CN108674620A - 仿生软体机器鱼 - Google Patents

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Abstract

本申请中的一种仿生软体机器鱼，包括安装中鱼头(a)中的探测模块(1)与控制模块(2)，鱼头(a)后侧的鱼肚(b)处设有电机，鱼肚(b)的后侧设有鱼尾(c)，其中，所述仿生软体机器鱼的鱼头(a)下侧设有鳍翅(8)，鳍翅(8)连接在鱼头(a)后下侧与鱼肚(b)之间，鱼肚(b)处设有直流电机(3)，直流电机(3)的上部设有背鳍(4)，直流电机(3)与鱼尾(c)之间连接有轴流泵(5)，轴流泵(5)后侧的鱼尾(c)处设有液体弹性驱动器(6)，仿生软体机器鱼的外部材料采用硅橡胶制成；利用机器鱼柔软的身体来降低阻力和噪声，提高灵活度、续航力和隐蔽性，实现软体机器鱼水下长时间秘密勘探和侦察效果。

Description

仿生软体机器鱼
技术领域
本申请涉及仿生机器人领域，具体是一种用于勘探和侦查水下环境的软体机器鱼。
背景技术
仿生机器鱼是指模仿大自然鱼类而进行研发的一类新型机器人，主要承担着勘探和侦查水下环境的重要使命。
目前，仿生机器鱼主要采用传统的制造工艺和制造材料制作而成，很少采用软体智能材料，但是随着不断发展和升级的制造工艺和软体智能材料，人们逐渐将目光转移到仿生软体机器鱼上，因为传统的仿生机器鱼刚度大、能耗高、隐蔽性差，而仿生软体机器鱼具有结构柔软度高，环境适应性好，灵活机动等优点。
在水下环境探测方面，仿生软体机器鱼取代传统的软体机器鱼已是发展趋势，所以有必要提出一种结构柔软、对环境影响小、能耗低、续航力和隐蔽性强的仿生软体机器鱼。
发明内容
本申请的目的在于克服现有技术中存在的技术问题，而提供一种仿生软体机器鱼。
本申请的目的是通过如下技术方案来完成的，一种仿生软体机器鱼，包括安装中鱼头中的探测模块与控制模块，鱼头后侧的鱼肚处设有电机，鱼肚的后侧设有鱼尾，其中，所述仿生软体机器鱼的鱼头下侧设有鳍翅，鳍翅连接在鱼头后下侧与鱼肚之间，鱼肚处设有直流电机，直流电机的上部设有背鳍，直流电机与鱼尾之间连接有轴流泵，轴流泵后侧的鱼尾处设有液体弹性驱动器，仿生软体机器鱼的外部材料采用硅橡胶制成。
所述鱼尾一端与直流电机固定连接、另一端头上固定连接有尾鳍。
所述轴流泵的下侧的鱼肚边缘上设有胸鳍。
所述液体弹性驱动器中包括有横向设置在鱼尾中的鱼尾中间隔板，鱼尾中间隔板的两侧分别有鱼尾左液舱和鱼尾右液舱。
所述鱼尾的两个端头分别为鱼尾前约束与液舱出水口，鱼尾前约束中设有液舱进水口连通至鱼尾左液舱和鱼尾右液舱。
所述鳍翅沿着鱼头下侧向鱼肚中延伸有转动副，转动副与鱼肚中的伺服电机连接。
所述鱼肚处设有直流电机上安装有滚珠轴承及轴流泵液体出口。
一种仿生软体机器鱼的游动方法，其中，包括以下步骤：
步骤1：将仿生软体机器鱼放入液体中，通过转动副上下转动可以带动鳍翅上下转动，从而实现机器鱼倾斜游动；
步骤2：通过轴流泵与鱼尾通过胶水连接，鱼尾有两个进水口和排水口，鱼尾通过排水口向后排水，从而使得机器鱼获得向前游动的动力；
步骤3：轴流泵通过往鱼尾左液舱排水，使得鱼尾左液舱膨胀向右弯曲，从而驱动机器鱼向右转向；或
轴流泵通过往鱼尾右液舱排水，使得鱼尾右液舱膨胀向左弯曲，从而驱动机器鱼向左转向。
本申请与现有技术相比，至少具有以下明显优点和效果：
1、本申请为结构柔软的仿生软体机器鱼，利用机器鱼柔软的身体来降低阻力和噪声，提高灵活度、续航力和隐蔽性，实现软体机器鱼水下长时间秘密勘探和侦察；利用鱼尾舱内的两个液体舱，驱动机器鱼柔软地转向；利用鱼身舱的伺服电机和转动副，使机器鱼能自如地倾斜游动；因此，本发明对于仿生软体机器鱼的推广应用具有重要意义。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是仿生软体机器鱼的整体示意图。
图2是鱼尾舱局部结构示意图。
图3是伺服电机和鳍翅局部结构示意图。
图4是直流电机和轴流泵局部结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请中所述的一种仿生软体机器鱼，包括安装中鱼头a中的探测模块1与控制模块2，鱼头a后侧的鱼肚b处设有电机，鱼肚b的后侧设有鱼尾c，其中，所述仿生软体机器鱼的鱼头a下侧设有鳍翅8，鳍翅8连接在鱼头a后下侧与鱼肚b之间，鱼肚b处设有直流电机3，直流电机3的上部设有背鳍4，直流电机3与鱼尾c之间连接有轴流泵5，轴流泵5后侧的鱼尾c处设有液体弹性驱动器6，仿生软体机器鱼的外部材料采用硅橡胶制成；具有利用机器鱼柔软的身体来降低阻力和噪声，提高灵活度、续航力和隐蔽性，实现软体机器鱼水下长时间秘密勘探和侦察的效果。
参见图1至图4中所示，本申请实施例中，探测模块1设在鱼头a舱内；控制模块2可以设置在鱼头a舱内也可以将其设置在鱼身即鱼肚b的舱内，其中，直流电机3与轴流泵5设在鱼身即鱼肚b的舱内；液体弹性驱动器6设在鱼尾c的舱内。
一对鳍翅8通过转动副18与伺服电机17相连，转动副18上下转动可以带动鳍翅8上下转动，从而实现机器鱼倾斜游动；所述伺服电机17通过紧固螺母与直流电机3相连，直流电机3通过联轴器与轴流泵5相连，而且保证轴流泵与电机主轴同心安装，这样轴流泵5运行效率高，噪音低；所述的轴流泵5与鱼尾通过胶水连接，鱼尾有两个进水口14和排水口15，鱼尾通过排水口15向后排水，使得机器鱼获得向前游动的动力；所述的鱼尾采用硅橡胶通过模具制作而成，里面设有左液舱10和右液舱11，轴流泵5通过往左液舱10排水，使得左液舱10膨胀向右弯曲，从而驱动机器鱼向右转向，同理，通过向右液舱11排水驱动机器鱼向左侧转向，因此，鱼尾舱可作为液体弹性驱动器使用。
仿生软体机器鱼的外部材料采用硅橡胶制成，其中，所述的背鳍4、尾鳍7和胸鳍9采用硅橡胶制成，与机器鱼通过胶水粘接，防止机器鱼失去平衡时左右摇摆不定。
所述的探测模块1设在由硅橡胶制成的鱼头舱内，安装有摄像头和传感器。
所述的控制模块2设有电池、主控板和通讯模块；岸上技术员通过蓝牙连接通讯模块，发送指令，驱动鱼尾和鳍翅，使机器鱼按照预定路线游动。
一种仿生软体机器鱼，包括安装中鱼头a中的探测模块1与控制模块2，鱼头a后侧的鱼肚b处设有电机，鱼肚b的后侧设有鱼尾c，其中，
所述仿生软体机器鱼的鱼头a下侧设有鳍翅8，鳍翅8连接在鱼头a后下侧与鱼肚b之间，通过鳍翅8对仿生软体机器鱼下侧的水流进行控制。
鱼肚b处设有直流电机3，直流电机3的上部设有背鳍4，直流电机3与鱼尾c之间连接有轴流泵5，通过电机带动轴流泵5，利用轴流泵5从外部吸水，送入鱼尾中，为鱼尾的液体驱动器提供动力。
轴流泵5后侧的鱼尾c处设有液体弹性驱动器6。通过液体弹性驱动器6对鱼尾外部的液体进行拨动，进而控制鱼的游动。
所述鱼尾c一端与直流电机3固定连接、另一端头上固定连接有尾鳍7。沿着鱼尾c的两端进行安装，其中，尾鳍7可以用来控制仿生机器鱼游动的方向。
所述轴流泵5的下侧的鱼肚b边缘上设有胸鳍9，通过胸鳍9控制鱼肚b下侧位置液体的流动方向。
所述液体弹性驱动器6中包括有横向设置在鱼尾c中的鱼尾中间隔板12，鱼尾中间隔板12的两侧分别有鱼尾左液舱10和鱼尾右液舱11。
利用液体流过鱼尾c内部的舱室，进而分别控制液体流动的位置与方向。
所述鱼尾c的两个端头分别为鱼尾前约束13与液舱出水口15，沿着鱼尾前约束13位置形成的端口对液体的流入进行控制，水流沿着液舱出水口15位置流出，进而形成流入与流出的循环。
鱼尾前约束13中设有液舱进水口14连通至鱼尾左液舱10和鱼尾右液舱11。所述鳍翅8沿着鱼头a下侧向鱼肚b中延伸有转动副18，转动副18与鱼肚b中的伺服电机17连接。通过电机控制转动副的方向，进而实现对鳍翅8的控制。
所述鱼肚b处设有直流电机3上安装有滚珠轴承19及轴流泵液体出口20。为提高泵的旋转能力，安装轴承，通过利用轴承帮助泵与直流电机的端头之间进行对接。
一种仿生软体机器鱼的游动方法，其中；包括以下步骤：
步骤1：将仿生软体机器鱼放入液体中，通过转动副18上下转动可以带动鳍翅8上下转动，从而实现机器鱼的倾斜游动；
步骤2：通过轴流泵5与鱼尾通过胶水连接，鱼尾有两个进水口14和排水口15，鱼尾通过排水口15向后排水，从而使得机器鱼获得向前游动的动力；
步骤3：轴流泵5通过往鱼尾左液舱10排水，使得左液舱5膨胀向右弯曲，从而驱动机器鱼向右转向；或
轴流泵5通过往鱼尾右液舱11排水，使得鱼尾右液舱11膨胀向左弯曲，从而驱动机器鱼向左转向。
通过转动副18控制鳍翅8上下转动进而控制机器鱼的倾斜游动，再通过轴流泵5对鱼尾左液舱10或鱼尾右液舱11进行选择性的供应液体，进而实现其不断的向右或向左转向。
以上所述仅为本申请的实施例而已，而且，本申请中零部件所取的名称也可以不同，并不限制本申请中的名称。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的构思和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种仿生软体机器鱼，包括安装中鱼头(a)中的探测模块(1)与控制模块(2)，鱼头(a)后侧的鱼肚(b)处设有电机，鱼肚(b)的后侧设有鱼尾(c)，其特征在于：所述仿生软体机器鱼的鱼头(a)下侧设有鳍翅(8)，鳍翅(8)连接在鱼头(a)后下侧与鱼肚(b)之间，鱼肚(b)处设有直流电机(3)，直流电机(3)的上部设有背鳍(4)，直流电机(3)与鱼尾(c)之间连接有轴流泵(5)，轴流泵(5)后侧的鱼尾(c)处设有液体弹性驱动器(6)，仿生软体机器鱼的外部材料采用硅橡胶制成。
2.根据权利要求1所述的仿生软体机器鱼，其特征在于：所述鱼尾(c)一端与直流电机(3)固定连接、另一端头上固定连接有尾鳍(7)。
3.根据权利要求1所述的仿生软体机器鱼，其特征在于：所述轴流泵(5)的下侧的鱼肚(b)边缘上设有胸鳍(9)。
4.根据权利要求1所述的仿生软体机器鱼，其特征在于：所述液体弹性驱动器(6)中包括有横向设置在鱼尾(c)中的鱼尾中间隔板(12)，鱼尾中间隔板(12)的两侧分别有鱼尾左液舱(10)和鱼尾右液舱(11)。
5.根据权利要求4所述的仿生软体机器鱼，其特征在于：所述鱼尾(c)的两个端头分别为鱼尾前约束(13)与液舱出水口(15)，鱼尾前约束(13)中设有液舱进水口(14)连通至鱼尾左液舱(10)和鱼尾右液舱(11)。
6.根据权利要求1所述的仿生软体机器鱼，其特征在于：所述鳍翅(8)沿着鱼头(a)下侧向鱼肚(b)中延伸有转动副(18)，转动副(18)与鱼肚(b)中的伺服电机(17)连接。
7.根据权利要求1所述的仿生软体机器鱼，其特征在于：所述鱼肚(b)处设有直流电机(3)上安装有滚珠轴承(19)及轴流泵液体出口(20)。
8.一种仿生软体机器鱼的游动方法，其特征在于；包括以下步骤：
步骤1：将仿生软体机器鱼放入液体中，通过转动副(18)上下转动可以带动鳍翅(8)上下转动，从而实现机器鱼倾斜游动；
步骤2：通过轴流泵(5)与鱼尾通过胶水连接，鱼尾有两个进水口(14)和排水口(15)，鱼尾通过排水口(15)向后排水，从而使得机器鱼获得向前游动的动力；
步骤3：轴流泵(5)通过往鱼尾左液舱(10)排水，使得鱼尾左液舱(5)膨胀向右弯曲，从而驱动机器鱼向右转向；或
轴流泵(5)通过往鱼尾右液舱(11)排水，使得鱼尾右液舱(11)膨胀向左弯曲，从而驱动机器鱼向左转向。
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