CN106428492B - 一种仿生机器鱼 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水下检测领域，具体涉及一种仿生机器鱼。一种仿生机器鱼，包括外壳；上鱼鳍，固设于外壳的顶部；下鱼鳍，固设于外壳的底部；鱼尾，固设于外壳的尾部；铜壳，设于外壳内部，铜壳的一端的侧壁设有外螺纹；密封盖，其内侧设有与铜壳的外螺纹向配合的内螺纹，与铜壳通过螺纹连接；三个磁控结构，分别设于上鱼鳍、下鱼鳍和鱼尾内部，用于带动上鱼鳍、下鱼鳍和鱼尾的运动，进而驱动仿生机器鱼的运动；三个电控结构，固设于铜壳内，其安装位置分别与上鱼鳍、下鱼鳍和鱼尾的位置相配合，用于驱动磁控结构；无线电遥控器，与电控结构通信互联，用于远程遥控仿生机器鱼在水下的运动方向与速度。

Description

一种仿生机器鱼
技术领域
本发明属于水下检测领域，具体涉及一种仿生机器鱼。
背景技术
水资源是人类赖以生存的根本，为了更方便的进行远程水质检测或水下条件检测，人们已经发明了一系列在水下工作的机器。然而目前在水下进行勘探工作的机器，均直接由电能为部件提供动力，由脉冲电流通过步进电机形成一定的角速度或线速度带动水中螺旋桨的转动，进而推动机器在水下运动。由于水的压力作用与流动性，此种供能体系均面临螺旋桨、齿轮或其他旋转部件与电机结构之间相互摩擦引发密封失效而发生进水、漏电、发动机受损等风险，为了避免此类风险，当前水下作业的机器，都采用机械式动态密封，但是动态密封存在结构复杂、制造成本高、加工难度大等缺点，技术难以普及到普通水下玩具领域。因此，开发一种机电结构部分与运动部件之间没有动摩擦，不会造成密封失效的仿生机器鱼是非常必要的。
发明内容
发明目的：本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明公开了一种仿生机器鱼，该机器鱼结构简单可靠，无动态密封，机电结构部分与运动部件之间没有动摩擦，不会造成已有水下作业机器面临的密封失效问题，大大降低了密封成本，同时很大程度上降低了机器在水下作业时面临的进水漏电的风险。
技术方案：一种仿生机器鱼，包括:
外壳，
上鱼鳍，固设于所述外壳的顶部，
下鱼鳍，固设于所述外壳的底部，
鱼尾，固设于所述外壳的尾部，
铜壳，设于所述外壳内部，所述铜壳的一端的侧壁设有外螺纹，
密封盖，其内侧设有与铜壳的外螺纹相配合的内螺纹，与所述铜壳通过螺纹连接，
三个磁控结构，分别设于上鱼鳍、下鱼鳍和鱼尾内部，用于带动上鱼鳍、下鱼鳍和鱼尾的运动，进而驱动仿生机器鱼的运动，
三个电控结构，固设于铜壳内，其安装位置分别与上鱼鳍、下鱼鳍和鱼尾的位置相配合，用于驱动磁控结构；
无线电遥控器，与所述电控结构通信互联，用于远程遥控仿生机器鱼在水下的运动方向与速度。
作为本发明中一种仿生机器鱼的一种优选方案，所述无线电遥控器中设有无线发射电路，所述电控结构中设有无线接收电路，所述无线发射电路与所述无线接收电路通信互联。
进一步地，所述无线发射电路型号为PT8A977，所述无线接收电路型号为PT8A978。
作为本发明中一种仿生机器鱼的一种优选方案，所述电控结构包括直流电池、振荡电路、无线接收电路、单片机、变频器和磁感线圈组，
所述振荡电路连接所述无线接收电路，
所述无线接收电路连接所述单片机，
所述单片机连接所述变频器，
所述变频器与所述磁感线圈组相连接，
直流电池与所述振荡电路、所述磁感线圈组电性连接。
作为本发明中一种仿生机器鱼的一种优选方案，所述磁控结构包括滑杆、导磁体、钕铁硼滑块、限位槽和套环，
所述导磁体与电控结构的磁感线圈组的轴向垂直，
所述导磁体通过镶设于铜壳外侧面，与铜壳内侧线圈的轴向垂直，
所述导磁体靠近滑杆一侧焊设有两排限位槽，所述导磁体与所述钕铁硼滑块通过该两排限位槽卡接，
所述钕铁硼滑块与所述滑杆的一端通过螺栓固接，
所述滑杆的中部与套环套接，所述套环位于导磁体的中垂线上，所述套环内侧设有多个滚珠，用于减少滑杆在套环内的阻力，所述套环固设在上鱼鳍内部或下鱼鳍内部或鱼尾内部。
有益效果：本发明提供的一种仿生机器鱼具有以下有益效果：
1、采用分块组装加工，每部分的加工难度小，所使用的各电路技术相对成熟，批量加工成本低；
2、综合利用了无线控制技术、微芯片技术与电磁感应技术，通过电生磁，磁力再转变为动能的方式推动机器鱼在水中的运动；
3、采用电磁分体设计方案，与电有关的结构都密封在一个密闭的空间，与水接触的运动部件采用磁力传动形式，由于磁性不会受到液体的影响，也不会漏磁，采用磁传导可大大降低漏电风险；
4、采用巧妙的机械结构设计，无动态密封，机电结构部分与运动部件之间没有动摩擦，进一步减少了机械传动造成的损耗，提高了工作效率，最终达到最低成本最低精力最低人力实现水下检测、远程水质取样、以及水中娱乐设施的开发等水下工作行为。
附图说明
图1为本发明公开的一种仿生机器鱼的整体示意图；
图2为电控结构的结构示意框图；
图3为磁控结构与铜壳的装配示意图；
图4为限位槽与钕铁硼滑块的装配示意图；
图5为套环的示意图；
其中：
1-外壳
11-上鱼鳍 12-下鱼鳍
13-鱼尾
2-铜壳
21-磁感线圈组 22-导磁体
23-限位槽 24-钕铁硼滑块
25-滑杆 26-套环
241-连接孔
3-密封盖
具体实施方式：
下面对本发明的具体实施方式详细说明。
如图1～5所示，一种仿生机器鱼，包括:
外壳1，
上鱼鳍11，固设于外壳1的顶部，
下鱼鳍12，固设于外壳1的底部，
鱼尾13，固设于外壳1的尾部，
铜壳2，设于外壳1内部，铜壳2的一端的侧壁设有外螺纹，
密封盖3，其内侧设有与铜壳2的外螺纹相配合的内螺纹，与铜壳2通过螺纹连接，
三个磁控结构，分别设于上鱼鳍11、下鱼鳍12和鱼尾13内部，用于带动上鱼鳍11、下鱼鳍12和鱼尾13的运动，进而驱动仿生机器鱼的运动，
三个电控结构，固设于铜壳2内，其安装位置分别与上鱼鳍11、下鱼鳍12和鱼尾13的位置相配合，用于驱动磁控结构；
无线电遥控器，与电控结构通信互联，用于远程遥控仿生机器鱼在水下的运动方向与速度。
作为本发明中一种仿生机器鱼的一种优选方案，无线电遥控器中设有无线发射电路，电控结构中设有无线接收电路，无线发射电路与无线接收电路通信互联。
进一步地，无线发射电路型号为PT8A977，无线接收电路型号为PT8A978。
作为本发明中一种仿生机器鱼的一种优选方案，电控结构包括直流电池、振荡电路、无线接收电路、单片机、变频器和磁感线圈组21，
振荡电路连接无线接收电路，
无线接收电路连接单片机，
单片机连接变频器，
变频器与磁感线圈组21相连接，
直流电池与振荡电路、磁感线圈组21电性连接。
作为本发明中一种仿生机器鱼的一种优选方案，磁控结构包括滑杆25、导磁体22、钕铁硼滑块24、限位槽23和套环26，
导磁体22与电控结构的磁感线圈组21的轴向垂直，
导磁体22通过镶设于铜壳2外侧面，与铜壳2内侧线圈的轴向垂直，
导磁体22靠近滑杆25一侧焊设有两排限位槽23，导磁体22与钕铁硼滑块24通过该两排限位槽23卡接，
钕铁硼滑块24与滑杆25的一端通过螺栓固接，钕铁硼滑块24的一侧设有连接孔241，
滑杆25的中部与套环26套接，套环26位于导磁体22的中垂线上，套环26内侧设有多个滚珠，用于减少滑杆25在套环26内的阻力，套环26固设在上鱼鳍11内部或下鱼鳍12内部或鱼尾13内部。
该机器鱼的控制器为常用的无线遥控器。电控结构与磁控结构通过密封盖3分开，保证电控结构的密封性，避免发生进水漏电等情况，造成电路或电机烧毁的后果。磁控结构通过电生磁的方式，利用磁力控制上鱼鳍11、下鱼鳍12和鱼尾13，为机器鱼提供动力，从而达到机器鱼在水中作业的目的。
作为仿生机器鱼的动力使用时，电磁结构主要为上鱼鳍11、下鱼鳍12和鱼尾13提供动力，并且能够精简传统多自由度机构中繁琐的电机数量，保证了机器鱼的正常工作。
该仿生机器鱼无动态密封，机电结构部分与运动部件之间没有动摩擦，不会造成密封失效问题，且结构简单可靠，大大降低了密封成本。并且整个系统采用电池供电，电池从密封盖3中装入，然后拧紧盖即可完成，方便快捷，整个机构简约，制造成本低。可在玩具领域中大批量生产，也可实现水下机器人的精准控制。
上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (4)

1.一种仿生机器鱼，其特征在于，包括:
外壳；
上鱼鳍，固设于所述外壳的顶部；
下鱼鳍，固设于所述外壳的底部；
鱼尾，固设于所述外壳的尾部；
铜壳，设于所述外壳内部，所述铜壳的一端的侧壁设有外螺纹；
密封盖，其内侧设有与铜壳的外螺纹相配合的内螺纹，与所述铜壳通过螺纹连接；
三个磁控结构，分别设于上鱼鳍、下鱼鳍和鱼尾内部，用于带动上鱼鳍、下鱼鳍和鱼尾的运动，进而驱动仿生机器鱼的运动；
三个电控结构，固设于铜壳内，其安装位置分别与上鱼鳍、下鱼鳍和鱼尾的位置相配合，用于驱动磁控结构；
无线电遥控器，与所述电控结构通信互联，用于远程遥控仿生机器鱼在水下的运动方向与速度，其中：
所述磁控结构包括滑杆、导磁体、钕铁硼滑块、限位槽和套环，
所述导磁体与电控结构的磁感线圈组的轴向垂直；
所述导磁体通过镶设于铜壳外侧面，与铜壳内侧线圈的轴向垂直；
所述导磁体靠近滑杆一侧焊设有两排限位槽，所述导磁体与所述钕铁硼滑块通过该两排限位槽卡接；
所述钕铁硼滑块与所述滑杆的一端通过螺栓固接；
所述滑杆的中部与套环套接，所述套环位于导磁体的中垂线上，所述套环内侧设有多个滚珠，用于减少滑杆在套环内的阻力，所述套环固设在上鱼鳍内部或下鱼鳍内部或鱼尾内部。
2.根据权利要求1所述的一种仿生机器鱼，其特征在于，所述无线电遥控器中设有无线发射电路，所述电控结构中设有无线接收电路，所述无线发射电路与所述无线接收电路通信互联。
3.根据权利要求2所述的一种仿生机器鱼，其特征在于，所述无线发射电路型号为PT8A977，所述无线接收电路型号为PT8A978。
4.根据权利要求1所述的一种仿生机器鱼，其特征在于，所述电控结构包括直流电池、振荡电路、无线接收电路、单片机、变频器和磁感线圈组；
所述振荡电路连接所述无线接收电路；
所述无线接收电路连接所述单片机；
所述单片机连接所述变频器；
所述变频器与所述磁感线圈组相连接；
直流电池与所述振荡电路、所述磁感线圈组电性连接。
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