CN111846164A - 一种仿生机器鱼 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿生机器鱼，包括机器鱼本体、驱动电路板、运动驱动机构和排水驱动机构，所述机器鱼本体包括鱼头、设备舱、排水仓、鱼身和鱼尾，所述鱼头和鱼身与所述设备舱可拆卸连接，所述鱼身的后端与所述鱼尾可拆卸连接，所述鱼身由若干个连续排布的肋板拼接而成，所述运动驱动机构、排水驱动机构和排水仓均固定设置在所述鱼身的内部，所述排水驱动机构与所述排水仓连接并可进行排水仓的进排水，所述运动驱动机构与所述鱼尾连接并可带动所述鱼尾摆动，以实现仿生机器鱼的运动；所述驱动电路板与所述运动驱动机构和排水驱动机构电连接。本发明的仿生机器鱼阻力更加小，运动更加灵活，通过鱼尾摆动实现前进功能，运动能力强。

Description

一种仿生机器鱼

技术领域

本发明涉及水下航行器领域，特别涉及一种仿生机器鱼。

背景技术

海洋占了地球的表面积71％，随着人们对海洋探索的兴趣逐渐增加，各种水下航行器逐渐变得热门起来，各种水下航行比赛也依次展开。鱼类以其快速、高效和机动的游动方式获得了人类的赞叹，所以各国都纷纷开始模仿鱼类推进机理制造新的水下航行器。但是目前的仿生机器鱼在运行时不够灵活，动作较为僵硬，而且阻力较大，无法实现较好的水下航行功能。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种仿生机器鱼，仿照鱼的外形设计，阻力小，运动灵活，具有良好的水下航行功能。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种仿生机器鱼，包括机器鱼本体、驱动电路板、运动驱动机构和排水驱动机构，其中，

所述机器鱼本体包括鱼头、设备舱、排水仓、鱼身和鱼尾，所述鱼头与所述设备舱的前端可拆卸连接，所述设备舱的后端与所述鱼身的前端可拆卸连接，所述鱼身的后端与所述鱼尾可拆卸连接，所述鱼身由若干个连续排布的肋板拼接而成、且可被带动摆动，所述运动驱动机构、排水驱动机构和排水仓均固定设置在所述鱼身的内部，所述驱动电路板设置于所述设备舱中，所述排水驱动机构与所述排水仓连接并可进行排水仓的进排水，所述运动驱动机构与所述鱼尾连接，并可带动所述鱼尾摆动，以实现仿生机器鱼的运动；所述驱动电路板与所述运动驱动机构和排水驱动机构电连接。

相较于现有技术，本发明提供的仿生机器鱼，仿照鱼的外形进行设计，流线型外形，阻力更加小，运动更加灵活，且通过鱼尾摆动实现前进功能，运动能力强，并且将鱼身设置成多块肋板拼接的结构，使得机器鱼在运动时更加的流畅，避免过度的僵硬。

附图说明

图1为本发明提供的仿生机器鱼的一较佳实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的仿生机器鱼去掉外壳后的一较佳实施例的结构示意图；

图3为图2中A处的放大示意图。

具体实施方式

本发明提供一种仿生机器鱼，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当部件被称为“装设于”、“固定于”或“设置于”另一个部件上，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。

还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

请参阅图1至图3，本发明实施例提供的仿生机器鱼，包括机器鱼本体1、驱动电路板(图中未示出)、运动驱动机构2和排水驱动机构3，其中，所述驱动电路板、运动驱动机构2和排水驱动机构3均设置于所述机器鱼本体1的内部。

具体的，所述机器鱼本体1包括鱼头11、设备舱12、排水仓13、鱼身14和鱼尾15，所述鱼头11与所述设备舱12的前端可拆卸连接，方便取下鱼头来对设备舱12内部的零件进行更换或维修，所述鱼头11的形状仿鱼头设计，可以减少运动时的阻力；所述设备舱12的后端与所述鱼身14的前端可拆卸连接，所述鱼身14的后端与所述鱼尾15可拆卸连接，所述鱼身14由若干个连续排布的肋板141拼接而成、且可被带动摆动，避免了鱼身14采用一体化设计时，导致机器鱼运动时不够流畅、动作较为僵硬的问题。本实施例中，所述肋板141的数量为12个。

所述运动驱动机构2、排水驱动机构3和排水仓13均固定设置在所述鱼身14的内部，所述驱动电路板设置于所述设备舱12中，所述排水驱动机构2与所述排水仓13连接并可进行排水仓13的进排水，从而调整机器鱼的上下潜伏状态；所述运动驱动机构3与所述鱼尾14连接，并可带动所述鱼尾14摆动，以实现仿生机器鱼的运动，具体的，所述运动驱动机构3可实现仿生机器鱼的前进以及运动方向的改变；所述驱动电路板与所述运动驱动机构2和排水驱动机构3电连接，用于驱动所述运动驱动机构2和排水驱动机构3进行相应的动作。

具体来说，在进行水下航行时，所述驱动电路板发出信号至所述排水驱动机构3，使所述排水驱动机构3进行排水仓13的进水，从而使仿生机器鱼下沉到合适的高度位置，然后所述驱动电路板再发出信号给所述运动驱动机构2，所述运动驱动机构2驱动所述鱼尾14摆动，并带动所述鱼身13跟随摆动，从而实现前进功能，且由于整个鱼身13和鱼尾14都有一定的摆动，使得机器鱼的运动更加流畅，避免过度的僵硬，在运动的过程中，所述运动驱动机构2可通过带动所述鱼尾14摆动来改变仿生机器鱼的运动方向。

本发明提供的仿生机器鱼，仿照鱼的外形进行设计，流线型外形，阻力更加小，运动更加灵活，且通过鱼尾摆动实现前进功能，运动能力强，并且将鱼身设置成多块肋板拼接的结构，使得机器鱼在运动时更加的流畅，避免过度的僵硬。

请继续参阅图2，所述运动驱动机构2包括安装座21、第一舵机22、第一连接件23、第二舵机24和第二连接件25，所述安装座21与所述设备舱12的尾部可拆卸连接，具体通过所述安装座21上的六个孔与所述设备舱12螺栓连接，所述第一舵机22固定于所述安装座21上，所述第一舵机22的输出轴与所述第一连接件23连接，并用于带动所述第一连接件23转动，所述第一连接件23与所述第二舵机24可拆卸连接，所述第二舵机24的输出轴与所述第二连接件25连接，所述第二连接件25与所述鱼尾15可拆卸连接，所述第一舵机22和所述第二舵机24均与所述驱动电路板电连接。

具体来说，所述第一舵机22和第二舵机24均采用LDX-227舵机，第一舵机22为前舵机，所述第二舵机24为后舵机，所述第一舵机22用于控制机器鱼的前进方向，承担部分驱动任务，所述第二舵机24主要承担驱动任务，在前进时，所述第一舵机22和第二舵机24同时拍动相同的角度，各自可实现最大15°的摆动，具体的，所述第一舵机22动作带动所述第一连接件23摆动，所述第一连接件23摆动带动与其可拆卸连接的第二舵机24跟随摆动，然后所述第二舵机24摆动带动第二连接件25摆动，第二连接件25摆动时带动与其连接的鱼尾15摆动，从而实现了鱼尾在两个方向上共有60°的摆动，达到前进的目的。在转弯时，所述第一舵机22带动所述第一连接件23转到相应的角度，使第二舵机24摆动，从而实现转向功能。本发明两个舵机分工实现基础的运动功能，能够使得机器鱼具有更好的水下运动能力。

优选的，为了防水以及方便零件的成型，所述第一连接件23和所述第二连接件25均为3D打印成型。

请继续参阅图3，所述排水驱动组件3包括电机31、第一齿轮32、第二齿轮33和丝杆34，所述电机31固定于所述安装座21上，所述电机31的输出轴与所述第一齿轮32的轴心连接，所述第一齿轮32与所述第二齿轮33啮合，所述第二齿轮33的轴心与所述丝杆34转动连接，所述丝杆34的末端设置于一挤压块35，所述挤压块35位于排水仓13内并被所述丝杆限制转动，所述电机31与所述驱动电路板电连接。

具体来说，所述排水驱动组件3用于实现排水仓13的进排水，在进行排水时，所述电机31正转带动所述第一齿轮32旋转，与所述第一齿轮32啮合的第二齿轮33随之旋转，从而使所述丝杆34转动，所述丝杆34转动时，由于所述挤压块35被限制转动，使得丝杆的转动运动转化为所述挤压块35的直线运动，从而挤压排水仓13中的水，进而实现了排水功能，可以使仿生机器鱼上升；在进行进水时，所述电机31反转，使得丝杆34反向转动，所述挤压块35也反向运动，使排水仓的气压降低后，使得水可以进入所述排水仓中，实现进水功能。达到调整仿生机器鱼的上下潜伏状态的目的。

优选的实施例中，请继续参阅图2，所述排水仓13固定于所述安装座21上，所述排水仓13为针筒状结构，所述排水仓13上开设有排水口131，所述挤压块35位于所述排水仓13中，所述挤压块35的直径与所述排水仓13的直径适配并被所述排水仓13限制转动。本发明通过利用挤压块35的直线运动来改变排水仓13内部的气压，使得水可以从所述排水口131中进入或排出。

进一步来说，所述驱动电路板上设置有舵机驱动电路和电机驱动电路，所述舵机驱动电路与所述第一舵机22和第二舵机24电连接，所述电机驱动电路与所述电机31电连接，优选的，所述舵机驱动电路采用Arduinouno板，所述Arduinouno板用于驱动两个舵机旋转，具体实施时，所述Arduinouno板可以为UNO R3板，所述电机驱动电路采用L298N扩展板，所述L298N扩展板用于实现电机的正反向旋转以及电机的转速调节。

优选的实施例中，为了增加仿生机器人的防水性能，所述鱼头11与所述设备舱12的连接处安装有防水橡胶圈，既能防水又方便拆卸。

优选的实施例中，为了防水以及方便零件的成型，所述鱼头11、鱼身14、鱼尾15和若干个肋板141均为3D打印成型。

综上所述，本发明提供的仿生机器鱼，仿照鱼的外形进行设计，流线型外形，阻力更加小，运动更加灵活，且通过鱼尾摆动实现前进功能，运动能力强，并且将鱼身设置成多块肋板拼接的结构，使得机器鱼在运动时更加的流畅，避免过度的僵硬。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种仿生机器鱼，其特征在于，包括机器鱼本体、驱动电路板、运动驱动机构和排水驱动机构，其中，

所述机器鱼本体包括鱼头、设备舱、排水仓、鱼身和鱼尾，所述鱼头与所述设备舱的前端可拆卸连接，所述设备舱的后端与所述鱼身的前端可拆卸连接，所述鱼身的后端与所述鱼尾可拆卸连接，所述鱼身由若干个连续排布的肋板拼接而成、且可被带动摆动，所述运动驱动机构、排水驱动机构和排水仓均固定设置在所述鱼身的内部，所述驱动电路板设置于所述设备舱中，所述排水驱动机构与所述排水仓连接并可进行排水仓的进排水，所述运动驱动机构与所述鱼尾连接，并可带动所述鱼尾摆动，以实现仿生机器鱼的运动；所述驱动电路板与所述运动驱动机构和排水驱动机构电连接。

2.根据权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述运动驱动机构包括安装座、第一舵机、第一连接件、第二舵机和第二连接件，所述安装座与所述设备舱的尾部可拆卸连接，所述第一舵机固定于所述安装座上，所述第一舵机的输出轴与所述第一连接件连接，所述第一连接件与所述第二舵机可拆卸连接，所述第二舵机的输出轴与所述第二连接件连接，所述第二连接件与所述鱼尾可拆卸连接，所述第一舵机和所述第二舵机均与所述驱动电路板电连接。

3.根据权利要求2所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述第一连接件和所述第二连接件均为3D打印成型。

4.根据权利要求2所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述排水驱动组件包括电机、第一齿轮、第二齿轮和丝杆，所述电机固定于所述安装座上，所述电机的输出轴与所述第一齿轮的轴心连接，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，所述第二齿轮的轴心与所述丝杆转动连接，所述丝杆的末端设置于一挤压块，所述挤压块位于排水仓内并被所述丝杆限制转动，所述电机与所述驱动电路板电连接。

5.根据权利要求4所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述排水仓固定于所述安装座上，所述排水仓为针筒状结构，所述排水仓上开设有排水口，所述挤压块位于所述排水仓中，所述挤压块的直径与所述排水仓的直径适配并被所述排水仓限制转动。

6.根据权利要求4所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述驱动电路板上设置有舵机驱动电路和电机驱动电路，所述舵机驱动电路与所述第一舵机和第二舵机电连接，所述电机驱动电路与所述电机电连接。

7.根据权利要求6所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述舵机驱动电路采用Arduinouno板。

8.根据权利要求6所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述电机驱动电路采用L298N扩展板。

9.根据权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述鱼头与所述设备舱的连接处安装有防水橡胶圈。

10.根据权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述鱼头、鱼身、鱼尾和若干个肋板均为3D打印成型。

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