摆动，从而模仿出鱼类尾部摆动的动作。

在本实施例中，尾部关节41的第三连接片413于顶部开设有对称地分布的两个过线孔416，这样驱动尾部骨架40摆动的鱼身摆动电机34所对应的拉绳36穿过尾部关节41的第三连接片413上的过线孔416并与位于后端的尾部关节41固定。

在本实施例中，鱼身3还包括条状的弹性元件37及多个凸片38，凸片38上设置有通孔380。凸片38分布在每个躯干关节31与尾部关节41上，具体位于躯干关节31与尾部关节41的顶部，更具体的是位于骨干关节31的第一部310与尾部关节41的第一连接片410上的顶部。弹性元件37穿设通孔380并且弹性元件37的两端固定在鱼身3上，这样鱼身3在摆动时，鱼身3的柔韧性强。在本实施例中，弹性元件37例如为弹性钢丝绳。

进一步地，多个凸片38中的一个凸片38分布在鱼颈骨架32上，具体为与鱼颈骨架32的顶部，更具体是位于鱼颈骨架32的第一安装板320的顶部上。弹性元件37穿设鱼颈骨架32的凸片38上的通孔380，以在躯干骨架30相对鱼颈骨架32转动时，增强躯干骨架30与鱼颈骨架32之间的柔韧性。在本实施例中，由于电控盒301将躯干骨架30分成前部躯干骨架和后部躯干骨架，因此，弹性元件37数量为两个，其中一个弹性元件37穿过前部躯干骨架与鱼颈骨架32上的凸片38上的通孔380，该弹性元件37的两端分别与前部躯干骨架及鱼颈骨架32；另一个弹性元件37穿过后部躯干骨架与尾部骨架40上的凸片38上的通孔380，该弹性元件37的两端分别与后部躯干骨架及尾部骨架40固定。

请结合参照图1、图11到图13，在本实施例中，鱼身3上还设有鱼鳍5，鱼鳍5成对设置并对称地设置在躯干骨架30的两侧。

所述鱼鳍5包括鱼鳍骨架50及与鱼鳍骨架50连接的鳍部支架51，鳍部支架51与鱼身3连接。其中，鱼鳍骨架50包括骨架基板501及间隔地设置骨架基板501上的多个相互铰接的柔性关节502，其中，骨架基板501的长度延伸方向与鱼身3的长度延伸方向垂直，柔性关节502的长度延伸方向与鱼身3的长度延伸方向平行。

每个柔性关节502的一端均与骨架基板501固定并且沿着鱼身3的长度延伸方向设置。每个柔能性关节502包括多个片状的子关节503，相邻连两个子关节503通过连接转轴505连接，连接转轴505上套设有一个扭簧504，每个扭簧504的两端分别抵住两个子关节503，以在鱼鳍骨架50摆动时可以保持鱼鳍骨架50的柔韧性，不会因水压的变化让鱼鳍骨架50发生较大变形，并且在鱼鳍骨架50变形后在扭簧504的作用下回复原状。

在本实施例中，鱼鳍5还包括鳍部摆动装置52及鳍部电机盒58。鳍部摆动装置52包括鳍部摆动电机520、鳍部转盘521及鳍部曲柄522。其中，鳍部摆动电机520设置在鳍部电机盒58内并且鳍部摆动电机520的转轴部穿出鳍部电机盒58。所述鳍部转盘521套设在鳍部摆动电机520的转轴部上，所述鳍部曲柄522的两端分别与鳍部转盘521及鳍部支架51枢转连接，鳍部支架51的中部位置通过连接轴581与鳍部电机盒58的前端面枢转连接，需要说明的是，鳍部电机盒58的前端面指的是鳍部电机盒58朝向鱼头1的面。可以理解的是，鳍部转盘521、鳍部曲柄522及鳍部支架51构成一个四连杆联动结构，这样该鳍部摆动电机520在工作时，可以通过鳍部转盘521及鳍部曲柄522传动，鳍部支架51进行上下摆动作业。在本实施例中，鳍部电机盒58设置在躯干骨架30的躯干关节31内，具体鳍部电机盒58设置该躯干关节31的第一部310与第二部311之间，并具体例如通过螺钉等固定件固定在第二部311上，可以理解的是，鳍部支架51通过鳍部电机盒58与鱼身3的躯干骨架30连接。

在本实施例中，同一对鱼鳍5中的两个鳍部摆动电机520安装在同一个鳍部电机盒58内，鳍部电机盒58固定在躯干骨架30预定的躯干关节31的第一部310与第二部311之间。该鳍部电机盒58的前部设置盖板59，鳍部曲柄522连接在一起的枢轴设置在鳍部电机盒58上。鳍部电机盒58的盖板59上设有供两个鳍部摆动电机520的转轴部穿设的穿孔591，连接轴581设置在盖板59上。

在本实施例中，鱼鳍5还包括用于驱动鱼鳍骨架50摆动的鳍部转动装置53。鳍部转动装置53包括鳍部转动电机531、联轴器532及连接杆533，该鳍部转动电机531的转轴轴向与鱼身3的长度延伸方向垂直，鳍部转动电机531与鳍部支架51固定连接，鳍部转动电机531通过联轴器532与连接杆533连接，连接杆533与骨架基板501固定连接，鳍部转动装置53的鳍部转动电机531在转动带动连接杆533，连接杆533转动进而带动鱼鳍骨架50转动。

可以理解的是，鱼鳍5可以分为前部鱼鳍和后部鱼鳍，前部鱼鳍的结构如上述所述，后部鱼鳍只会做上下摆动不会前后摆动，换句话说，也就是后部鱼鳍不包括鳍部转动装置53。可以理解的是，鱼鳍5在不包括鳍部转动装置53时，鱼鳍5的鳍部支架51与鱼鳍骨架50例如可以通过螺钉等固定件或焊接的方式固定在一起。更具体的是，前部鱼鳍的鳍部电机盒58固定在前部躯干骨架的与电控盒301连接的躯干关节31内，后部鱼鳍的鳍部电机盒58固定在后部躯干骨架的躯干关节31内。

需要说明的是，鱼鳍5前后摆动可以在鱼上升与下潜过程中于水平面成向前或向后倾斜一定角度，例如15°到30°之间，这样鱼在上升与下潜过程中受到水的反向作用力将变小，有利于鱼上升与下潜。

在本实施例，所述仿生机器鱼还包括用于实现该仿生机器鱼上浮及下潜的上浮下潜机构6，上浮下潜机构6包括用于控制鱼头1上浮与下潜的第一储排水罐61、与第一储排水罐61连接的储气罐62、以及用于控制储气罐62与第一储排水罐61之间进行气体交换的气泵63。当需要鱼头1上浮时，气泵63将储气罐62内的气体排入第一储排水罐61内，进而将第一储排水罐61内的水排出，使得鱼头1的重量变轻，实现鱼头1上浮；反之，则实现鱼头1下沉。具体地，气泵63顺时针转可以将储气罐62内的气体排入第一储排水罐61内，气泵63逆时针转可以将第一储排水罐61内的气体排入气罐62。在本实施例中，电控盒301内设置有将电控盒301分成两个容置腔室的隔板，其中一个腔室安装控制系统7，另一个容置腔室安装上浮下潜机构6中的气泵62，并且气泵62固定在隔板上，需要说明的是，在本实施例中，隔板将电控盒301分成上下间隔设置的两个容置腔室。储气罐62设置在躯干骨架30的躯干关节31内。具体的，在本实施中储气罐62的数量例如可以为两个，两个储气罐62均设置在前部躯干骨架的躯干关节31内，具体设在与鱼颈骨架32连接的躯干关节31内以及前部躯干骨架的与电控盒301连接的躯干关节31内，设在与电控盒301连接的躯干关节31内的储气罐62位于鳍部电机盒58的上方，以达到合理利用空间，并且可以为第一储排水罐61与第二储排水罐65提供充足的气体及吸入两个储排水罐内的气体，实现鱼头1与鱼身3的上浮与下沉。

具体地，第一储排水罐61安装在鱼颈骨架32的第一安装板320与第二安装板321之间，第一安装板320上设有开口324，以供第一储排水罐61上的气嘴通过，以方便气嘴通过导气管与储气罐62连接，进而方便对机器仿生机器鱼中的气路进行排布。第二安装板321上设有弹性部件325，第一储排水罐61的底部抵接弹性部件325，以便于方便安装第一储排水罐61并依靠弹性部件325的弹性回复力防止第一储排水罐61松动。在本实施例中，弹性部件325例如为弹性的拱形片，以便于安装第一储排水罐61。本实施例中，储气罐62例如设置在鱼颈骨架32内，在其他实施例中，第一储排水罐61可以直接设置鱼头1内。

在本实施例中，第一储排水罐61包括第一罐体610及设置在该第一罐体610内的第一气囊612，其中所述第一罐体610上开设有第一接水口，并通过该第一接水口与外界的水相连通。可以理解的是，在鱼头1需要上浮或下潜时，气泵63将储气罐62内的气体排入第一气囊612内，第一气囊612膨胀将第一罐体610内的水排入外界，减轻第一储排水罐61重量，进而减轻鱼头1的重量，使得鱼头1上浮；反之则增加鱼头1的重量，使鱼头下沉。在鱼头1上潜下潜接收后。

在本实施例中，上浮下潜机构6还包括用于控制鱼身3上浮、下潜的第二储排水罐65，气泵63与第二储排水罐65连接，以来控制储气罐62与第二储排水罐65之间进行气体交换。需要鱼身3上浮时，气泵63将储气罐62内的气体排入第二储排水罐65内，进而将第二储排水罐65内的水排出，使得鱼身3的重量变轻，实现鱼身3上浮；反之，则实现鱼身3下沉。

在本实施例中，第二储排水罐65包括第二罐体650及设置在该第二罐体650内的第二气囊652，其中所述第二罐体650上开设有第二接水口，并通过该第二接水口与外界的水相连通。可以理解的是，在鱼身3需要上浮或下潜时，气泵63将储气罐62内的气体排入第二气囊652内，第二气囊652膨胀将第二罐体650内的水排入外界，减轻第二储排水罐65重量，进而减轻鱼身3的重量，使得鱼身3上浮；反之则增加鱼身3的重量，使鱼身3下潜。在鱼身3上潜下潜结束后。

具体的，在本实施例，第二储排水罐65设置在躯干骨架30的中部，并具体设置在鱼后部躯干的与电控盒连接的躯干关节31中。所述第二储排水罐65应用在该仿生机器鱼中，是用于驱动鱼身3进行上浮下潜的，由于鱼身3的整体质量要大于鱼头1的整体质量，为此，本实施例的数量为两个，并且对称分布在躯干骨架30的两侧，且设置在后部躯干骨架与电控盒301连接的骨架关节41的第一部410与第二部411之间。

进一步地，在本实施例中，上浮下潜机构6包括第一电磁阀66、第二电磁阀67及第三电磁阀68，第一电磁阀66、第二电磁阀67及第三电磁阀68分别均分别包括两个第一导气口A、第二导气口B、与第一导气口A及第二导气口B连接的第三导气口C，控制第一导气口A与第三导气口C导通的第一阀门开关，以及控制第二导气口B与第三导气口C导通的第二阀门开关。第一电磁阀66的第一导气口A与第二导气口B分别与第一储排水罐61及第二储排水罐65连接，第二电磁阀67的第一导气口A及第二导气口B对应第三电磁阀68的第二导气口B及第一导气口A连接，储气罐62连接在第二电磁阀67的第一导气口A与第三电磁阀68的第二导气口B之间，第一电磁阀66的第三导气口C连接在第二电磁阀67的第二导气口B与第三电磁阀68的第一导气口A之间，第三电磁阀68的第三导气口C通过气泵62与第二导气阀的第三导气口C连接。在需要鱼身3上浮时，气泵62例如顺时针抽气，并且三个电磁阀的第二阀门开关均打开，使储气罐62内的气体排入第一储排水罐61内，将第一储排水罐61内水排出，从而实现鱼头1上浮，反之则鱼头1下沉。在需要鱼身3上浮时，气泵62例如顺时针抽气，并且三个电磁阀的第二阀门开关均打开，使储气罐62内的气体排入第二储排水罐65，将第二储排水罐65内的水排出，从而实现鱼身3上浮，反之则鱼身3下沉。

控制系统7包括微处理器701，微处理器701与驱动躯干骨架30摆动的鱼身摆动电机34连接，以控制驱动躯干骨架30摆动的鱼身摆动电机34的作动，以实现躯干骨架30部位的摆动，进而实现仿生机器鱼转弯。当需转弯时，微处理器701控制驱动躯干骨架30摆动的鱼身摆动电机34带动对应的绕线轮35对拉绳36进行绕线，带动躯干骨架30向一侧转动，实现仿生机器鱼转弯，在转弯结束后，驱动躯干骨架30摆动的鱼身摆动电机34带动绕线轮35转动使躯干拉绳36回位，即回到初始位置后停止转动。

微处理器701还与驱动尾部骨架40摆动的鱼身摆动电机34连接，以控制驱动尾部骨架40摆动的鱼身摆动电机34的作动，实现尾部骨架40的摆动，为仿生机器鱼提供驱动力，进而实现仿生机器鱼前进。当需仿生机器鱼前进时，微处理器701控制驱动躯干骨架30摆动的鱼身摆动电机34正转和反转，使对应的绕线轮35分别对位于左侧的拉绳36及位于右侧的拉绳36进行绕线，带动躯干骨架30左右摆动，为仿生机器鱼提供驱动力，在仿生机器鱼停止前进后，将控制驱动尾部骨架40摆动的鱼身摆动电机34停止转动，使仿生机器鱼停止前进。

微处理器701还与鳍部摆动装置52中的鳍部摆动电机520连接。以控制鳍部摆动电机520的作动，以在仿生机器鱼前进时，使仿生机器鱼的鱼鳍5摆动，以在仿生机器鱼前进时游动平稳并且仿生效果更佳逼真。

微处理器701还与鳍部转动电机531连接，以控制鳍部转动电机531的作动，在于上浮或下潜过程中，微处理器701控制鳍部转动电机531转动，以带动鱼鳍5向前或向后转动至于设定角度，以减少水对鱼鳍5的反向作用力，有利于仿生机器鱼的上浮与下潜。

控制系统7还包括鱼身位置探测装置71，鱼身位置探测装置71分为用于采集尾部骨架40的位置信号并传输至微处理器701的尾部位置探测装置，以及用于采集躯干骨架30的位置信号并传送至微处理器70的躯干位置探测装置。

微处理器701用于根据接收到的尾部骨架40的位置信号判断尾部骨架40的位置并控制用于驱动尾部摆动的鱼身摆动电机34进行相应的作动。具体地，尾部骨架40的位置信号包括尾部最大左偏位置信号，尾部最大右偏位置信号及尾部初始位置信号，当尾部偏转量达到最大值时，微处理器701控制用于驱动尾部摆动的鱼身摆动电机34向相反方向转动进而驱动尾部骨架40左右摆动，在尾部骨架40摆动到初始位置时，微处理器701可控制用于驱动尾部骨架40摆动的鱼身摆动电机34停止转动。可以理解的是，在微处理器701通过无线信号接收702接收到外部输入的控制指令例如停止摆动鱼尾时，微处理器701即控制用于驱动尾部摆动的鱼身摆动电机34带动尾部骨架40向初始位置摆动，并在尾部骨架40摆动到初始位置控制用于驱动尾部摆动的鱼身摆动电机34停止转动；当然，微处理器701也可以根据其内部存储的运行程序，在尾部摆动达到设定时间后控制用于驱动尾部摆动的鱼身摆动电机34带动尾部骨架40向初始位置摆动，并在尾部骨架40摆动到初始位置控制用于驱动尾部摆动的鱼身摆动电机34停止转动。

微处理器70还用于根据躯干骨架30的位置信号控制用于驱动躯干骨架30摆动的鱼身摆动电机34进行相应的作动。具体地，躯干骨架30的位置信号包括躯干最大左偏位置信号，躯干最大右偏位置信号及躯干初始位置信号，在躯干骨架30偏转达最大偏移位置后，微处理器701控制用于驱动躯干骨架30摆动的鱼身摆动电机34向反方向转动进而驱动躯干骨架30左右摆动，在躯干骨架30回到初始位置时，处理器701控制用于驱动躯干骨架30摆动的鱼身摆动电机34停止转动，以使躯干骨架30停在原始位置。可以理解的是，在微处理器701通过无线信号接收702接收到外部输入的控制指令例如停止摆动躯干骨架30时，微处理器701即控制用于驱动躯干摆动的鱼身摆动电机34带动躯干骨架30向初始位置摆动，并在躯干骨架30摆动到初始位置控制用于驱动躯干摆动的鱼身摆动电机34停止转动；当然，微处理器701也可以根据其内部存储的运行程序，在躯干摆动达到设定时间后控制用于驱动躯干摆动的鱼身摆动电机34带动躯干骨架30向初始位置摆动，并在躯干骨架30摆动到初始位置控制用于驱动躯干摆动的鱼身摆动电机34停止转动。

具体，每个鱼身位置探测装置71包括第一鱼身霍尔传感器711，第二鱼身霍尔传感器712、第三鱼身霍尔传感器713及鱼身磁铁714。第一鱼身霍尔传感器711，第二鱼身霍尔传感器712、第三鱼身霍尔传感器713用于在与鱼身磁铁714对齐时对应产生最大左偏位置信号，初始位置信号及最大右偏位置信号。具体地，尾部位置探测装置中的第一鱼身霍尔传感器711，第二鱼身霍尔传感器712、第三鱼身霍尔传感器713设置在最前端的尾部关节41上，鱼身磁铁714设置在用于驱动尾部骨架40摆动的鱼身摆动电机34上，这样尾部位置探测装置中的第一鱼身霍尔传感器711，第二鱼身霍尔传感器712、第三鱼身霍尔传感器713将随着尾部关节41摆动而摆动，鱼身磁铁714将不会摆动，这样第一鱼身霍尔传感器711，第二鱼身霍尔传感器712、第三鱼身霍尔传感器713随着尾部骨架40摆动分别与鱼身磁铁714对齐，对应产生尾部最大右偏位置信号，尾部初始位置信号及尾部最大右偏位置信号。

躯干位置探测装置的第一鱼身霍尔传感器711，第二鱼身霍尔传感器712、第三鱼身霍尔传感器713设置在与安装有驱动躯干骨架30摆动的鱼身摆动电机34的躯干关节31临近的躯干关节31上，鱼身磁铁714设置在用于驱动躯干骨架30摆动的鱼身摆动电机34上，这样用于躯干位置探测装置中的鱼身位置探测装置71的第一鱼身霍尔传感器711，第二鱼身霍尔传感器712、第三鱼身霍尔传感器713将随着躯干关节31的摆动而摆动，鱼身磁铁714将不会摆动，这样第一鱼身霍尔传感器711，第二鱼身霍尔传感器712、第三鱼身霍尔传感器713随着躯干骨架30摆动分别与鱼身磁铁714对齐，对应产生躯干最大右偏位置信号，躯干初始位置信号及躯干最大右偏位置信号。

在本实施例中，鱼身位置探测装置71还包括安装架715。安装架715包括第一安装块716、第二安装块717及连接支架718，第一安装块716与第二安装块717上下叠置并铰接在一起，第二安装块717的底部与连接支架718固定连接在一起。第一鱼身霍尔传感器711，第二鱼身霍尔传感器712、第三鱼身霍尔传感器713安装在第一安装块716上，鱼身磁铁714设置在第二安装块717上。采集躯干骨架31摆动位置信息的鱼身位置探测装置71及采集尾部骨架40的摆动位置信息的鱼身位置探测装置71，它们中的第一安装块716分别设置在与安装有驱动躯干骨架30摆动的鱼身摆动电机34的躯干关节31临近的躯干关节31上及最前端的尾部关节41上具体位于该躯干关节31的第一部310及该尾部关节的第一连接片410上，它们中的第二安装块717通过连接支架715设置在驱动躯干骨架31的鱼身摆动电机34及驱动尾部骨架40摆动的鱼身摆动电机34上。如此，躯干骨架31及尾部骨架40在摆动时，其对应的鱼身位置探测装置71中的第一鱼身霍尔传感器711，第二鱼身霍尔传感器712及第三鱼身霍尔传感器713可以相对鱼身磁铁714发生位置偏移，使得第一鱼身霍尔传感器711，第二鱼身霍尔传感器712及第三鱼身霍尔传感器713可以与鱼身磁铁714对齐，进而产生鱼身位置信号。

在本实施例中，连接支架715上还设置有连接轴杆719，第一安装块716与第二安装块717均呈三角状，第一安装块716与第二安装块717相对的两个顶点通过连接轴杆719转动的连接在一起，从而使得第一安装块716与第二安装块717可以发生相对转动。

在本实施例中，控制系统7还包括鱼鳍位置探测装置，鱼鳍位置探测装置用于获取鱼鳍位于初始位置信号，并根据鱼鳍初始位置信息控制鳍部摆动电机在鱼鳍回到初始位置后，停止控制鱼鳍上下摆动。其中，鱼鳍位置探测装置包括鳍部霍尔传感器(图未示出)及鳍部磁铁(图未示出)，鳍部霍尔传感器设置在鳍部支架51上，鳍部磁铁设置在盖板59上，在鳍部支架51位于初始位置时，鳍部磁铁与鳍部霍尔传感器对齐，鳍部霍尔传感器感应到鳍部磁铁并产生鳍部位于初始位置信号发送至微处理器701，当不需要鱼鳍摆动时，微处理器701在接收到鳍部回到初始位置信号停止驱动鱼鳍摆动。可以理解的是，鱼鳍在摆动时，鳍部支架51相对盖板59转动，这样鳍部霍尔传感器将与鳍部磁铁错开，鳍部霍尔传感器将不会产生鳍部位于初始位置信号。设置鱼鳍位置探测装置的主要目的是方便鳍部回到初始位置。

微处理器701还与气泵63、第一电磁阀66、第二电磁阀67及第三电磁阀68连接，以控制气泵63的开闭，以及第一电磁阀66、第二电磁阀67及第三电磁阀68上的第一阀门与第二阀门的开闭，以在仿生机器鱼需要上浮或下沉时，使仿生机器鱼上浮或下沉。仿生机器鱼上浮和下沉的原理以及在上述内容中详细描述，在此不再赘述。

在本实施例中，本发明中的控制系统7还包括与微处理器701连接的第一水深传感器74及第二水深传感器75，第一水深传感器74与第二水深传感器75分别安装在鱼头1与鱼身3上，第一水深传感器74及第二水深传感器75用于采集仿生机器鱼的鱼头1及鱼身3位于水中深度并将水深转换成数字信号传送至微处理器701，微处理器701根据第一水深传感器74及第二水深传感器75采集到的水深信号来控制气泵63的作动、第一、第二及第三电磁阀66、67、68的阀门开关的开闭。

具体的，当微处理器701根据第一水深传感器74采集到的水深信号判断出鱼头1位于第一设定深度时，关闭第一、第二及第三电磁阀66、67、68的第一阀门开关，不再将储气罐62内的气体排入第一气囊612，不再将第一储排水罐61内的水排出，第一储排水罐61的重量不再减轻，鱼头1停止上浮；当微处理器701根据第二水深传感器75采集到的水深信号判断出鱼身3上浮至第一设定深度时，微处理器701将气泵63关闭同时闭第一、第二及第三电磁阀66、67、68的第二阀门开关，不再将储气罐62内的气体排入第二气囊652内，第一储排水罐65不再排水，鱼身3的重量不再减轻，鱼身不再上浮。

微处理器701根据第一水深传感器74采集到水深信号判断出鱼头1位于第二设定深度时，关闭第一、第二及第三电磁阀66、67、68的第一阀门开关，不再将第一气囊612内的气体排入储气罐62，第一储排水罐61不再灌水，鱼头1的重量不再加大，鱼头1不再下潜；当微处理器701根据第二水深传感器75采集到的水深信号判断出鱼身3位于第二设定深度时，微处理器701将气泵63关闭同时关闭第一、第二及第三电磁阀66、67、68的第二阀门开关，不再将第二气囊652内的气体排入气缸储气罐62，第一储排水罐65不再灌水，鱼身3的重量不再加大，鱼身不再下沉。

需要说明的是，第一设定深度与第二设定深度均存储在微处理器701，微处理器701根据第一水深传感器74与第二水深传感器75采集到的深度息来判断仿生机器鱼在上浮过程中是否位于第一设定深度，在下沉过程中是否位于第二设定深度，在这两个过程中，如果结果为是微处理器701控制气泵63进行上述的作动。

在本实施例中，微处理器701还与张合机构13中的张合电机14连接，用于控制张合电机14的作动以控制鱼嘴的张开与闭合。具体，在需要鱼嘴张合时，微处理器701控制张合电机14首先驱动第一齿轮15正转带动第二齿轮16反转，第二齿轮16带动下颌12绕枢轴171向下转动，从而使得鱼嘴张开，然后微处理器701控制张合电机14驱动第一齿轮15反转带动第二齿轮16正转，第二齿轮16带动下颌12绕转枢轴171向上转动，从而使得鱼嘴闭合，从而完成鱼嘴张合。

在本实施例中，处理器701还与眼部驱动电机21连接，用于控制眼部驱动电机21的作动，以在需要转动鱼眼19时，使眼部驱动电机21工作，驱动曲柄摇杆机构22带动平行四边形机构23作动，进而带动鱼眼19转动。

控制系统7还与微处理器701连接的无线信号接收器702，无线信号接收器702用于接收外部的无线遥控信号并将无线遥控信号发送至微处理器701，微处理器701根据无线遥控信号控制各个驱动电机的作动以及下潜上浮机构6的作动，以使得仿生机器鱼按照无线遥控信号所指定的运动模式运动。在本实施例中，微处理器701与无线信号接收器702均设置在电路板上，电路板密封在电控盒301内。

无线遥控信号所指定的运动模式包括多个单体运动模式和自由巡航模式。多个单体运动模式包括鱼头上浮、鱼身上浮、鱼头下沉、鱼身下沉、鱼嘴张开、鱼嘴闭合、眼睛转动、躯干摆动、鱼鳍上下摆动、鱼尾摆动及鱼鳍转动。可以理解的是，鱼头上浮与鱼身上浮合成仿生机器鱼上浮。鱼头下沉与鱼身下沉合成仿生机器鱼下潜。鱼嘴张开与鱼嘴闭合合成仿生机器鱼鱼嘴张合。躯干摆动形成仿生机器转弯。鱼尾摆动为仿生机器鱼前进提供推动力，形成仿生机器鱼游动。鱼鳍摆动用于保证仿生机器鱼的平衡性。鱼鳍转动用于在鱼身上浮或者鱼身下沉时将鱼鳍5的鱼鳍骨架50转动至设定的倾斜角度，以减少水的阻力，便于鱼身上浮及鱼身下沉。仿生机器鱼在水面游动时，仿生机器鱼首先上浮，仿生机器鱼上浮后，在进行鱼尾摆动，形成仿生机器鱼水面游动，换句话说，也就是仿生机器鱼上浮与鱼尾摆动形成仿生机器鱼水面游动；生机器鱼在水选游动时，仿生机器鱼首先下沉，仿生机器鱼下沉后，在进行鱼尾摆动，形成仿生机器鱼水下游动，也即仿生机器鱼下沉与鱼尾摆动形成仿生机器鱼水中游动。

自由巡航模式包括多个单体运动模式中的至少两个单体运动模式。具体例如，仿生机器鱼首先进行仿生机器鱼水面潜行，在潜行过程中进行仿生机器鱼鱼嘴张合，仿生机器鱼在水面潜行一定时间后，在进行水下潜行，在水下潜行过程中进行仿生机器鱼鱼嘴张合。

上述单体运动，其运动过程和原理，以及在上述过程中已经详述，在此不再赘述。

需要说明的是，本发明的仿生机器鱼的鱼身3还在躯干骨架31的躯干关节31的第一部310与第二部312之间设置多个电池盒101，电池盒101内安装有蓄电池，以为本发明中的用电元件提供电能。

本发明的仿生机器鱼的结构简单，成本低，另外，本发明仿生机器鱼具有逼真的仿生效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种仿生机器鱼，包括鱼头(1)及与鱼头(1)连接的鱼身(3)，所述鱼身(3)包括与鱼头(1)连接的躯干骨架(30)、与所述躯干骨架(30)连接的尾部骨架(40)及设置在躯干骨架(30)上的鱼鳍(5)，所述鱼鳍(5)包括鱼鳍骨架(50)及与鱼鳍骨架(50)连接的鳍部支架(51)，其特征在于，所述鱼鳍(5)还包括用于驱动鱼鳍骨架(50)摆动的鳍部摆动装置(52)，鳍部摆动装置(52)包括鳍部摆动电机(520)、鳍部转盘(521)及鳍部曲柄(522)，其中，鳍部摆动电机(520)设置在鳍部电机盒(58)内并且鳍部摆动电机(520)的转轴部穿出鳍部电机盒(58)，所述鳍部转盘(521)套设在鳍部摆动电机(520)的转轴部上，所述鳍部曲柄(522)的两端分别与鳍部转盘(521)及鳍部支架(51)枢转连接，鳍部支架(51)与鳍部电机盒(58)枢转连接；所述鱼鳍(5)上还安装有鱼鳍位置探测装置，所述鱼鳍位置探测装置包括鳍部霍尔传感器及鳍部磁铁，鳍部磁铁设置在鳍部电机盒(58)上，鳍部霍尔传感器设置在鳍部支架(51)，在鳍部支架(51)位于初始位置时，鳍部磁铁与鳍部霍尔传感器对齐，鳍部霍尔传感器产生鳍部位于初始位置信号并传送至仿生机器鱼的控制系统(7)，控制系统(7)可控制鳍部摆动电机(520)停止作动。

2.如权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于，鳍部支架(51)的中部位置通过连接轴(581)与鳍部电机盒(58)的前端面枢转连接。

3.如权利要求2所述的仿生机器鱼，其特征在于，同一对鱼鳍(5)中的两个鳍部摆动电机(520)安装在同一个鳍部电机盒(58)内，鳍部电机盒(58)固定在躯干骨架(30)内。

4.如权利要求3所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述鳍部电机盒(58)的前部设置盖板(59)，鳍部电机盒(58)的盖板(59)上设有供两个鳍部摆动电机(520)的转轴部穿设的穿孔(591)，连接轴(581)设置在盖板(59)上，鳍部磁铁设置在盖板(59)。

5.如权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于，鱼鳍骨架(50)包括骨架基板(501)及间隔地设置骨架基板(501)上的多个相互铰接的柔性关节(502)，骨架基板(501)的长度延伸方向与鱼身(3)的长度延伸方向垂直，柔性关节(502)的长度延伸方向与鱼身(3)的长度延伸方向平行。

6.如权利要求5所述的仿生机器鱼，其特征在于，每个柔性关节(502)的一端均与骨架基板(501)固定并且沿着鱼身(3)的长度延伸方向设置。

7.如权利要求6所述的仿生机器鱼，其特征在于，每个柔能性关节(502)包括多个片状的子关节(503)，相邻连两个子关节(503)通过连接转轴(505)连接，连接转轴(505)上套设有一个扭簧(504)，每个扭簧(504)的两端分别抵住两个子关节(503)。