CN110316342A - 一种液动柔性仿生鱼及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液动柔性仿生鱼及其工作方法，包括鱼头模块、鱼身模块和鱼尾；鱼头模块和鱼尾分别连接于鱼身模块的两端；鱼头模块包括鱼头外壳，鱼头外壳的内部设有承接板，承接板上设有电源模块、电磁换向阀、控制模块、调压阀和增压泵；鱼身模块包括刚性连接体、柔性连接体、肌隔框架以及多个柔性驱动器；电磁换向阀为两位四通电磁换向阀，多个柔性驱动器与电磁换向阀上的主导管用多通接头连接；肌隔框架与鱼尾连接。本发明充分利用了周围环境中的流体作为工作介质，增强了能量利用率，并且整个鱼身驱动部分无任何刚性结构，通过鱼身仿肌节柔性驱动器并行排列的巧妙设计，提高了推进结构自由度，实现全柔性驱动。

Description

一种液动柔性仿生鱼及其工作方法

技术领域

本发明主要涉及水下仿生机器人领域，更具体的说是涉及一种液动柔性仿生鱼及其工作方法。

背景技术

鱼类游动快速灵活、噪声低，以最低的能耗实现了最大的功效，相较于传统水下航行器而言具有明显优势，是水下机器人的重要的生物参考样本和仿生对象。因此，基于自然界鱼类研究，用以进一步开发探索海洋环境的水下机器鱼是近年来的研究热点。

经过国内外专家和相关机构的对鱼类游动大量的观察与研究，现有的机器鱼多基于模拟鱼类的常见的推进模式，主要有身体/尾鳍推进模式(BCF)、中间鳍/对鳍推进模式(MPF)两种推进模式。BCF模式推进效率高，前进速度快，但是机动性、稳定性欠缺；MPF模式机动性良好，但是效率较低，速度较慢。

如专利CN108725722A公开的一种液压驱动式并联仿生机器鱼及其工作方法，仿生鱼基于BCF模式游动，采用刚性机械机构并联驱动，驱动关节繁重，存在运动不够柔顺等问题。同时，基于流体介质使用效率问题，部分液压驱动的仿生鱼为重复利用流体介质，多在内部设置储存流体的缸体，这在无法缩减仿生鱼体积重量的同时，也为鱼体重心的平衡带来了困难。此外，Michale Tolley等人提出的基于气压驱动的仿生鱼，但是气体仅能作为一次性的工作介质，难以在鱼体中形成循环，效率低下。

目前国外学者提出了新型柔性鱼体结构，该结构考虑了鱼体脊椎和分布在脊椎周围肌肉对游动性能的影响，通过在鱼体中放置舵机，驱动多级连杆来产生往复运动，最终实现鱼体的往复摆动前进。虽然这种结构在生物层面上考虑到了生物鱼体的刚柔耦合结构，但是仍存在驱动控制复杂，连杆结构也不能很好的模仿鱼体骨骼肌肉等问题，其运动姿态也和生物鱼类相去甚远，难以满足使用需求。

因此，如何设计出一种机器鱼使其能够有效解决目前阶段仿生鱼存在的问题，是本领域技术人员的一个重要研究方向。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。

为此，本发明的目的之一在于提出一种液动柔性仿生鱼，其在结构及运动姿态上更加接近自然界中的鱼类，具体包括：

包括鱼头模块、鱼身模块和鱼尾；所述鱼头模块和所述鱼尾分别连接于所述鱼身模块的两端；

所述鱼头模块包括鱼头外壳，所述鱼头外壳的外壁两侧水平对称布置有仿机翼鱼鳍，所述鱼头外壳的内部设有承接板，所述承接板上设有电源模块、电磁换向阀、控制模块、调压阀和增压泵；所述增压泵、所述调压阀和所述电磁换向阀依次用导管一连接；所述增压泵将外界流体加压后，由所述调压阀调节压力，然后经过所述电磁换向阀后泵入所述鱼身模块；

所述鱼身模块包括与所述鱼头外壳相连接的刚性连接体、与所述刚性连接体相连接的柔性连接体、与所述柔性连接体相连接的肌隔框架以及依照鱼体的肌节构造均匀排列在所述肌隔框架上的多个柔性驱动器；所述电磁换向阀为两位四通电磁换向阀，多个所述柔性驱动器与所述电磁换向阀上的主导管用多通接头连接；

所述肌隔框架远离所述柔性连接体的一端与所述鱼尾连接。

本发明充分利用了周围环境中的流体作为工作介质，增强了能量利用率，并且整个鱼身驱动部分无任何刚性结构，通过鱼身仿肌节柔性驱动器并行排列的巧妙设计，提高了推进结构自由度，实现全柔性驱动。

在上述技术方案的基础上，本发明还可做出如下改进：

优选的，所述鱼头外壳的内壁水平设置有用于定位所述承接板的滑槽。承接板的形状与鱼头外壳的形状契合，承接板通过滑槽插接固定在鱼头外壳内部。

优选的，所述承接板上设置有定位孔，所述电源模块、所述电磁换向阀、所述控制模块、所述调压阀和所述增压泵通过所述定位孔以及螺栓固连在所述承接板上。

承接板上的增压泵、调压阀、电磁换向阀依次用导管一进行连接，通过控制调压阀和电磁换向阀能够改变鱼体的弯曲幅度和作动频率，从而控制鱼体的前进速度、左右转向和流体的往复流动。

优选的，所述鱼头外壳与所述刚性连接体采用螺栓连接。鱼头外壳上设置有固定螺栓凸台，刚性连接体上对应设置有与固定螺栓凸台适配的螺栓连接结构，以使鱼头外壳与刚性连接体能够牢固连接。

优选的，所述刚性连接体上设置有连接圆柱，所述柔性连接体上设置有连接孔，所述刚性连接体与所述柔性连接体通过所述连接圆柱嵌入所述连接孔中配合并粘接。

优选的，所述柔性连接体通过粘结方式与所述肌隔框架连接。

优选的，所述肌隔框架通过粘结方式与多个所述柔性驱动器连接，多个所述柔性驱动器依照鱼体的肌节构造均匀嵌入所述肌隔框架中。

优选的，所述柔性驱动器包括硅胶基质以及水平均匀布置在所述硅胶基质中的数个人工肌肉，所述人工肌肉中包括内部软管、导管二、塑料喉箍、尼龙编织网，所述导管二中的一端与所述电磁换向阀中的主导管用多通接头连接，另外一端与所述内部软管密封连接；所述内部软管远离所述导管二的一端由填充满的硅胶进行密封；所述内部软管的外部套装有长度和直径与其相等的所述尼龙编织网；所述尼龙编织网的外面，在所述导管二与所述内部软管重叠的部分套装有所述塑料喉箍，所述塑料喉箍用于将所述尼龙编织网牢固固定在所述内部软管上；所述内部软管另一侧填满硅胶的部分套装的所述尼龙编织网为封闭式结构。

优选的，所述柔性驱动器以“W”形肌节为仿生原型，通过仿“肌节-肌隔”的分布方式均匀排列在所述肌隔框架中，不同所述柔性驱动器之间用所述肌隔框架隔开和定位；位于鱼体不同侧的所述柔性驱动器与所述电磁换向阀中的不同主导管用多通接头连接。

具体的，驱动部分采用十六块模拟真实鱼体肌节结构的柔性驱动器，依据鱼体肌节的排布方式，整个鱼体串联四组肌节，每组肌节由均布的四个柔性驱动器组合而成，肌节与肌节之间，柔性驱动器与柔性驱动器之间用软胶制成的柔性肌隔框架隔开和定位。

柔性驱动器整体分布于整个鱼体的两侧，位于鱼体不同侧的柔性驱动器与电磁换向阀中的不同主导管用多通接头连接。即位于鱼体其中一侧的柔性驱动器上的导管二与两位四通电磁换向阀中的一个同类型油口(出油口)连接，位于鱼体另外一侧的柔性驱动器上的导管二与两位四通电磁换向阀中的另外一个同类型油口(回油口)连接，进入柔性驱动器内的压力流体会在两位四通电磁换向阀的作用下最终重新流回外界。

柔性驱动器可同时作为传动单元和执行单元，鱼头模块内的增压泵将高压液体泵入液动人工肌肉使其轴向收缩，人工肌肉收缩的同时带动整个驱动器一同轴向收缩，鱼体一侧轴向四块肌肉收缩作用叠加从而使整个鱼体弯曲。

优选的，所述鱼尾采用新月形尾鳍。新月形尾鳍跟随躯干部份进行摆动，可以放大柔性驱动器的作用效果。

优选的，所述柔性连接体、所述肌隔框架、所述柔性驱动器以及所述鱼尾均采用软硅胶材料制作而成。本发明整个鱼身驱动部分均采用了柔性材料，使该仿生鱼在结构及运动姿态上更加接近自然界中的鱼类。

优选的，所述控制模块包括GPS定位系统、陀螺仪装置、单片机，用以调整仿生鱼鱼体的游动幅度和速度，监测仿生鱼的运动方向、运动姿态和实时位置。

优选的，所述控制模块上还配置有通信模块，用于接收外部控制信号,生成仿生鱼的行径路线,并转化为控制调压阀和换向阀的控制信号,使仿生机器鱼进行相应动作。

本发明的目的之二在于提出一种液动柔性仿生鱼的工作方法，包括如下步骤：

S1、增压泵将外界流体吸入，加压后泵入调压阀调至所需压力，随后压力流体经过电磁换向阀压入由位于仿生鱼鱼体其中同一侧的多个柔性驱动器组成的鱼体侧面驱动单元中，该侧的柔性驱动器发生收缩，另一侧则被迫拉伸，进而使仿生鱼鱼体实现向一侧的弯曲动作；

S2、至鱼体弯曲到特定的角度后，电磁换向阀换向，压力流体转而压入由位于仿生鱼鱼体其中另外一侧的多个柔性驱动器组成的鱼体侧面驱动单元中，该侧的柔性驱动器发生收缩，而相对另一侧柔性驱动器失去了压力源并被迫拉伸，被迫拉伸一端的柔性驱动器内的压力流体会重新流回外界，此过程循环往复，从而实现鱼体的左右往复摆动；

S3、通过调节调压阀的设定压力，能够改变柔性驱动器的输入压力，使柔性驱动器发生更大的收缩形变，进而可以控制鱼体及鱼尾最大的摆动角度；

S4、通过调节电磁换向阀的换向频率，能够改变压力流体的输入频率，进而可以控制鱼体行进的作动频率；通过控制电磁换向阀左右换向的时间，能够使鱼体向两侧弯曲的幅度不同，实现鱼体转弯。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种液动柔性仿生鱼及其工作方法，具有以下有益效果：

1.本发明中鱼体所驱动的流体由外界获得，一个动作周期完成后流体又被排出体外，即鱼体内部驱动介质内外往复循环，克服了传统流体驱动仿生鱼驱动介质难以循环的缺点，实现了鱼体内部与外部大环境之间的介质循环。

2.本发明中的仿生鱼驱动部分采用全柔性材料，从柔韧度上十分接近真实鱼体，并在结构上模仿了鱼类的肌肉肌节构造，运动性能上也更加接近真鱼，仿生度更高。

3.本发明中的仿生鱼可经过调节调压阀和电磁换向阀的转换频率来调节鱼体弯曲的幅度和作动频率，进而调节鱼体前进的速度和姿态，具有灵活，高效的特点。

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，下面将对实施例或现有技术描述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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明的整体装配图；

图2附图为本发明的爆炸视图；

图3附图为本发明鱼头内部隔板视图；

图4附图为本发明柔性连接体和刚性连接体的示意图；

图5附图为本发明柔性驱动器的结构示意图；

图6附图为本发明人工肌肉的部分结构示意图；

图7附图为本发明液压系统示意图；

图8附图为本发明两位四通电磁换向阀的示意图；

其中，图中，

1-鱼头模块，

11-鱼头外壳，111-仿机翼鱼鳍，112-滑槽，113-固定螺栓凸台，12-承接板，13-电源模块，14-电磁换向阀，15-控制模块，16-调压阀，17-增压泵；

2-鱼身模块，

21-刚性连接体，211-连接圆柱，22-柔性连接体，221-连接孔，23-柔性驱动器，231-硅胶基质，232-人工肌肉Ⅰ，233-人工肌肉Ⅱ，234-人工肌肉Ⅲ，2321-内部软管，2322-导管二，2323-塑料喉箍，2324-尼龙编织网，24-肌隔框架；

3-鱼尾。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

下面根据图1-7详细描述根据本发明实施例的一种液动柔性仿生鱼及其工作方法。

如图1-6所示，本发明实施例公开了一种液动柔性仿生鱼，包括鱼头模块1、鱼身模块2和鱼尾3；鱼头模块1和鱼尾3分别连接于鱼身模块2的两端，具体的，

如图1-3所示，鱼头模块1包括鱼头外壳11，鱼头外壳11的外壁两侧水平各对称布置有一仿机翼鱼鳍111。

鱼头外壳11的内部设有承接板12，该承接板12通过水平设置于鱼头外壳11内壁的滑槽112进行定位。承接板12上设置有定位孔，电源模块13、电磁换向阀14、控制模块15、调压阀16和增压泵17均通过定位孔以及螺栓固连在承接板12上。

增压泵17、调压阀16和电磁换向阀14依次用导管一(图中未示出)进行连接。增压泵17将外界流体加压后，由调压阀16调节压力，然后经过电磁换向阀14后泵入鱼身模块2；

鱼身模块2包括与鱼头外壳11相连接的刚性连接体21、与刚性连接体21相连接的柔性连接体22、与柔性连接体22相连接的肌隔框架24以及依照鱼体的肌节构造均匀排列在肌隔框架24上的多个柔性驱动器23。本发明中的电磁换向阀14为两位四通电磁换向阀，多个柔性驱动器23与两位四通电磁换向阀上的主导管用多通接头进行连接。

肌隔框架24远离柔性连接体22的一端与鱼尾3采用粘接剂连接，鱼尾3形状采用新月形尾鳍，其材质优选采用Dragon Skin 30硅胶材料。

为了进一步优化上述实施例，鱼头外壳11与刚性连接体21采用螺栓连接，具体的，鱼头外壳11上设置有固定螺栓凸台113，刚性连接体21上对应设置有与固定螺栓凸台113适配的螺栓连接结构。

刚性连接体21上设置有连接圆柱211，柔性连接体22上设置有连接孔221，刚性连接体21与柔性连接体22通过连接圆柱211嵌入连接孔221中配合并进一步粘接。

柔性连接体22通过粘结方式与肌隔框架24连接。

肌隔框架24通过粘结方式与多个柔性驱动器23连接，多个柔性驱动器23依照鱼体的肌节构造均匀嵌入肌隔框架24中。

具体的，柔性驱动器23以“W”形肌节为仿生原型，通过仿“肌节-肌隔”的分布方式均匀排列在肌隔框架24中，不同柔性驱动器23之间用肌隔框架24隔开和定位。更为具体的，本实施例中，单个柔性驱动器23嵌入到肌隔框架24的一个肌节中，其周围四个表面分别与肌隔框架24粘结，整个鱼体左右对称布置四组肌节，单侧肌节又分为上下对称的两个肌节，共十六个驱动肌节。肌节与肌节之间，柔性驱动器23与柔性驱动器23之间用软胶制成的柔性肌隔框架24隔开和定位。

进一步的，如图5、6所示，上述柔性驱动器23包括硅胶基质231以及水平均匀布置在硅胶基质231中的数个人工肌肉，本实施中共设置的三个人工肌肉——人工肌肉Ⅰ232(长45mm)、人工肌肉Ⅱ233(长55mm)、人工肌肉Ⅲ234(长55mm)。

人工肌肉的数量以及长度可依照仿生鱼鱼体的实际情况进行合理设定，这些均在本发明的保护范围之内。

如图5、6所示，上述人工肌肉中均包括内部软管2321、导管二2322、塑料喉箍2323、尼龙编织网2324。

导管二2322中的一端与两位四通电磁换向阀中的主导管用多通接头连接，另外一端与内部软管2321密封连接，此处可设计为导管二2322外径略小于内部软管2321内径，导管二2322插入内部软管2321，深度约为0.5cm，同时导管二2322与内部软管2321重叠部分的间隙可填充满硅胶保证密封。

内部软管2321远离导管二2322的一端由填充满的硅胶进行密封，填充深度约为0.5cm。

内部软管2321的外部套装有长度和直径与其相等的尼龙编织网2324。在尼龙编织网2324的外面，在导管二2322与内部软管2321重叠的部分套装有塑料喉箍2323，该塑料喉箍2323用于将尼龙编织网2324牢固固定在内部软管2321上。内部软管2321另一侧填满硅胶的部分套装的尼龙编织网2324为封闭式结构，因现有的尼龙编织网2324在购买时为两端均开口的形式，故此处可以通过火烧的方式将尼龙编织网2324的开口封闭住，也可另外再增加一塑料喉箍2323，将内部软管2321的这一端进行牢固封闭。

本发明中的图6为人工肌肉的部分结构展示，并非完整的结构示意图，具体以上述文字说明为准。

上述说到，柔性驱动器23会通过仿“肌节-肌隔”的分布方式均匀排列在肌隔框架24中，也就是说，柔性驱动器23分布于整个鱼体的两侧，而位于鱼体不同侧的柔性驱动器导管二2322会与两位四通电磁换向阀中的不同主导管用多通接头连接。具体的，例如，位于鱼体左侧的柔性驱动器23上的导管二2322与两位四通电磁换向阀1-4中的一个同类型油口(出油口)连接，位于鱼体右侧的柔性驱动器23上的导管二2322则与两位四通电磁换向阀1-4中的另外一个同类型油口(回油口)连接。进入柔性驱动器23内的压力流体会在两位四通电磁换向阀的作用下最终重新流回外界，其工作原理为：如图8所示，两位四通电磁换向阀的工作油口A与增压泵17的出油口通过导管一连接，工作油口B通过导管三和外界环境连接，出油口P与左侧人工肌肉的导管二2322连接，回油口T与右侧人工肌肉的导管二2322连接，增压泵17的压力流体从工作油口A进入，从出油口P流出，泵入左侧人工肌肉，此时的右侧人工肌肉通过T-B口与外界连通，两位四通电磁换向阀换向后，压力流体从工作油口A流入，从T口流出，泵入右侧人工肌肉，此时左侧肌肉的导管二2322通过换向阀的P-B口与外界连通，里面的压力流体失去了压力源，又由于右侧人工肌肉的膨胀，迫使其收缩，最终使得左侧人工肌肉里面的流体被泵出外界。换向阀不断切换，此过程往复循环。

柔性驱动器23可同时作为传动单元和执行单元，鱼头模块1内的增压泵17将高压流体泵入液动人工肌肉使其轴向收缩，人工肌肉收缩的同时带动整个柔性驱动器23一同轴向收缩，鱼体一侧轴向四块肌肉收缩作用叠加从而使整个鱼体弯曲，具体的工作原理为：当高压液体进入人工肌肉后，里面的内部软管2321会受压膨胀，呈放射状扩张，但是由于外面套装的尼龙编织网2324的束缚，使得内部软管2321只能进行径向膨胀，而轴向会产生收缩，从而产生轴向拉力；在高压流体泄掉后，输出力消失。

为了进一步优化上述实施例，柔性连接体22、肌隔框架24、柔性驱动器23均采用全柔性的软硅胶材料制作而成。加上鱼尾3部分，本发明整个鱼身驱动部分均采用了柔性材料，使该仿生鱼在结构及运动姿态上更加接近自然界中的鱼类。

为了进一步优化上述实施例，控制模块15包括GPS定位系统、陀螺仪装置、单片机，用以调整仿生鱼鱼体的游动幅度和速度，监测仿生鱼的运动方向、运动姿态和实时位置。控制模块15根据内置任务程序还配置有通信模块,可用于接收外部控制信号,生成仿生机器鱼的行径路线,并转化为控制调压阀和换向阀的控制信号,使仿生机器鱼进行变速前进、转向等行为。

如图7所示的整个鱼身的液压系统，本发明一种液动柔性仿生鱼的具体工作方法为：

S1、增压泵17将外界流体(图7中C)吸入，加压后泵入调压阀16调至所需压力，随后压力流体经过两位四通电磁换向阀充入鱼体左侧驱动单元(图7中A)中，鱼体左侧的柔性驱动器23发生收缩，右侧的柔性驱动器23被迫拉伸，进而使鱼体实现向左侧的弯曲动作；

S2、至鱼体弯曲到特定的角度后，两位四通电磁换向阀换向，压力流体转而泵入鱼体右侧驱动单元(图7中B)中，鱼体右侧的柔性驱动器23收缩的同时左侧柔性驱动器失去压力源并被迫拉伸，左侧柔性驱动器内部压力流体经导管三流回外界，此过程循环往复，从而实现鱼体左右往复摆动。

S3、通过调节调压阀16的设定压力，可以改变柔性驱动器23的输入压力，使之发生更大的收缩形变，进而可以控制鱼身及鱼尾最大的摆动角度。

S4、通过调节两位四通电磁换向阀的换向频率，可以改变压力流体的输入频率，进而可以控制鱼体行进的作动频率。通过控制两位四通电磁换向阀左右换向的时间可以使鱼体向两侧弯曲的幅度不同，进而可以使鱼体转弯。

本发明通过利用控制模块15来控制调压阀16和两位四通电磁换向阀可使鱼体进行变速前进、转弯的动作，能够实现在水下复杂环境下的复杂运动控制。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种液动柔性仿生鱼，其特征在于，包括鱼头模块(1)、鱼身模块(2)和鱼尾(3)；所述鱼头模块(1)和所述鱼尾(3)分别连接于所述鱼身模块(2)的两端；

所述鱼头模块(1)包括鱼头外壳(11)，所述鱼头外壳(11)的外壁两侧水平对称布置有仿机翼鱼鳍(111)，所述鱼头外壳(11)的内部设有承接板(12)，所述承接板(12)上设有电源模块(13)、电磁换向阀(14)、控制模块(15)、调压阀(16)和增压泵(17)；所述增压泵(17)、所述调压阀(16)和所述电磁换向阀(14)依次用导管一连接；所述增压泵(17)将外界流体加压后，由所述调压阀(16)调节压力，然后经过所述电磁换向阀(14)后泵入所述鱼身模块(2)；

所述鱼身模块(2)包括与所述鱼头外壳(11)相连接的刚性连接体(21)、与所述刚性连接体(21)相连接的柔性连接体(22)、与所述柔性连接体(22)相连接的肌隔框架(24)以及依照鱼体的肌节构造均匀排列在所述肌隔框架(24)上的多个柔性驱动器(23)；所述电磁换向阀(14)为两位四通电磁换向阀，多个所述柔性驱动器(23)与所述电磁换向阀(14)上的主导管用多通接头连接；

所述肌隔框架(24)远离所述柔性连接体(22)的一端与所述鱼尾(3)连接。

2.根据权利要求1所述的一种液动柔性仿生鱼，其特征在于，所述鱼头外壳(11)的内壁水平设置有用于定位所述承接板(12)的滑槽(112)。

3.根据权利要求1所述的一种液动柔性仿生鱼，其特征在于，所述承接板(12)上设置有定位孔，所述电源模块(13)、所述电磁换向阀(14)、所述控制模块(15)、所述调压阀(16)和所述增压泵(17)通过所述定位孔以及螺栓固连在所述承接板(12)上。

4.根据权利要求1所述的一种液动柔性仿生鱼，其特征在于，所述鱼头外壳(11)与所述刚性连接体(21)采用螺栓连接；和/或，所述刚性连接体(21)上设置有连接圆柱(211)，所述柔性连接体(22)上设置有连接孔(221)，所述刚性连接体(21)与所述柔性连接体(22)通过所述连接圆柱(211)嵌入所述连接孔(221)中配合并粘接；和/或，所述柔性连接体(22)通过粘结方式与所述肌隔框架(24)连接；和/或，所述肌隔框架(24)通过粘结方式与多个所述柔性驱动器(23)连接，多个所述柔性驱动器(23)依照鱼体的肌节构造均匀嵌入所述肌隔框架(24)中。

5.根据权利要求4所述的一种液动柔性仿生鱼，其特征在于，所述柔性驱动器(23)包括硅胶基质(231)以及水平均匀布置在所述硅胶基质(231)中的数个人工肌肉；所述人工肌肉中包括内部软管(2321)、导管二(2322)、塑料喉箍(2323)、尼龙编织网(2324)，所述导管二(2322)中的一端与所述电磁换向阀(14)中的主导管用多通接头连接，另外一端与所述内部软管(2321)密封连接；所述内部软管(2321)远离所述导管二(2322)的一端由填充满的硅胶进行密封；所述内部软管(2321)的外部套装有长度和直径与其相等的所述尼龙编织网(2324)；所述尼龙编织网(2324)的外面，在所述导管二(2322)与所述内部软管(2321)重叠的部分套装有所述塑料喉箍(2323)，所述塑料喉箍(2323)用于将所述尼龙编织网(2324)固定在所述内部软管(2321)上；所述内部软管(2321)另一侧填满硅胶的部分套装的所述尼龙编织网(2324)为封闭式结构。

6.根据权利要求4或5所述的一种液动柔性仿生鱼，其特征在于，所述柔性驱动器(23)以“W”形肌节为仿生原型，通过仿“肌节-肌隔”的分布方式均匀排列在所述肌隔框架(24)中，不同所述柔性驱动器(23)之间用所述肌隔框架(24)隔开和定位；位于鱼体不同侧的所述柔性驱动器(23)与所述电磁换向阀(14)中的不同主导管用多通接头连接。

7.根据权利要求1所述的一种液动柔性仿生鱼，其特征在于，所述鱼尾(3)采用新月形尾鳍。

8.根据权利要求1所述的一种液动柔性仿生鱼，其特征在于，所述柔性连接体(22)、所述肌隔框架(24)、所述柔性驱动器(23)以及所述鱼尾(3)均采用软硅胶材料制作而成。

9.根据权利要求1所述的一种液动柔性仿生鱼，其特征在于，所述控制模块(15)包括GPS定位系统、陀螺仪装置、单片机，用以调整仿生鱼鱼体的游动幅度和速度，监测仿生鱼的运动方向、运动姿态和实时位置；和/或，所述控制模块(15)上还配置有通信模块，用于接收外部控制信号,生成仿生鱼的行径路线,并转化为控制调压阀(16)和换向阀的控制信号,使仿生机器鱼进行相应动作。

10.根据权利要求1所述的一种液动柔性仿生鱼的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、增压泵(17)将外界流体吸入，加压后泵入调压阀(16)调至所需压力，随后压力流体经过电磁换向阀(14)压入由位于仿生鱼鱼体其中同一侧的多个柔性驱动器(23)组成的鱼体侧面驱动单元中，该侧的柔性驱动器(23)发生收缩，另一侧则被迫拉伸，进而使仿生鱼鱼体实现向一侧的弯曲动作；

S2、至鱼体弯曲到特定的角度后，电磁换向阀(14)换向，压力流体转而压入由位于仿生鱼鱼体其中另外一侧的多个柔性驱动器(23)组成的鱼体侧面驱动单元中，该侧的柔性驱动器(23)发生收缩，而相对另一侧柔性驱动器(23)失去了压力源并被迫拉伸，被迫拉伸一端的柔性驱动器(23)内的压力流体会重新流回外界，此过程循环往复，从而实现鱼体的左右往复摆动；

S3、通过调节调压阀(16)的设定压力，能够改变柔性驱动器(23)的输入压力，使柔性驱动器(23)发生更大的收缩形变，进而可以控制鱼体及鱼尾(3)最大的摆动角度；

S4、通过调节电磁换向阀(14)的换向频率，能够改变压力流体的输入频率，进而可以控制鱼体行进的作动频率；通过控制电磁换向阀(14)左右换向的时间，能够使鱼体向两侧弯曲的幅度不同，实现鱼体转弯。