CN109795657B - 一种仿生机器鱼 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种仿生机器鱼，包括鱼头机构、鱼身机构和鱼尾机构，鱼头机构的前侧设置有双目摄像头和第一主动声呐，鱼身机构的左右两侧各设置有一个第二主动声呐，第一主动声呐与两个第二主动声呐呈品字形排布；鱼头机构上设置有激光扫描机构；第一主动声呐、第二主动声呐、激光扫描机构、双目摄像头和浮潜机构各连接有子控制器，子控制器连接主控制器。采用三个品字形排布的主动声呐，并与双目摄像头相融合，有效减少测量死角，同时通过被动声呐监听水声来识别物体，从而可实现更有效的避障，并还可对水下地形地貌进行扫描，可实现逼真的仿生效果；其浮潜机构占用空间小，滚珠丝杠不会与水直接接触，不易腐蚀，使用寿命长。

Description

一种仿生机器鱼

技术领域

本发明涉及机器鱼技术领域，具体来说，涉及一种仿生机器鱼。

背景技术

仿生机器鱼用于完成水下探测任务，仿生机器鱼通过浮潜机构实现上浮和下潜。

现有的仿生机器鱼覆盖面较小，无法实现有效避障，并且功能单一，不具有双目识别功能。

此外，现有的仿生机器鱼仅能将水下图像传送到地面，无法对水下地形地貌进行扫描。现有的仿生机器鱼的鱼尾部分动作僵硬，仿生效果不好。现有的浮潜机构是通过滚珠丝杠转动来带动滚珠螺母直线移动，进而带动与滚珠螺母连接的活塞直线移动的，这种方式占用空间大，并且滚珠丝杠与水会直接接触，易腐蚀，传动精度会受到影响。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种仿生机器鱼，采用三个品字形排布的主动声呐，覆盖面更大，并与双目摄像头相融合，减少死角，可实现有效避障，可对水下地形地貌进行扫描，多个关节电机独立动作，仿生效果好，其浮潜机构占用空间小，滚珠丝杠不会与水直接接触。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种仿生机器鱼，包括鱼头机构、鱼身机构和鱼尾机构，其特征在于，所述鱼头机构的前侧设置有双目摄像头和第一主动声呐，所述鱼身机构的左右两侧各设置有一个第二主动声呐，所述第一主动声呐与两个所述第二主动声呐呈品字形排布；所述鱼头机构上设置有激光扫描机构；所述鱼身机构的下部设置有浮潜机构；所述鱼尾机构包括鱼尾骨架，所述鱼尾骨架包括多级关节模块，所述关节模块包括防水驱动箱，所述防水驱动箱内设置有关节电机，所述关节电机通过第二传动机构连接有输出轴，所述输出轴至少部分位于所述防水驱动箱的外部，上一级所述关节模块的输出轴通过关节连杆固定连接下一级所述关节模块的防水驱动箱，最后一级所述关节模块的输出轴通过鱼尾连杆固定连接有鱼尾；所述第一主动声呐、所述第二主动声呐、所述激光扫描机构、所述双目摄像头和所述浮潜机构各连接有子控制器，所述子控制器连接主控制器。

进一步地，所述鱼头机构的下部设置有被动声呐，所述被动声呐通过与其对应的子控制器连接所述主控制器。

可选地，所述防水驱动箱固定连接有防水外壳，所述防水外壳上至少开设有一个供所述输出轴穿过的第二孔洞。

可选地，所述防水驱动箱上至少开设有一个供所述输出轴穿过的第二孔洞。

进一步地，所述输出轴与所述第二孔洞之间设置有防水机构，所述防水机构包括轴套，所述轴套上具有环形的凸台，所述凸台位于所述防水外壳的外部，所述凸台的一端面轴向压紧所述防水外壳，所述凸台的另一端面上开设有环形槽，所述环形槽内设置有胀紧环以及可轴向滑动的压圈，所述胀紧环具有弹性，所述胀紧环远离所述防水外壳的端面上开设有梯形环槽，所述压圈上设置有与所述梯形环槽相配合的梯形环凸，所述凸台远离所述防水外壳的端面上可拆卸地连接有挡帽，所述挡帽轴向压紧所述压圈。

进一步地，所述激光扫描机构包括位于所述鱼头机构下部的激光扫描仪，所述激光扫描仪固定连接有可上下移动的滑块，所述滑块通过第一传动机构连接有扫描机构电机，所述扫描机构电机通过与其对应的子控制器连接所述主控制器。

进一步地，所述浮潜机构包括筒体，所述筒体内间隔设置有第一腔体以及第二腔体，所述第二腔体远离所述第一腔体的一端开设有吸排水口，所述第二腔体内密封滑动连接有活塞，所述第一腔体内设置有电机，所述电机通过第二传动机构连接有可绕自身轴线转动的滚珠螺母，所述滚珠螺母的轴线处贯穿设置有与其相配合的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠穿过所述第一腔体后与所述第二腔体内的活塞相连接，所述电机通过与其对应的子控制器连接所述主控制器。

进一步地，所述鱼头机构的前侧还设置有实时相机，所述实时相机通过与其对应的子控制器连接所述主控制器。

进一步地，所述鱼身机构的上部设置有背鳍，所述背鳍内设置有无线图像传输模块、无线数据传输模块和GPS定位模块，所述无线图像传输模块、无线数据传输模块和GPS定位模块均连接所述主控制器。

进一步地，所述关节模块还包括鱼尾外壳，所述防水驱动箱和所述防水外壳均位于所述鱼尾外壳内，所述鱼尾外壳上固定连接有对称的两个腹鳍。

本发明的有益效果：采用三个品字形排布的主动声呐，覆盖面更大，并与双目摄像头相融合，有效减少测量死角，同时通过被动声呐监听水声来识别物体，从而可实现更有效的避障，并还可对水下地形地貌进行扫描，适应性广，多个关节电机独立动作，可实现逼真的仿生效果；其浮潜机构占用空间小，滚珠丝杠不会与水直接接触，不易腐蚀，使用寿命长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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是根据本发明实施例所述的仿生机器鱼的示意图；

图2是根据本发明实施例所述的仿生机器鱼的分解图；

图3是根据本发明实施例所述的仿生机器鱼使用时的示意图；

图4是根据本发明实施例所述的激光扫描机构的结构示意图一；

图5是根据本发明实施例所述的激光扫描机构的结构示意图二；

图6是根据本发明实施例所述的激光扫描机构的剖视图一；

图7是根据本发明实施例所述的激光扫描机构的剖视图二；

图8是根据本发明实施例所述的激光扫描机构的分解结构示意图；

图9是根据本发明实施例所述的仿生机器鱼的鱼尾机构的剖视图；

图10是根据本发明实施例所述的仿生机器鱼的鱼尾机构的分解图；

图11是根据本发明实施例所述的关节模块的剖视图；

图12是根据本发明实施例所述的防水机构的剖视图；

图13是根据图12所述的防水机构的A处放大图；

图14是根据本发明实施例所述的防水机构的分解图；

图15是根据本发明实施例所述的胀紧环的示意图；

图16是根据本发明实施例所述的摄像头防水外壳的剖视图；

图17是根据本发明实施例所述的浮潜机构的剖视图；

图18是根据本发明实施例所述的电缆防水密封结构的示意图。

图中：

1、鱼头机构；2、鱼身机构；3、鱼尾机构；11、筒体；12、活塞；13、电机；14、滚珠螺母；15、滚珠丝杠；16、第一齿轮；17、第二齿轮；18、管套；19、第一限位开关；21、激光扫描仪；22、滑块；23、扫描机构电机；24、导杆；25、固定板；26、第一传动机构；27、锥齿轮；28、抱箍；29、支杆；31、防水外壳；32、输出轴；33、轴套；34、胀紧环；35、压圈；36、梯形环槽；37、挡帽；38、挡圈；41、鱼尾；42、关节模块；43、防水驱动箱；44、关节电机；45、第二传动机构；46、关节连杆；47、鱼尾连杆；48、鱼尾外壳；49、腹鳍；51、第一主动声呐；52、第二主动声呐；53、被动声呐；61、双目摄像头；62、前壳体；63、后盖；64、胶槽；65、支架；71、实时相机；72、背鳍；73、防水控制箱；74、锂电池箱；81、电缆防水接头；82、第二密封筒；83、电缆；84、绝缘内芯；85、密封胶；86、连接法兰；87、环形沟槽；111、吸排水口；210、传动固定板；211、顶杆；212、摆臂；213、第二限位开关；214、第一密封筒；215、密封胶套；216、支架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-18所示，根据本发明实施例所述的一种仿生机器鱼，包括鱼头机构1、鱼身机构2和鱼尾机构3，所述鱼头机构1的前侧设置有双目摄像头61和第一主动声呐51，所述鱼身机构2的左右两侧各设置有一个第二主动声呐52，所述第一主动声呐51与两个所述第二主动声呐52呈品字形排布；所述鱼头机构1上设置有激光扫描机构；所述鱼身机构2的下部设置有浮潜机构；所述鱼尾机构3包括鱼尾骨架，所述鱼尾骨架包括多级关节模块42，所述关节模块42包括防水驱动箱43，所述防水驱动箱43内设置有关节电机44，所述关节电机44通过第二传动机构45连接有输出轴32，所述输出轴32至少部分位于所述防水驱动箱43的外部，上一级所述关节模块42的输出轴32通过关节连杆46固定连接下一级所述关节模块42的防水驱动箱43，最后一级所述关节模块42的输出轴32通过鱼尾连杆47固定连接有鱼尾41；所述第一主动声呐51、所述第二主动声呐52、所述激光扫描机构、所述双目摄像头61和所述浮潜机构各连接有子控制器，所述子控制器连接主控制器。

在本发明的一个具体实施例中，所述鱼头机构1的下部设置有被动声呐53，所述被动声呐53通过与其对应的子控制器连接所述主控制器。

在本发明的一个具体实施例中，所述防水驱动箱43固定连接有防水外壳31，所述防水外壳31上至少开设有一个供所述输出轴32穿过的第二孔洞。或者，所述防水驱动箱43上至少开设有一个供所述输出轴32穿过的第二孔洞。

在本发明的一个具体实施例中，所述输出轴32与所述第二孔洞之间设置有防水机构，所述防水机构包括轴套33，所述轴套33上具有环形的凸台，所述凸台位于所述防水外壳31的外部，所述凸台的一端面轴向压紧所述防水外壳31，所述凸台的另一端面上开设有环形槽，所述环形槽内设置有胀紧环34以及可轴向滑动的压圈35，所述胀紧环34具有弹性，所述胀紧环34远离所述防水外壳31的端面上开设有梯形环槽36，所述压圈35上设置有与所述梯形环槽36相配合的梯形环凸，所述凸台远离所述防水外壳31的端面上可拆卸地连接有挡帽37，所述挡帽37轴向压紧所述压圈35。

在本发明的一个具体实施例中，所述激光扫描机构包括位于所述鱼头机构1下部的激光扫描仪21，所述激光扫描仪21固定连接有可上下移动的滑块22，所述滑块22通过第一传动机构26连接有扫描机构电机23，所述扫描机构电机23通过与其对应的子控制器连接所述主控制器。

在本发明的一个具体实施例中，所述浮潜机构包括筒体11，所述筒体11内间隔设置有第一腔体以及第二腔体，所述第二腔体远离所述第一腔体的一端开设有吸排水口111，所述第二腔体内密封滑动连接有活塞12，所述第一腔体内设置有电机13，所述电机13通过第二传动机构连接有可绕自身轴线转动的滚珠螺母14，所述滚珠螺母14的轴线处贯穿设置有与其相配合的滚珠丝杠15，所述滚珠丝杠15穿过所述第一腔体后与所述第二腔体内的活塞12相连接，所述电机13通过与其对应的子控制器连接所述主控制器。

在本发明的一个具体实施例中，所述鱼头机构1的前侧还设置有实时相机71，所述实时相机71通过与其对应的子控制器连接所述主控制器。

在本发明的一个具体实施例中，所述鱼身机构2的上部设置有背鳍72，所述背鳍72内设置有无线图像传输模块、无线数据传输模块和GPS定位模块，所述无线图像传输模块、无线数据传输模块和GPS定位模块均连接所述主控制器。

在本发明的一个具体实施例中，所述关节模块42还包括鱼尾外壳48，所述防水驱动箱43和所述防水外壳31均位于所述鱼尾外壳48内，所述鱼尾外壳48上固定连接有对称的两个腹鳍49。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式对本发明的上述技术方案进行详细说明。

本发明所述仿生机器鱼具有三个主动声呐和一个被动声呐53，三个主动声呐包括一个第一主动声呐51和两个第二主动声呐52，三个主动声呐用于测距。被动声呐53用于监听水声，其可通过监听水声来识别物体。三个主动声呐分时工作，时间间隔为200ms。

每个主动声呐配一个子控制器，被动声呐53配一个子控制器，双目摄像头61配一个子自控制器，电机13配一个子控制器，六个子控制器均连接主控制器。主控制器和子控制器均包括单片机或CPU。

仅设置三个主动声呐不可避免的会存在测量死角，为减少测量死角，本发明还设置了双目摄像头61来与三个主动声呐协同工作。

双目摄像头61通过与对应的子控制器相结合，可用于识别障碍物并依据双目视觉原理计算得到该障碍物与仿生机器鱼之间的距离。

前壳体62包括上半壳和下半壳，下半壳与上半壳可拆卸连接，下半壳上可拆卸地连接支架65，支架65用于固定双目摄像头61，支架65与上半壳可拆卸连接，并且其与上半壳的连接处设置有胶槽64，胶槽64内填充密封胶。

通过设置胶槽64和密封胶可有效提高连接处的防水效果。

双目摄像头将图像数据输出给对应的子控制器，该子控制器进行预处理将双目视差融合成深度距离值并将数据一起传送给主控制器，主动声呐和被动声呐53将测得的数据输出给对应的子控制器，该子控制器进行预处理后将数据传送给主控制器，主控制器通过无线图像传输模块和无线数据传输模块将数据传送给地面工作站，主控制器还通过无线通信模块连接地面工作站，地面工作站遥控激光扫描机构、浮潜机构和鱼尾机构3等动作。

仿生机器鱼采用三个单波束主动声呐和双目摄像头61来构成避障网络，根据量程不同，采用无迹kalman滤波算法对三个主动声呐和双目摄像头的数据进行融合，通过三个主动声呐和双目摄像头61获得的距离参数来进行实时观测，再反推出仿生机器鱼周围的障碍物大体轮廓，根据障碍物大体轮廓，进行转向和游速判断，从而实现避障。

激光扫描机构包括激光扫描仪21、滑块22、扫描机构电机23、导杆24、固定板25、第一传动机构26、锥齿轮27、抱箍28、支杆29、传动固定板210、顶杆211、摆臂212、限位开关213、第一密封筒214、密封胶套215、支架216等。

滑块22滑动连接在竖直的导杆24上，导杆24固定连接在支架216上，支架216固定连接在固定板25上。第一传动机构26为同步带传动机构。扫描机构电机23通过两个相互啮合的锥齿轮27连接同步带传动机构。滑块22的底部通过抱箍28固定连接激光扫描仪21。固定板25通过支杆29固定连接有传动固定板210，传动固定板210固定连接扫描机构电机23。滑块22的顶部固定连接有顶杆211，传动固定板210铰接摆臂212的中部，摆臂212的一端与顶杆211相对应，摆臂212的另一端与限位开关213相对应。扫描机构电机23和限位开关213均设置在相应的第一密封筒214内，第一密封筒214与传动固定板210固定连接。传动固定板210上固定连接有密封胶套215，摆臂212靠近顶杆211的一端设置于密封胶套215内。

扫描机构电机23、限位开关213均连接同一个子控制器，该子控制器连接主控制器。

扫描机构电机23通过锥齿轮27驱动第一传动机构26，第一传动机构26通过同步带驱动滑块22沿导杆24上下移动，滑块22带动激光扫描仪21上下移动，以使激光扫描仪21实现上下扫描，激光扫描仪21与主控制器连接，激光扫描仪21将扫描后的数据发送给主控制器，主控制器发送给地面工作站。

第二限位开关213用于对滑块22的上移量进行限制，摆臂212为杠杆机构，当滑块22上移并推动到摆臂212的一端向上翻转时，摆臂212的另一端向下翻转并触碰第二限位开关213，第二限位开关213将信号发送给控制器，控制器控制电机停止动作。

第一密封筒214、密封胶套215均用构建防水环境，用于防止外界的水对扫描机构电机23和第二限位开关213造成影响，第一密封筒214远离传动固定板210的一端设置有密封接头，用于过线。

鱼尾机构3包括关节模块42和鱼尾41，关节模块42包括防水驱动箱43，防水驱动箱43内设置有关节电机44，关节电机44通过第二传动机构45连接有输出轴32，关节模块42的一种实现方式是将防水驱动箱43固定连接防水外壳31，在防水外壳31上开设供输出轴32穿过的第二孔洞。关节模块42的另一种实现方式是在防水驱动箱43上开设供输出轴32穿过的第二孔洞。无论是哪种实现方式，上一级的关节模块42的输出轴32均通过关节连杆46固定连接下一级关节模块42的防水驱动箱43，最后一级关节模块42的输出轴32通过鱼尾连杆47固定连接鱼尾41；输出轴32上设置有方形连接端，关节连杆46和鱼尾连杆47上均开设有与方形连接端相配合的方孔。防水外壳31上可开设两个第二孔洞。或者，防水驱动箱43上开设两个第二孔洞。第二传动机构45为齿轮传动机构，齿轮传动机构包括多个彼此相互啮合的齿轮。关节模块42还包括鱼尾外壳48，防水驱动箱43和防水外壳31均位于鱼尾外壳48内。鱼尾外壳48上固定连接有对称的两个腹鳍49。

每一级的关节模块42通过关节电机44、输出轴32来驱动下一级关节模块42摆动，从而可通过多个关节电机44独立动作，实现逼真的仿生效果。

第一级关节模块42仅具有防水驱动箱43，防水驱动箱43上至少开设有一个供所述输出轴32穿过的第二孔洞，输出轴32与第二孔洞之间设置防水机构以实现良好的防水效果，其余级别的关节模块42均具有防水驱动箱43和防水外壳31，并在防水外壳31开设有供所述输出轴32穿过的第二孔洞，输出轴32与第二孔洞之间设置防水机构以实现良好的防水效果。

防水机构包括轴套33，轴套33上具有环形的凸台，凸台位于防水外壳31的外部，凸台的一端面轴向压紧防水外壳31，凸台的另一端面上开设有环形槽，环形槽内设置有胀紧环34以及可轴向滑动的压圈35，胀紧环34具有弹性，胀紧环34远离防水外壳31的端面上开设有梯形环槽36，压圈35上设置有与梯形环槽36相配合的梯形环凸，凸台远离防水外壳31的端面上可拆卸地连接有挡帽37，挡帽37轴向压紧压圈35。

输出轴32上设置有方形连接端，方形连接端分别与关节连杆46上的方孔以及鱼尾连杆47上的方孔相配合，输出轴32转动时带动关节连杆46和鱼尾连杆47摆动，进而带动下一级关节模块42和鱼尾摆动。

齿轮传动机构起到减速器的作用。

防水驱动箱43和防水外壳31内均具有较大的闲置空间，在水中可具有较大的浮力。

鱼尾41由内部的金属骨架和包覆在外部的橡胶构成。

本发明实施例中，鱼尾骨架由三级关节模块42构成，位于中间一级的关节模块42的鱼尾外壳48上固定连接有对称的两个腹鳍49。腹鳍49用于起到辅助平衡的作用。

关节电机44通过齿轮传动机构带动输出轴32转动，输出轴32贯穿防水外壳31或防水驱动箱43，防水外壳31或防水驱动箱43上设置有两个第二孔洞，第二孔洞的孔径大于输出轴32的直径，每个第二孔洞与输出轴32之间设置一个轴套33，每个轴套33具有一个凸台，每个凸台上连接一个挡帽37，每个凸台上设置有一个环形槽，环形槽内设置一个胀紧环34和一个压圈35，其中一个凸台和对应的挡帽37被压紧在防水外壳31与输出轴32上的台阶之间，另一个凸台和对应的挡帽37被压紧在防水外壳31与输出轴32上的挡圈38之间，挡圈38与输出轴32可拆卸连接。

每个轴套33与输出轴32之间均设置有三道径向密封圈，用于容纳径向密封圈的沟槽开设在输出轴32上。

轴套33与防水外壳31之间具有一道径向密封圈和一道端面密封圈，用于容纳密封圈的沟槽开设在防水外壳31上，密封圈可以采用O型圈、Y形圈等。

径向密封圈和端面密封圈用于实现更好的防水效果。

当外界水压很大时，水压会压迫压圈35，使压圈35压紧胀紧环34，梯形环凸会使胀紧环34胀开，胀紧环34压紧输出轴32，进而可有效阻止水通过输出轴32与轴套33之间的缝隙进入防水壳体内。

浮潜机构包括筒体11，筒体11内间隔设置有第一腔体以及第二腔体，第二腔体远离第一腔体的一端开设有吸排水口111，第二腔体内密封滑动连接有活塞12，第一腔体内设置有电机13，电机13通过第三传动机构连接有可绕自身轴线转动的滚珠螺母14，滚珠螺母14的轴线处贯穿设置有与其相配合的滚珠丝杠15，滚珠丝杠15穿过第一腔体后与第二腔体内的活塞12相连接。活塞12与第二腔体内壁之间设置有密封圈。第三传动机构为齿轮传动机构。齿轮传动机构包括设置在电机13输出轴上的第一齿轮16以及与该第一齿轮16啮合连接的第二齿轮17，第二齿轮17与滚珠螺母14固定连接。第二齿轮17的轴线处开设有与滚珠螺母14相配合的第一孔洞，滚珠螺母14伸入第一孔洞内并与第一孔洞固定连接。第一腔体内固定连接有管套18，管套18套设于第二齿轮17的外部。管套18靠近第二齿轮17的一端固设有挡圈，第二齿轮17与挡圈之间以及滚珠螺母14与第一腔体之前均设置有推力轴承。筒体11内设置有与滚珠丝杠15相对应的第一限位开关19。滚珠丝杠15上设置有与管套18相配合的第一限位开关19。

电机13、第一限位开关19均连接对应的同一个子控制器，子控制器连接主控制器，第一腔体上设置有过线孔，第二腔体内密封滑动连接活塞12，保证了第一腔体的密封性，使水不会通过活塞12与第二腔体内壁之间的空隙进入第一腔体中。活塞12与第二腔体内壁之间设置有三道密封圈。

滚珠螺母14转动会带动滚珠丝杠15直线移动，滚珠丝杠15的直线位移量通过两个第一限位开关19来控制。

浮潜机构在具体使用时，电机13带动第一齿轮16转动，第一齿轮16通过第二齿轮17带动滚珠螺母14转动，滚珠螺母14带动滚珠丝杠15直线移动，滚珠丝杠15带动活塞12直线移动，活塞12直线移动时，水通过吸排水口111进入或排出第二腔体，进而使仿生机器鱼实现上浮和下潜。

鱼身机构2内设置有防水控制箱73和锂电池箱74，锂电池箱74内设置有锂电池，锂电池与主控制器连接，主控制器设置在防水控制箱73中，防水控制箱73、锂电池箱74内均具有较大的闲置空间，在水中可具有较大的浮力。防水驱动箱43、防水控制箱73、锂电池箱74、第一密封筒214等密封装置上均具有过线孔，过线孔处设置有电缆防水密封结构，电缆防水密封结构包括电缆防水接头81，电缆防水接头81螺纹连接第二密封筒82的一端，第二密封筒82的另一端具有连接法兰86，电缆防水接头81连接有电缆83，电缆83的绝缘内芯84从密封筒2中穿过并且该绝缘内芯84与第二密封筒82之间填充有密封胶5，电缆防水接头81与第二密封筒82之间设置有O型圈，连接法兰86上设置有与端面密封圈相对应的环形沟槽87，电缆83包括绝缘外皮以及位于绝缘外皮内的绝缘内芯84。

电缆防水密封结构在电缆防水接头1与水下设备的密封装置之间设置了一个第二密封筒82，第二密封筒82与电缆防水接头1通过螺纹相互连接，并在连接处设置O型圈来提高密封效果，第二密封筒82通过连接法兰86、螺钉等连接密封装置，连接法兰86与密封装置之间设置端面密封圈，与端面密封圈相对应的环形沟槽87开设在连接法兰86上，通过端面密封圈来提高第二密封筒82与密封装置之间的密封效果。

电缆83包括绝缘外皮以及位于绝缘外皮内的绝缘内芯84，绝缘内芯84的数量可以为一根也可以为多根。

电缆防水密封结构在具体使用时，将连接法兰86与密封装置连接好，将电缆83的一端穿过电缆防水接头81后再将该端的绝缘外皮剥开使该端的绝缘内芯84暴露在外，然后将暴露在外的绝缘内芯84穿过第二密封筒82并伸入至密封装置内，然后对第二密封筒82灌注密封胶，并使密封胶填满绝缘内芯84与第二密封筒82之间的缝隙，灌胶完成后，将电缆防水接头81与第二密封筒82连接好即可，采用这种方式，即使电缆绝缘外皮破损，水也无法顺着绝缘内芯84流入到密封装置中，进而有效防止了设备进水损坏。

鱼身机构2与鱼头机构1固定连接，鱼身机构2与鱼尾机构3中第一级关节模块42的防水驱动箱43固定连接。

主控制器还连接有WIFI调试模块。

实时相机71采用水下摄像机，实时相机71将拍摄到的实时画面传输给主控制器，主控制器通过无线图像传输模块传输给地面工作站。

因无线图像传输模块、无线数据传输模块等模块具有较长的天线，背鳍72内部不仅可以提供容纳天线的空间，还可以起到辅助平衡的作用。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，采用三个品字形排布的主动声呐，覆盖面更大，并与双目摄像头相融合，有效减少测量死角，同时通过被动声呐监听水声来识别物体，从而可实现更有效的避障，并还可对水下地形地貌进行扫描，适应性广，多个关节电机独立动作，可实现逼真的仿生效果；其浮潜机构占用空间小，滚珠丝杠不会与水直接接触，不易腐蚀，使用寿命长。

以上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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种仿生机器鱼，包括鱼头机构（1）、鱼身机构（2）和鱼尾机构（3），其特征在于，所述鱼头机构（1）的前侧设置有双目摄像头（61）和第一主动声呐（51），所述鱼身机构（2）的左右两侧各设置有一个第二主动声呐（52），所述第一主动声呐（51）与两个所述第二主动声呐（52）呈品字形排布；所述鱼头机构（1）上设置有激光扫描机构；所述鱼身机构（2）的下部设置有浮潜机构；所述鱼尾机构（3）包括鱼尾骨架，所述鱼尾骨架包括多级关节模块（42），所述关节模块（42）包括防水驱动箱（43），所述防水驱动箱（43）内设置有关节电机（44），所述关节电机（44）通过第二传动机构（45）连接有输出轴（32），所述输出轴（32）至少部分位于所述防水驱动箱（43）的外部，上一级所述关节模块（42）的输出轴（32）通过关节连杆（46）固定连接下一级所述关节模块（42）的防水驱动箱（43），最后一级所述关节模块（42）的输出轴（32）通过鱼尾连杆（47）固定连接有鱼尾（41）；所述第一主动声呐（51）、所述第二主动声呐（52）、所述激光扫描机构、所述双目摄像头（61）和所述浮潜机构各连接有子控制器，所述子控制器连接主控制器，所述浮潜机构包括筒体（11），所述筒体（11）内间隔设置有第一腔体以及第二腔体，所述第二腔体远离所述第一腔体的一端开设有吸排水口（111），所述第二腔体内密封滑动连接有活塞（12），所述第一腔体内设置有电机（13），所述电机（13）通过第二传动机构连接有可绕自身轴线转动的滚珠螺母（14），所述滚珠螺母（14）的轴线处贯穿设置有与其相配合的滚珠丝杠（15），所述滚珠丝杠（15）穿过所述第一腔体后与所述第二腔体内的活塞（12）相连接，所述电机（13）通过与其对应的子控制器连接所述主控制器。

2.根据权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述鱼头机构（1）的下部设置有被动声呐（53），所述被动声呐（53）通过与其对应的子控制器连接所述主控制器。

3.根据权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述防水驱动箱（43）固定连接有防水外壳（31），所述防水外壳（31）上至少开设有一个供所述输出轴（32）穿过的第二孔洞。

4.根据权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述防水驱动箱（43）上至少开设有一个供所述输出轴（32）穿过的第二孔洞。

5.根据权利要求3所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述输出轴（32）与所述第二孔洞之间设置有防水机构，所述防水机构包括轴套（33），所述轴套（33）上具有环形的凸台，所述凸台位于所述防水外壳（31）的外部，所述凸台的一端面轴向压紧所述防水外壳（31），所述凸台的另一端面上开设有环形槽，所述环形槽内设置有胀紧环（34）以及可轴向滑动的压圈（35），所述胀紧环（34）具有弹性，所述胀紧环（34）远离所述防水外壳（31）的端面上开设有梯形环槽（36），所述压圈（35）上设置有与所述梯形环槽（36）相配合的梯形环凸，所述凸台远离所述防水外壳（31）的端面上可拆卸地连接有挡帽（37），所述挡帽（37）轴向压紧所述压圈（35）。

6.根据权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述激光扫描机构包括位于所述鱼头机构（1）下部的激光扫描仪（21），所述激光扫描仪（21）固定连接有可上下移动的滑块（22），所述滑块（22）通过第一传动机构（26）连接有扫描机构电机（23），所述扫描机构电机（23）通过与其对应的子控制器连接所述主控制器。

7.根据权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述鱼头机构（1）的前侧还设置有实时相机（71），所述实时相机（71）通过与其对应的子控制器连接所述主控制器。

8.根据权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述鱼身机构（2）的上部设置有背鳍（72），所述背鳍（72）内设置有无线图像传输模块、无线数据传输模块和GPS定位模块，所述无线图像传输模块、无线数据传输模块和GPS定位模块均连接所述主控制器。

9.根据权利要求3所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述关节模块（42）还包括鱼尾外壳（48），所述防水驱动箱（43）和所述防水外壳（31）均位于所述鱼尾外壳（48）内，所述鱼尾外壳（48）上固定连接有对称的两个腹鳍（49）。