CN110626482B - 一种两自由度的柔性仿生鱼驱动装置及驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种两自由度的柔性仿生鱼驱动装置，驱动装置设置在仿生鱼壳内，所述仿生鱼壳由前端的硬质鱼壳和后端的柔性鱼尾组成，所述驱动装置包括主控单元、驱动控制单元、驱动机械单元和检测单元，所述驱动控制单元包括驱动控制电路和电机驱动电路，所述驱动机械单元包括驱动壳体、第一电机、第二电机、鱼尾摆动板和摆动机构；基于一种两自由度的柔性仿生鱼驱动装置的一种两自由度的柔性仿生鱼驱动方法，包括前行驱动方法和转向驱动方法。本发明的目的是为了解决现有仿生机器鱼不能很好的实现全方位游动的问题，提供一种两自由度的柔性仿生鱼驱动装置及其驱动方法。

Description

一种两自由度的柔性仿生鱼驱动装置及驱动方法

技术领域

本发明涉及仿生鱼技术领域，尤其涉及一种两自由度的柔性仿生鱼驱动装置及其驱动方法。

背景技术

在20世纪90年代以前对于仿生机器鱼的研究主要集中于理论方面，随着鱼类游动机理研究的深入，仿生机器鱼开始逐渐成形。近几年，仿生机器鱼在军事，工业和民用方面越来越普及。由于鱼类经过几亿年的进化，已经形成了适合在水下复杂环境的独特形态和运动方式。通过鱼尾和鱼鳍的协调配合摆动，普通鱼类的推进效率最低也能达到80%，而当下的普通水下推进器的推动效率只能达到40%左右。目前鱼类的运动方式主要有两种，一种是身体和尾鳍推进模式（BCF），另一种是中央鳍推进模式（MPF）。由于MPF模式并没有BCF模式运动效率高，因此国内外学者对仿生鱼的研究也就多集中于在对BCF类型上的研究上。当前的仿生鱼结构设计中，多采用通过尾部摆动来实现机器鱼的游动状态。这种方式多采用多关节串并联结构，由于结构装置制作过于复杂，将会降低机械传动效率，增加了控制难度。

现有申请日为2016.08.24，申请公布号为CN106275336 A的发明专利公开了一种仿生鱼的运动机构。该发明包括有仿生鱼摆动组件，仿生鱼身体部件。摆动组件包括了滑轨，滑块，齿条，支杆，定滑轮，拉线，扇形齿轮，带轮，皮带等。仿生鱼身体组件包括了鱼尾，鱼头，鱼身，鱼鳍等。在该机构中使用电机来进行驱动，通过控制电机旋转方向，可以达到控制鱼鳍的左右摆动，进而使仿生鱼不断地向指定的方向运动。另外，通过电机逆顺运动还可以带动仿生鱼鱼尾上下摆动，进而使仿生鱼不断地上下摆动，使得仿生鱼运动的更快更平稳。

但是上述一种仿生鱼的运动机构并不能很好地实现所述功能，利用上述运动机构虽然可以实现鱼尾的摆动并使仿生鱼运动，但由于此机构内部运动机构过多且运动过程较为复杂，产生的摩擦将会消耗很多能量。同时会造成运动时间延时，降低机械传动效率，所以此机构并不能很好地执行控制机构发出的命令。此外，该机构并没有很好的解决仿生鱼有效的转弯及仿生鱼的上浮和下潜，该运动机构也不能实现仿生鱼在上浮或者下潜的同时转弯的功能，即此机构并不能很好的实现仿生鱼的全方位游动。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有仿生机器鱼不能很好的实现全方位游动的问题，提供一种两自由度的柔性仿生鱼驱动装置及其驱动方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种两自由度的柔性仿生鱼驱动装置，驱动装置设置在仿生鱼壳内，所述仿生鱼壳由前端的硬质鱼壳和后端的柔性鱼尾组成，所述驱动装置包括主控单元、驱动控制单元、驱动机械单元和检测单元，所述驱动控制单元包括驱动控制电路和电机驱动电路，所述驱动机械单元包括驱动壳体、第一电机、第二电机、鱼尾摆动板和摆动机构，所述驱动壳体固定设置在硬质鱼壳内，驱动壳体呈前端开口的矩形壳体，驱动壳体的后壁中部横向设置有一字型滑槽，所述第一电机和第二电机分别上下对称固定设置在驱动壳体前端，所述鱼尾摆动板包括前鱼尾摆动板和后鱼尾摆动板，所述前鱼尾摆动板前端穿过驱动壳体的滑槽且与摆动机构传动连接，前鱼尾摆动板后端开有槽孔，所述后鱼尾摆动板前端通过槽孔与前鱼尾摆动板滑动连接，后鱼尾摆动板后端镶嵌在柔性鱼尾内；

所述摆动机构包括转轴、轴套、主动伞齿轮、从动伞齿轮和摆动座，所述转轴纵向设置在驱动壳体中部，所述摆动座转动套合在转轴中部，摆动座后端与前鱼尾摆动板的前端转动连接，所述从动伞齿轮固定套合在前鱼尾摆动板上，所述轴套和主动伞齿轮的数量均为两个，两个所述主动伞齿轮分别固定设置在两个轴套的一端，两个轴套转动套合在转轴上且相互对称设置在摆动座的上下两侧，两个主动伞齿轮均与从动伞齿轮相互啮合，两个轴套远离主动伞齿轮的一端通过蜗轮蜗杆机构分别与第一电机和第二电机传动连接。

进一步地，驱动控制单元包括驱动控制电路和电机驱动电路，所述驱动控制单元一端电机相连，另一端与主控单元相连，驱动控制电路用于输出两路独立的PWM波，电机驱动电路用于实现第一电机和第二电机正反向驱动。

进一步地，所述检测单元包括超能换声器模块、MEMS陀螺仪、旋转角度传感器、光栅式角度传感器和气压式压力传感器。

进一步地，所述超能换声器模块和MEMS陀螺仪均固定设置在硬质鱼壳内，所述气压式压力传感器密封固定设置在硬质鱼壳前端，所述旋转角度传感器套合在前鱼尾摆动板上且设置在驱动壳体的滑槽内，所述光栅式角度传感器固定设置在摆动座前方，摆动座前端面上固定设置有与光栅式角度传感器对应的光栅，超能换声器模块、MEMS陀螺仪、旋转式角度传感器和光栅式角度传感器均与主控单元相连。

基于一种两自由度的柔性仿生鱼驱动装置的一种两自由度的柔性仿生鱼驱动方法，包括前行驱动方法和转向驱动方法。

进一步地，所述前行驱动方法包括以下步骤：

a、主控单元控制驱动控制单元在一段时间内分别提供两路相同频率的PWM波来驱动第一电机和第二电机同速转动；

b、第一电机和第二电机分别带动两个主动伞齿轮正向同速转动，通过从动伞齿轮带动鱼尾摆动板以转轴为圆心正向水平摆动；

c、主控单元通过电机驱动电路控制第一电机和第二电机反向同速转动一段时间，所述时间与步骤a中时间长度相同；

d、第一电机和第二电机分别带动两个主动伞齿轮反向同速转动，通过从动伞齿轮带动鱼尾摆动板以转轴为圆心反向水平摆动；

e、不断重复步骤a-步骤d，使鱼尾摆动板以转轴为圆心往复水平摆动，从而带动柔性鱼尾往复摆动产生向前的推力。

进一步地，所述转向驱动方法包括以下步骤：

A、主控单元控制驱动控制单元在一段时间内分别提供两路不同频率的PWM波来驱动第一电机和第二电机分别以不同的速度转动；

B、第一电机和第二电机分别带动两个主动伞齿轮正向差速转动，通过从动伞齿轮带动鱼尾摆动板以转轴为圆心正向摆动，同时由于两个主动伞齿轮转动速度不同，所以带动鱼尾摆动板在正向摆动的同时自身旋转，使鱼尾摆动板在摆动的基础上自身旋转一个角度；

C、主控单元控制驱动控制单元在一段时间内分别提供两路相同频率的PWM波来驱动第一电机和第二电机同速转动；

D、第一电机和第二电机分别带动两个主动伞齿轮正向同速转动，通过从动伞齿轮带动鱼尾摆动板以转轴为圆心正向摆动，摆动时动鱼尾摆动板保持步骤B中所处的旋转角度；

E、主控单元通过电机驱动电路控制第一电机和第二电机反向同速转动一段时间，所述时间与步骤C中时间长度相同；

F、第一电机和第二电机分别带动两个主动伞齿轮反向同速转动，通过从动伞齿轮带动鱼尾摆动板以转轴为圆心反向摆动, 摆动时动鱼尾摆动板保持步骤B中所处的旋转角度；

G、不断重复步骤C-步骤F，使鱼尾摆动板在保持步骤B中所处的旋转角度的同时以转轴为圆心往复摆动，从而带动柔性鱼尾往复摆动产生转向的推力。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的柔性仿生鱼驱动装置结构简单，制作方便，反应迅速，实现鱼尾的摆动具有多个自由度，用蜗轮蜗杆和差动齿轮进行传动，相对减少了能量的损耗，将主控单元、驱动控制单元和驱动机械单元一起分别与检测单元的MEMS陀螺仪、旋转角度传感器、光栅式角度传感器、气压式压力传感器构成四个反馈控制系统，提高了调整仿生鱼游动状态的精确度，反应快速，输出功率可调，最终可实现仿生鱼的多种状态游动方式。

附图说明

图1是本发明一种两自由度的柔性仿生鱼驱动装置及其驱动方法的结构示意图。

图2是本发明一种两自由度的柔性仿生鱼驱动装置及其驱动方法的驱动机械单元的结构示意图之一。

图3是本发明一种两自由度的柔性仿生鱼驱动装置及其驱动方法的驱动机械单元的结构示意图之二。

图4是本发明一种两自由度的柔性仿生鱼驱动装置及其驱动方法的鱼尾摆动板的结构示意图。

图5是本发明一种两自由度的柔性仿生鱼驱动装置及其驱动方法的柔性仿生鱼的外形图。

图6是本发明一种两自由度的柔性仿生鱼驱动装置及其驱动方法的反馈控制系统结构图。

附图中标号为： 1为仿生鱼壳，2为主控单元，3为驱动控制单元，4为驱动机械单元，6为驱动壳体，7为第一电机，8为第二电机，9为鱼尾摆动板，10为转轴，11为轴套，12为主动伞齿轮，13为从动伞齿轮，14为摆动座，101为硬质鱼壳，102为柔性鱼尾，501为超能换声器模块，502为MEMS陀螺仪，503为旋转角度传感器，504为光栅式角度传感器，505为气压式压力传感器，506为光栅，901为前鱼尾摆动板，902为后鱼尾摆动板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：

如图1~图6所示，一种两自由度的柔性仿生鱼驱动装置，驱动装置设置在仿生鱼壳1内，所述仿生鱼壳1由前端的硬质鱼壳101和后端的柔性鱼尾102组成，所述驱动装置包括主控单元2、驱动控制单元3、驱动机械单元4和检测单元，所述驱动控制单元3包括驱动控制电路和电机驱动电路，所述驱动机械单元4包括驱动壳体6、第一电机7、第二电机8、鱼尾摆动板9和摆动机构，所述驱动壳体6固定设置在硬质鱼壳101内，驱动壳体6呈前端开口的矩形壳体，驱动壳体6的后壁中部横向设置有一字型滑槽，所述第一电机7和第二电机8分别上下对称固定设置在驱动壳体6前端，所述鱼尾摆动板9包括前鱼尾摆动板901和后鱼尾摆动板902，所述前鱼尾摆动板901前端穿过驱动壳体6的滑槽且与摆动机构传动连接，前鱼尾摆动板901后端开有槽孔，所述后鱼尾摆动板902前端通过槽孔与前鱼尾摆动板901滑动连接，后鱼尾摆动板902后端镶嵌在柔性鱼尾102内；

所述摆动机构包括转轴10、轴套11、主动伞齿轮12、从动伞齿轮13和摆动座14，所述转轴10纵向设置在驱动壳体6中部，所述摆动座14转动套合在转轴10中部，摆动座14后端与前鱼尾摆动板901的前端转动连接，所述从动伞齿轮13固定套合在前鱼尾摆动板901上，所述轴套11和主动伞齿轮12的数量均为两个，两个所述主动伞齿轮12分别固定设置在两个轴套11的一端，两个轴套11转动套合在转轴10上且相互对称设置在摆动座14的上下两侧，两个主动伞齿轮12均与从动伞齿轮13相互啮合，两个轴套11远离主动伞齿轮12的一端通过蜗轮蜗杆机构分别与第一电机7和第二电机8传动连接。

驱动控制单元3包括驱动控制电路和电机驱动电路，所述驱动控制单元3一端电机相连，另一端与主控单元2相连，驱动控制电路用于输出两路独立的PWM波，电机驱动电路用于实现第一电机7和第二电机8正反向驱动；通过改变PWM波的占空比和周期来控制第一电机7和第二电机8的转动速度，从而控制鱼尾摆动板9摆动的速度，改变第一电机7和第二电机8正反转时长，进而控制鱼尾摆动板9摆动的幅度，从而控制仿生鱼的游动速度。

所述检测单元包括超能换声器模块501、MEMS陀螺仪502、旋转角度传感器503、光栅式角度传感器504和气压式压力传感器505。

所述超能换声器模块501和MEMS陀螺仪502均固定设置在硬质鱼壳101内，所述气压式压力传感器505密封固定设置在硬质鱼壳101前端，所述旋转角度传感器503套合在前鱼尾摆动板901上且设置在驱动壳体6的滑槽内，所述光栅式角度传感器504固定设置在摆动座14前方，摆动座14前端面上固定设置有与光栅式角度传感器504对应的光栅506，超能换声器模块501、MEMS陀螺仪502、旋转式角度传感器和光栅式角度传感器504均与主控单元2相连；仿生鱼游动时，MEMS陀螺仪502检测当前仿生鱼游动的转向角加速度，旋转式角度传感器检测当前鱼尾摆动板901自身旋转的角度，光栅式角度传感器504检测鱼尾摆动板9横向摆动的角度，气压式压力传感器505检测当前压力值，上述检测值均反馈至主控单元2，主控单元2将上述检测值与期望游动状态检测对比后对驱动控制单元3输出的两路PWM波进行调节，从而调节第一电机7和第二电机8的转速和正反转时长，进而实现期望的仿生鱼的游动状态。

基于一种两自由度的柔性仿生鱼驱动装置的一种两自由度的柔性仿生鱼驱动方法，包括前行驱动方法和转向驱动方法。

所述前行驱动方法包括以下步骤：

a、主控单元2控制驱动控制单元3在一段时间内分别提供两路相同频率的PWM波来驱动第一电机7和第二电机8同速转动；

b、第一电机7和第二电机8分别带动两个主动伞齿轮12正向同速转动，通过从动伞齿轮13带动鱼尾摆动板9以转轴10为圆心正向水平摆动；

c、主控单元2通过电机驱动电路控制第一电机7和第二电机8反向同速转动一段时间，所述时间与步骤a中时间长度相同；

d、第一电机7和第二电机8分别带动两个主动伞齿轮12反向同速转动，通过从动伞齿轮13带动鱼尾摆动板9以转轴10为圆心反向水平摆动；

e、不断重复步骤a-步骤d，使鱼尾摆动板9以转轴10为圆心往复水平摆动，从而带动柔性鱼尾102往复摆动产生向前的推力。

所述转向驱动方法包括以下步骤：

A、主控单元2控制驱动控制单元3在一段时间内分别提供两路不同频率的PWM波来驱动第一电机7和第二电机8分别以不同的速度转动；

B、第一电机7和第二电机8分别带动两个主动伞齿轮12正向差速转动，通过从动伞齿轮13带动鱼尾摆动板9以转轴10为圆心正向摆动，同时由于两个主动伞齿轮12转动速度不同，所以带动鱼尾摆动板9在正向摆动的同时自身旋转，使鱼尾摆动板9在摆动的基础上自身旋转一个角度；

C、主控单元2控制驱动控制单元3在一段时间内分别提供两路相同频率的PWM波来驱动第一电机7和第二电机8同速转动；

D、第一电机7和第二电机8分别带动两个主动伞齿轮12正向同速转动，通过从动伞齿轮13带动鱼尾摆动板9以转轴10为圆心正向摆动，摆动时动鱼尾摆动板9保持步骤B中所处的旋转角度；

E、主控单元2通过电机驱动电路控制第一电机7和第二电机8反向同速转动一段时间，所述时间与步骤C中时间长度相同；

F、第一电机7和第二电机8分别带动两个主动伞齿轮12反向同速转动，通过从动伞齿轮13带动鱼尾摆动板9以转轴10为圆心反向摆动, 摆动时动鱼尾摆动板9保持步骤B中所处的旋转角度；

G、不断重复步骤C-步骤F，使鱼尾摆动板9在保持步骤B中所处的旋转角度的同时以转轴10为圆心往复摆动，从而带动柔性鱼尾102往复摆动产生转向的推力。

当主控单元2接受到左转信号时，主控单元2控制驱动控制单元3产生一段时间内两路相同的PWM波，使电机开始转动的这一段时间内带动鱼尾摆动板9摆动一个角度，当鱼尾摆动板9摆动一个角度后，主控单元2控制电机驱动电路改变电机的转动方向并使驱动控制电路驱动电机的时间和PWM波的周期和占空比不变，使鱼尾摆动板9反向摆动相同的角度，往复如此，实现仿生鱼尾的侧向摆动，进而产生侧向力矩，使仿生鱼向左转动，MEMS陀螺仪502检测仿生鱼的转动角加速度以及光栅式角度传感器504检测鱼尾摆动板9摆动角度，两者均反馈给主控单元2，主控单元2通过控制驱动控制单元3来修正电机的运转状态，最终实现精确左转。当主控单元2接受到右转信号时，主控单元2控制驱动控制单元3产生一段时间内两路相同的PWM波，使电机开始转动的这一段时间内带动鱼尾摆动板9摆动一个角度，当鱼尾摆动板9摆动一个角度后，主控单元2控制电机驱动电路改变电机的转动方向并使驱动控制电路驱动电机的时间和PWM波的周期和占空比不变，使鱼尾摆动板9反向摆动相同的角度，往复如此，实现仿生鱼尾的侧向摆动，进而产生侧向力矩，使仿生鱼向右转动，MEMS陀螺仪502检测电机的转动角加速度以及光栅式角度传感器504检测鱼尾摆动板9摆动角度，两者均反馈给主控单元2，主控单元2通过控制驱动控制单元3来修正电机的运转状态，最终实现精确右转。当主控单元2接受到下潜信号后，主控单元2控制驱动控制电路产生一段时间内两路频率和方向不同的PWM波，使两个电机分别以不同转速转动一段时间，经过蜗轮蜗杆结构轴差动轮系中两个主动伞齿轮12的传动后，使从动伞齿轮13绕自身轴线旋转一个角度，进而鱼尾摆动板9绕自身旋转一个角度，接着主控单元2控制驱动控制电路产生一段时间内两路相同的PWM波，从而使鱼尾摆动板9摆动一个角度，然后主控单元2再控制电机驱动电路改变两路PWM波，使两电机运转状态改变，从而使鱼尾摆动板9自身旋转角度回到初始状态，接着在一段时间里用相同的PWM波驱动电机转动一段时间，使鱼尾摆动板9横向摆动一个角度，回到鱼尾摆动板9接收信号时的初始位置，如此往复，鱼尾摆动板9在水中摆动时，水给鱼尾摆动板9不仅提供一个横向的驱动力，而且提供了一个向下的驱动力，从而实现仿生鱼的沿任意方向下潜。在运动过程中，MEMS陀螺仪502检测仿生鱼的旋转角加速度，旋转角度传感器503检测鱼尾摆动板9旋转的角度，光栅式角度传感器504检测鱼尾摆动板9横向摆动角度，气压式压力传感器505检测水下压力，四个检测值均反馈给主控单元2，主控单元2通过控制驱动控制电路来修正电机的状态，进而修正鱼尾摆动板9自身旋转角度和摆动角度，实现精确下潜。

当主控单元2接受到上升信号后，主控单元2控制驱动控制电路产生一段时间内两路频率和方向不同的PWM波，使两个电机分别以不同转速转动一段时间，经过蜗轮蜗杆结构轴差动轮系中两个主动伞齿轮12的传动后，使从动伞齿轮13绕自身轴线旋转一个角度，进而鱼尾摆动板9绕自身旋转一个角度，接着主控单元2控制驱动控制电路产生一段时间内两路相同的PWM波，从而使鱼尾摆动板9摆动一个角度，然后主控单元2再控制电机驱动电路改变两路PWM波，使两电机运转状态改变，从而使鱼尾摆动板9自身旋转角度回到初始状态，接着在一段时间里用相同的PWM波驱动电机转动一段时间，使鱼尾摆动板9横向摆动一个角度，回到鱼尾摆动板9接收信号时的初始位置，如此往复，鱼尾摆动板9在水中摆动时，水给鱼尾摆动板9不仅提供一个横向的驱动力，而且提供了一个向上的驱动力，从而实现仿生鱼的沿任意方向上升。在运动过程中，MEMS陀螺仪502检测仿生鱼的旋转角加速度，旋转角度传感器503检测鱼尾摆动板9旋转的角度，光栅式角度传感器504检测鱼尾摆动板9横向摆动角度，气压式压力传感器505检测水下压力，四个检测值均反馈给主控单元2，主控单元2通过控制驱动控制电路来修正电机的状态，进而修正鱼尾摆动板9自身旋转角度和摆动角度，实现精确上升。

本实施例中， MEMS陀螺仪502采用BEI生产的型号为LCG50的陀螺仪，旋转角度传感器503采用现密斯生产的型号为SV01A103AEA01R00的角度传感器，光栅式角度传感器504采用Vishay生产的型号为UIPMA050I472XCB的角度传感器，气压式压力传感器505采用深圳市芯盛传感科技有限公司生产的型号为IT121的压力传感器。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (7)

1.一种两自由度的柔性仿生鱼驱动装置，驱动装置设置在仿生鱼壳（1）内，所述仿生鱼壳（1）由前端的硬质鱼壳（101）和后端的柔性鱼尾（102）组成，所述驱动装置包括主控单元（2）、驱动控制单元（3）、驱动机械单元（4）和检测单元，所述驱动控制单元（3）包括驱动控制电路和电机驱动电路，其特征在于，所述驱动机械单元（4）包括驱动壳体（6）、第一电机（7）、第二电机（8）、鱼尾摆动板（9）和摆动机构，所述驱动壳体（6）固定设置在硬质鱼壳（101）内，驱动壳体（6）呈前端开口的矩形壳体，驱动壳体（6）的后壁中部横向设置有一字型滑槽，所述第一电机（7）和第二电机（8）分别上下对称固定设置在驱动壳体（6）前端，所述鱼尾摆动板（9）包括前鱼尾摆动板（901）和后鱼尾摆动板（902），所述前鱼尾摆动板（901）前端穿过驱动壳体（6）的滑槽且与摆动机构传动连接，前鱼尾摆动板（901）后端开有槽孔，所述后鱼尾摆动板（902）前端通过槽孔与前鱼尾摆动板（901）滑动连接，后鱼尾摆动板（902）后端镶嵌在柔性鱼尾（102）内；

所述摆动机构包括转轴（10）、轴套（11）、主动伞齿轮（12）、从动伞齿轮（13）和摆动座（14），所述转轴（10）纵向设置在驱动壳体（6）中部，所述摆动座（14）转动套合在转轴（10）中部，摆动座（14）后端与前鱼尾摆动板（901）的前端转动连接，所述从动伞齿轮（13）固定套合在前鱼尾摆动板（901）上，所述轴套（11）和主动伞齿轮（12）的数量均为两个，两个所述主动伞齿轮（12）分别固定设置在两个轴套（11）的一端，两个轴套（11）转动套合在转轴（10）上且相互对称设置在摆动座（14）的上下两侧，两个主动伞齿轮（12）均与从动伞齿轮（13）相互啮合，两个轴套（11）远离主动伞齿轮（12）的一端通过蜗轮蜗杆机构分别与第一电机（7）和第二电机（8）传动连接。

2.根据权利要求1所述的一种两自由度的柔性仿生鱼驱动装置，其特征在于，驱动控制单元（3）包括驱动控制电路和电机驱动电路，所述驱动控制单元（3）一端电机相连，另一端与主控单元（2）相连，驱动控制电路用于输出两路独立的PWM波，电机驱动电路用于实现第一电机（7）和第二电机（8）正反向驱动。

3.根据权利要求1所述的一种两自由度的柔性仿生鱼驱动装置，其特征在于，所述检测单元包括超能换声器模块（501）、MEMS陀螺仪（502）、旋转角度传感器（503）、光栅式角度传感器（504）和气压式压力传感器（505）。

4.根据权利要求3所述的一种两自由度的柔性仿生鱼驱动装置，其特征在于，所述超能换声器模块（501）和MEMS陀螺仪（502）均固定设置在硬质鱼壳（101）内，所述气压式压力传感器（505）密封固定设置在硬质鱼壳（101）前端，所述旋转角度传感器（503）套合在前鱼尾摆动板（901）上且设置在驱动壳体（6）的滑槽内，所述光栅式角度传感器（504）固定设置在摆动座（14）前方，摆动座（14）前端面上固定设置有与光栅式角度传感器（504）对应的光栅（506），超能换声器模块（501）、MEMS陀螺仪（502）、旋转式角度传感器和光栅式角度传感器（504）均与主控单元（2）相连。

5.一种两自由度的柔性仿生鱼驱动方法，所述两自由度的柔性仿生鱼包括权利要求1～4任一项所述的柔性仿生鱼驱动装置，其特征在于，包括前行驱动方法和转向驱动方法。

6.根据权利要求5所述的一种两自由度的柔性仿生鱼驱动方法，其特征在于，所述前行驱动方法包括以下步骤：

a、主控单元（2）控制驱动控制单元（3）在一段时间内分别提供两路相同频率的PWM波来驱动第一电机（7）和第二电机（8）同速转动；

b、第一电机（7）和第二电机（8）分别带动两个主动伞齿轮（12）正向同速转动，通过从动伞齿轮（13）带动鱼尾摆动板（9）以转轴（10）为圆心正向水平摆动；

c、主控单元（2）通过电机驱动电路控制第一电机（7）和第二电机（8）反向同速转动一段时间，所述时间与步骤a中时间长度相同；

d、第一电机（7）和第二电机（8）分别带动两个主动伞齿轮（12）反向同速转动，通过从动伞齿轮（13）带动鱼尾摆动板（9）以转轴（10）为圆心反向水平摆动；

e、不断重复步骤a-步骤d，使鱼尾摆动板（9）以转轴（10）为圆心往复水平摆动，从而带动柔性鱼尾（102）往复摆动产生向前的推力。

7.根据权利要求5所述的一种两自由度的柔性仿生鱼驱动方法，其特征在于，所述转向驱动方法包括以下步骤：

A、主控单元（2）控制驱动控制单元（3）在一段时间内分别提供两路不同频率的PWM波来驱动第一电机（7）和第二电机（8）分别以不同的速度转动；

B、第一电机（7）和第二电机（8）分别带动两个主动伞齿轮（12）正向差速转动，通过从动伞齿轮（13）带动鱼尾摆动板（9）以转轴（10）为圆心正向摆动，同时由于两个主动伞齿轮（12）转动速度不同，所以带动鱼尾摆动板（9）在正向摆动的同时自身旋转，使鱼尾摆动板（9）在摆动的基础上自身旋转一个角度；

C、主控单元（2）控制驱动控制单元（3）在一段时间内分别提供两路相同频率的PWM波来驱动第一电机（7）和第二电机（8）同速转动；

D、第一电机（7）和第二电机（8）分别带动两个主动伞齿轮（12）正向同速转动，通过从动伞齿轮（13）带动鱼尾摆动板（9）以转轴（10）为圆心正向摆动，摆动时动鱼尾摆动板（9）保持步骤B中所处的旋转角度；

E、主控单元（2）通过电机驱动电路控制第一电机（7）和第二电机（8）反向同速转动一段时间，所述时间与步骤C中时间长度相同；

F、第一电机（7）和第二电机（8）分别带动两个主动伞齿轮（12）反向同速转动，通过从动伞齿轮（13）带动鱼尾摆动板（9）以转轴（10）为圆心反向摆动, 摆动时动鱼尾摆动板（9）保持步骤B中所处的旋转角度；

G、不断重复步骤C-步骤F，使鱼尾摆动板（9）在保持步骤B中所处的旋转角度的同时以转轴（10）为圆心往复摆动，从而带动柔性鱼尾（102）往复摆动产生转向的推力。

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