CN106697236A - 一种仿生机器鱼 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种仿生机器鱼，属于机械技术领域。本一种仿生机器鱼，包括本体，本体包括鱼身，鱼身的一端设置有鱼头，另外一端设有尾鳍，鱼身靠近鱼头的两侧均铰接有胸鳍，鱼身的上方设有背鳍，鱼身的下方设置有气腔，气腔的下端贯穿鱼身，气腔中设有气囊，气腔的下端和鱼身之间设有橡胶密封层，气囊内部设置有若干碳酸钙颗粒和加热丝，鱼身内设有供电源，供电源上安装有控制器，供电源和控制器电连接，加热丝和控制器电连接。本发明具有噪音小，易于隐蔽等优点。

Description

一种仿生机器鱼
技术领域
本发明属于机械技术领域，涉及一种仿生机器鱼。
背景技术
仿鱼形的机器鱼已在各国进行大量的研制，可以用来检测水下的污染源或者其它异状，这可以用来观测水下世界或者是生物种群。
基本上的仿生鱼都是采用电动马达来驱动的，电动马达与连杆的驱动比较快速，但会产生振动噪音，容易被捕捉，也不容易被鱼群接受。
发明内容
本发明针对现有技术不足，提供了一种主要依靠气体来驱动上下前后活动的水下鱼形仿生机器鱼。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种仿生机器鱼，包括仿鱼形的本体，所述本体包括鱼身，所述鱼身的一端设置有鱼头，另外一端设置有尾鳍，所述鱼身靠近鱼头的两侧均铰接有胸鳍，所述鱼身的上方设置有背鳍，所述鱼身的下方设置有气腔，所述气腔的下端贯穿鱼身，所述气腔中设置有气囊，所述气腔的下端和鱼身之间设置有橡胶密封层，所述气囊内部设置有若干碳酸钙颗粒和加热丝，所述鱼身内设置有供电源，所述供电源上安装有控制器，所述供电源和控制器电连接，所述加热丝和控制器电连接。
上述的仿生机器鱼中：所述尾鳍铰接在鱼身的一端，所述气囊上设置有主排气管，所述主排气管分成左排气管和右排气管，所述左排气管通过鱼身后延伸到尾鳍并且左排气管的排气口位于尾鳍的左侧，当左排气管排气时尾鳍向右摆动，所述右排气管通过鱼身后延伸到尾鳍并且右排气管的排气口位于尾鳍的右侧，当右排气管排气时尾鳍向左摆动，所述左排气管与右排气管上均设置有控制阀一，所述控制阀一和控制器电连接。
上述的仿生机器鱼中：所述胸鳍包括铰接在鱼身上的若干根支撑杆和覆盖在若干根支撑杆上的连接膜片，所述气囊上还设置有两根驱动气管，两根驱动气管分别对应于两胸鳍，每根所述驱动气管上均设置有控制阀二，所述控制阀二和控制器电连接，两根所述驱动气管分别穿出鱼身后固连在胸鳍上，并且驱动气管的喷气口设置在胸鳍的下侧面，当驱动气管喷气时，胸鳍向上摆动。
上述的仿生机器鱼中：气囊上设置有辅排气管，所述辅排气管从鱼身中延伸到鱼头中，并且辅排气管的喷气口位于鱼头的最前端，当辅排气管喷气时，气泡可以从鱼头的最前端喷出，所述辅排气管上设置有控制阀三，所述控制阀三和控制器电连接。
上述的仿生机器鱼中：所述鱼身的上部和背鳍上均设置有太阳能片，所述太阳能片与所述供电源相连。
上述的仿生机器鱼中：鱼身的上部设置有信号接收器，所述信号接收器与所述控制器电连接。
上述的仿生机器鱼中：所述鱼头上设置一对摄像头，所述摄像头与所述控制器电连接。
上述的仿生机器鱼中：所述所述鱼头的两侧设置有深水换能器，所述深水换能器与供电源电连接。
上述的仿生机器鱼中：所述控制器是单片机。
上述的仿生机器鱼中：所述供电源是蓄电池。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、在加热丝加热条件下，碳酸钙发生化学反应生成二氧化碳和氧化钙，产生上浮力，加热丝停止加热后，二氧化碳和氧化钙反应生成碳酸钙，容易下潜。
2、左排气管可以使得尾鳍向右摆动，右排气管可以使得尾鳍向左摆动，从而推进鱼身和鱼头前进，不使用电机、噪音小，易于隐蔽和伪装。
3、驱动气管可以带动连接膜片和支撑杆上下摆动，产生转向动力，噪音小，易于隐蔽和伪装。
4、可以利用太阳能和水体的压力进行自发电，从而减小对外界电能的依赖，提高续航的能力。
5、在本仿生机器鱼快速向前运动的过程中，通过辅排气管排气，使得气囊中的二氧化碳从鱼头的前端喷出，并且分布于本体的两侧形成气体层，从而降低本体和水体之间的摩擦力，具有降低能耗，提高运动速度的作用。
6、因为螺旋桨推进会产生尾流效应，本仿生机器鱼采用喷气驱动来代替螺旋桨驱动，可以避免产生尾流效应，使得本仿生机器鱼的游动更加安全，易于隐蔽和伪装。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例的控制示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：如图1和图2所示，标注如下：1、气囊；2、碳酸钙颗粒；3、加热丝；4、供电源；5、主排气管；51、左排气管；52、右排气管；6、控制阀一；7、驱动气管；8、控制阀二；9、支撑杆；10、连接膜片；11、太阳能片；12、信号接收器；13、摄像头；14、深水换能器；15、本体；151、鱼头；152、鱼身；153、背鳍；154、尾鳍；155、气腔；156、橡胶密封层；157、胸鳍；16控制器；17、控制阀三；18、辅排气管。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
参照图1和图2，一种仿生机器鱼，包括仿鱼形的本体15，所述本体15包括鱼身152，所述鱼身152的一端设置有鱼头151，另外一端设置有尾鳍154，所述鱼身152靠近鱼头151的两侧均铰接有胸鳍157，所述鱼身152的上方设置有背鳍153，所述鱼身152的下方设置有气腔155，所述气腔155的下端贯穿鱼身152，所述气腔155中设置有气囊1，所述气腔155的下端和鱼身152之间设置有橡胶密封层156，所述气囊1内部设置有若干碳酸钙颗粒2和加热丝3，所述鱼身152内设置有供电源4，所述供电源4上安装有控制器16，所述供电源4和控制器16电连接，所述加热丝3和控制器16电连接。
控制器16起到控制加热丝3通电和断电的作用，本功能为现有技术，在此不再赘述。
为了解决上浮下潜的目的，加热丝3对碳酸钙颗粒2进行加热，产生二氧化碳和氧化钙，使得气囊1增大，橡胶密封层156向下凸起，使得本仿生机器鱼的排水量增加，整体密度变小，浮力增加实现上浮；反之，当加热丝3停止对碳酸钙颗粒2进行加热时，二氧化碳和氧化钙反应生成碳酸钙，气囊1中的二氧化碳减少，气囊缩小，使得本仿生机器鱼的排水量减小，整体密度变大，浮力减小实现下潜。
具体来说：所述尾鳍154铰接在鱼身152的一端，所述气囊1上设置有主排气管5，所述主排气管5分成左排气管51和右排气管52，所述左排气管51通过鱼身152后延伸到尾鳍154并且左排气管51的排气口位于尾鳍154的左侧，当左排气管51排气时尾鳍154向右摆动，所述右排气管52通过鱼身152后延伸到尾鳍154并且右排气管52的排气口位于尾鳍154的右侧，当右排气管52排气时尾鳍154向左摆动，所述左排气管51与右排气管52上均设置有控制阀一6，所述控制阀一6和控制器16电连接。
本仿生机器鱼浮游在水面上或者潜在水中，通过摄像头13观察周边的环境，当加热丝3通电加热以后就可以产生二氧化碳，气囊1由弹性材料制成，随着气囊1中的二氧化碳气体增多，气囊1会给二氧化碳气体施加一个压力，通过控制器16控制左排气管51上的控制阀一6开启，气囊1中的二氧化碳通过左排气管51喷出从而带动尾鳍向右摆动，然后控制器16控制左排气管51上的控制阀一6关闭，然后控制器16控制右排气管52的控制阀一6开启，气囊1中的二氧化碳通过右排气管52喷出从而带动尾鳍向左摆动，然后重复上述操作，通过尾鳍左右摆动实现本仿生机器鱼的前进，实现仿生游动，易于隐蔽和伪装。
具体来说：所述胸鳍157包括铰接在鱼身152上的若干根支撑杆9和覆盖在若干根支撑杆9上的连接膜片10，所述气囊1上还设置有两根驱动气管7，两根驱动气管7分别对应于两胸鳍157，每根所述驱动气管7上均设置有控制阀二8，所述控制阀二8和控制器16电连接，两根所述驱动气管7分别穿出鱼身152后固连在胸鳍157上，并且驱动气管7的喷气口设置在胸鳍157的下侧面，当驱动气管7喷气时，胸鳍157向上摆动。
当控制器16控制控制阀二8开启，气囊1中的二氧化碳会通过驱动气管7喷出，向下喷出的二氧化碳能够驱动胸鳍157向上摆动，实现本仿生机器鱼的转动转向，转向动作完成后控制器16控制控制阀二8关闭，即需要向右转向的时候，可以使得位于鱼身152左侧胸鳍157的下侧的驱动气管7喷气，带动左侧胸鳍157上下摆动，从而带动本仿生机器鱼向右转向；
同理，当本仿生机器鱼需要向左转向时，可以使得位于鱼身152右侧胸鳍157下侧的驱动气管7喷气，带动右侧胸鳍157上下摆动。
具体来说：气囊1上设置有辅排气管18，所述辅排气管18从鱼身152中延伸到鱼头151中，并且辅排气管18的喷气口位于鱼头151的最前端，当辅排气管18喷气时，气泡可以从鱼头151的最前端喷出，所述辅排气管18上设置有控制阀三17，所述控制阀三17和控制器16电连接。
在本仿生机器鱼快速向前运动的过程中，控制器16控制控制阀三17开启，气囊1中的二氧化碳通过辅排气管18从鱼头151的最前端排气，从而在本体15的两侧形成气体层，从而降低本体15和水体之间的摩擦力，具有降低能耗，提高运动速度的作用。
具体来说：所述鱼身152的上部和背鳍153上均设置有太阳能片11，所述太阳能片11与所述供电源4相连。具体来说，所述太阳能片11是太阳能电池板或者是薄膜太阳能电池，通过设置在鱼身152上的太阳能片11进行太阳能发电，供给本仿生机器鱼中的用电设备使用，节能环保。
具体来说：鱼身152的上部设置有信号接收器12，所述信号接收器12与所述控制器16电连接。信号接收器12用于接收外接的信号，然后把信号传递给控制器16，通过控制器16控制控制阀一6、控制阀二8、摄像头13、控制阀三17以及加热丝3工作或者不工作。
具体来说：所述鱼头151上设置一对摄像头13，所述摄像头13与所述控制器16电连接。控制器16起到开关的作用，本功能为现有技术，在此不再赘述，控制器16控制摄像头13工作或者不工作，摄像头13用于观察水面和水下的情况。
具体来说：所述鱼头151的两侧设置有深水换能器14，所述深水换能器14与供电源4电连接。深水换能器14可以把水的压力转变为电能储存到供电源4中，具体来说，所述供电源4是蓄电池。
具体来说：所述控制器16是单片机。单片机功能强大，成本低廉。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了1、气囊；2、碳酸钙颗粒；3、加热丝；4、供电源；5、主排气管；51、左排气管；52、右排气管；6、控制阀一；7、驱动气管；8、控制阀二；9、支撑杆；10、连接膜片；11、太阳能片；12、信号接收器；13、摄像头；14、深水换能器；15、本体；151、鱼头；152、鱼身；153、背鳍；154、尾鳍；155、气腔；156、橡胶密封层；157、胸鳍；16控制器；17、控制阀三；18、辅排气管等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种仿生机器鱼，包括仿鱼形的本体(15)，所述本体(15)包括鱼身(152)，所述鱼身(152)的一端设置有鱼头(151)，另外一端设置有尾鳍(154)，所述鱼身(152)靠近鱼头(151)的两侧均铰接有胸鳍(157)，所述鱼身(152)的上方设置有背鳍(153)，其特征在于：所述鱼身(152)的下方设置有气腔(155)，所述气腔(155)的下端贯穿鱼身(152)，所述气腔(155)中设置有气囊(1)，所述气腔(155)的下端和鱼身(152)之间设置有橡胶密封层(156)，所述气囊(1)内部设置有若干碳酸钙颗粒(2)和加热丝(3)，所述鱼身(152)内设置有供电源(4)，所述供电源(4)上安装有控制器(16)，所述供电源(4)和控制器(16)电连接，所述加热丝(3)和控制器(16)电连接。
2.如权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于：所述尾鳍(154)铰接在鱼身(152)的一端，所述气囊(1)上设置有主排气管(5)，所述主排气管(5)分成左排气管(51)和右排气管(52)，所述左排气管(51)通过鱼身(152)后延伸到尾鳍(154)并且左排气管(51)的排气口位于尾鳍(154)的左侧，当左排气管(51)排气时尾鳍(154)向右摆动，所述右排气管(52)通过鱼身(152)后延伸到尾鳍(154)并且右排气管(52)的排气口位于尾鳍(154)的右侧，当右排气管(52)排气时尾鳍(154)向左摆动，所述左排气管(51)与右排气管(52)上均设置有控制阀一(6)，所述控制阀一(6)和控制器(16)电连接。
3.如权利要求2所述的仿生机器鱼，其特征在于：所述胸鳍(157)包括铰接在鱼身(152)上的若干根支撑杆(9)和覆盖在若干根支撑杆(9)上的连接膜片(10)，所述气囊(1)上还设置有两根驱动气管(7)，两根驱动气管(7)分别对应于两胸鳍(157)，每根所述驱动气管(7)上均设置有控制阀二(8)，所述控制阀二(8)和控制器(16)电连接，两根所述驱动气管(7)分别穿出鱼身(152)后固连在胸鳍(157)上，并且驱动气管(7)的喷气口设置在胸鳍(157)的下侧面，当驱动气管(7)喷气时，胸鳍(157)向上摆动。
4.如权利要求1或2或3所述的仿生机器鱼，其特征在于：气囊(1)上设置有辅排气管(18)，所述辅排气管(18)从鱼身(152)中延伸到鱼头(151)中，并且辅排气管(18)的喷气口位于鱼头(151)的最前端，当辅排气管(18)喷气时，气泡可以从鱼头(151)的最前端喷出，所述辅排气管(18)上设置有控制阀三(17)，所述控制阀三(17)和控制器(16)电连接。
5.如权利要求4所述的仿生机器鱼，其特征在于：所述鱼身(152)的上部和背鳍(153)上均设置有太阳能片(11)，所述太阳能片(11)与所述供电源(4)相连。
6.如权利要求5所述的仿生机器鱼，其特征在于：鱼身(152)的上部设置有信号接收器(12)，所述信号接收器(12)与所述控制器(16)电连接。
7.如权利要求6所述的仿生机器鱼，其特征在于：所述鱼头(151)上设置一对摄像头(13)，所述摄像头(13)与所述控制器(16)电连接。
8.如权利要求7所述的仿生机器鱼，其特征在于：所述鱼头(151)的两侧设置有深水换能器(14)，所述深水换能器(14)与供电源(4)电连接。
9.如权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于：所述控制器(16)是单片机。
10.如权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于：所述供电源(4)是蓄电池。
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