CN112706907A - 一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼，包括鱼身部、鱼尾部和胸鳍部；鱼身部、鱼尾部和胸鳍部均包括多个间隔布置的片状体和线缆；线缆用于连接片状体，并用于带动鱼尾部和胸鳍部运动。本发明利用线缆驱动的软体机器鱼的响应程度快，驱动力大的优点，可以制造软体仿生鱼，该仿生鱼整体结构较刚性的仿生鱼来说更加符合自然鱼柔软的身体，运动方式简单，更加符合自然鱼的运动方式。

Description

一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼
技术领域
本发明涉及仿生软体机器人技术领域，更具体的说是涉及一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼。
背景技术
自然界中的多种多样的生物是现今仿生机器人的主要模仿对象，其中鱼类是水下机器人的主要仿生对象。传统的水下仿生机器鱼整体一般为刚性结构，通过电机驱动螺旋桨或摆动鱼尾来进行驱动，需要对电机和电源进行防水密封处理，使得仿生鱼的体积、重量较大。现在的水下机器人的工作要求是简单、轻巧、可靠，在近海或远海水下进行巡游探索时，隐蔽性高，不易被海洋生物或其他因素进行干扰破坏。现有的软体仿生鱼多用柔性材料，如硅橡胶、水凝胶等进行制造，成本高且驱动复杂，因此需要一种结构简单小巧、易控制的仿生软体鱼。
利用线缆驱动的软体机器鱼的响应程度快，提供的驱动力极大，并且整个结构更为灵巧，更符合自然鱼的形状与驱动模式。
因此，如何提供一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼，旨在解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼，包括：鱼身部、鱼尾部和胸鳍部；所述鱼身部、鱼尾部和胸鳍部均包括多个间隔布置的片状体和线缆；所述线缆用于连接所述片状体，并用于带动所述鱼尾部和胸鳍部运动。
通过上述技术方案，本发明利用线缆驱动的软体机器鱼的响应程度快，驱动力大的优点，可以制造软体仿生鱼，该仿生鱼整体结构较刚性的仿生鱼来说更加符合自然鱼柔软的身体，运动方式简单，更加符合自然鱼的运动方式。
优选的，在上述一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼中，所述鱼身部包括鱼头间隔片、鱼身间隔片和连接片；一个所述鱼头间隔片、多个所述鱼身间隔片和一个所述连接片呈线性排列且依次间隔布置，并通过鱼身固定线缆依次穿过且固定连接；连接线缆对称布置在所述鱼身固定线缆两侧，且依次滑动穿过多个所述鱼身间隔片和所述连接片，朝向所述鱼头间隔片方向的端头与所述鱼头间隔片固定。能够实现鱼身部结构的整体连接。
优选的，在上述一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼中，所述鱼尾部包括尾部间隔片和鱼尾间隔片；多个所述尾部间隔片和一个所述鱼尾间隔片呈线性排列且依次间隔布置，并通过鱼尾固定线缆依次穿过且固定连接；所述连接线缆依次滑动穿过多个所述尾部间隔片，朝向所述鱼尾间隔片方向的端头与所述鱼尾间隔片固定。连接线缆将鱼身部和鱼尾部一体连接成型，便与驱动。
优选的，在上述一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼中，鱼尾拉动线缆依次穿过所述鱼头间隔片和多个所述鱼身间隔片，并与所述连接片固定；所述鱼尾拉动线缆穿出所述鱼头间隔片的一端与固定在所述鱼头间隔片上的鱼尾驱动微型电机组件连接。通过驱动鱼尾拉动线缆，使得鱼尾拉动线缆在间隔片的孔内来回运动，从而带动连接片进行左右摆动，由于线缆的连接作用，连接片带动整个鱼尾部分进行摆动，为整个结构提供向前的动力。
优选的，在上述一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼中，所述连接片和相邻的所述尾部间隔片之间的所述连接线缆的外径大于其两侧的外径。提高鱼身部和鱼尾部连接结构的稳定性。
优选的，在上述一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼中，所述鱼头间隔片、鱼身间隔片和连接片均为十字型板；所述尾部间隔片为长条矩形板；所述鱼身固定线缆穿过所述十字型板的中心；所述鱼尾固定线缆穿过所述长条矩形板的中心；所述连接线缆穿过所述十字型板和所述长条矩形板的端头处；所述鱼尾拉动线缆穿过所述十字型板的端头处。便于连接，其结构也可以设置为其他的形状，只要能够满足连接需求即可。
优选的，在上述一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼中，胸鳍部包括套设在任意两个相邻的所述鱼身间隔片之间的连接环；所述连接环通过两块支撑板与两个所述鱼身间隔片固定连接；所述连接环的两侧通过所述线缆对称连接有多个所述片状体。能够实现鱼身部和胸鳍部的连接。
优选的，在上述一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼中，所述连接环向外侧呈线性间隔延伸有对称布置的一个胸鳍连接间隔片、多个胸鳍间隔片和一个胸鳍顶部间隔片；胸鳍固定线缆依次穿过且固定连接所述胸鳍连接间隔片、所述胸鳍间隔片和胸鳍顶部间隔片；两根胸鳍连接线缆呈双螺旋滑动穿过所述胸鳍连接间隔片和所述胸鳍间隔片，端头与胸鳍顶部间隔片固定；穿入所述连接环内部的四根胸鳍连接线缆分为两组，且分别通过第一胸鳍驱动线缆和第二胸鳍驱动线缆相互连接后，与所述连接环内壁上的第一胸鳍驱动微型电机组件和第二胸鳍驱动微型电机组件连接。电机组件与胸鳍驱动线缆是固定连接的，通过推拉胸鳍驱动线缆使得仿生鱼的胸鳍发生转动，使得仿生鱼在游动时胸鳍部分与水面的攻角变化，从而使得整个身体完成左右转弯。
优选的，在上述一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼中，所述胸鳍连接间隔片、所述胸鳍间隔片和胸鳍顶部间隔片均为十字型板。便于胸鳍驱动线缆形成双螺旋结构。
胸鳍部的间隔片是通过胸鳍固定线缆将间隔片进行固连，四周的胸鳍连接线缆是两两对称分别按照左旋和右旋的方式依次穿过间隔片四周的连接孔，并且只与胸鳍顶部间隔片四周的连接孔是固连的，在其余的间隔片的连接孔中是可以自由滑动的。
如其他间隔片端头的四个连接孔顺时针方向依次标记为1号孔、2号孔、3号孔和4号孔；即穿过1号孔的线缆依次连接下一个间隔片的2号孔，3号孔，4号孔，1号孔…，而与其对称的3号孔的线缆依次穿过下一个间隔片的4号孔，1号孔，2号孔，3号孔…。而穿过2号孔和4号孔则分别依次穿过下一个间隔片的1号孔，4号孔，3号孔，2号孔…与3号孔，2号孔，1号孔，4号孔…。同时拉动对称排列的1，3或者是2，4号两根胸鳍连接线缆可以使得整个结构分别按照右旋、左旋的方向进行旋转。
利用这个结构设计左右对称的胸鳍结构，中间利用圆形的连接环进行连接，并利用第一胸鳍驱动线缆和第二胸鳍驱动线缆将两个对称结构的胸鳍连接线缆相对连接，这样就可以使得整个胸鳍部分完成正反转，从而模仿鱼胸鳍转动使得鱼鳍的攻角发生改变，使得鱼在游动的时候可以完成左右转弯的运动方式。
优选的，在上述一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼中，所述鱼身部和所述胸鳍部呈90°布置。能够满足使用需求。
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基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼，具有以下有益效果：
1、本发明为一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼，利用该结构可以制造软体仿生鱼，该仿生鱼整体结构较刚性的仿生鱼来说更加符合自然鱼柔软的身体，运动方式简单，更加符合自然鱼的运动方式。
2、本发明结构简单，驱动方式可靠且驱动数量少，运动原理清晰，可以实现仿生鱼的游动和转弯的功能。
3、本结构驱动简单，减少了驱动器的数量，提高了整个软体结构的一体性，简化了控制难度，节省了成本。
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附图为本发明提供的基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼的主视图；
图2附图为本发明提供的基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼的结构示意图；
图3附图为本发明提供的鱼身部和鱼尾部的结构示意图；
图4附图为本发明提供的胸鳍部的结构示意图。
其中：
10-鱼身部；
101-鱼头间隔片；102-鱼身间隔片；103-连接片；104-鱼身固定线缆；
105-连接线缆；
20-鱼尾部；
201-尾部间隔片；202-鱼尾间隔片；203-鱼尾固定线缆；204-鱼尾拉动线缆；205-鱼尾驱动微型电机组件；
30-胸鳍部；
301-连接环；302-支撑板；303-胸鳍连接间隔片；304-胸鳍间隔片；305-胸鳍顶部间隔片；306-胸鳍固定线缆；307-胸鳍连接线缆；308-第一胸鳍驱动线缆；309-第二胸鳍驱动线缆；310-第一胸鳍驱动微型电机组件；
311-第二胸鳍驱动微型电机组件。
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，都属于本发明保护的范围。
参见附图1至附图4，本发明实施例公开了一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼，包括：鱼身部10、鱼尾部20和胸鳍部30；鱼身部10、鱼尾部20和胸鳍部30均包括多个间隔布置的片状体和线缆；线缆用于连接片状体，并用于带动鱼尾部20和胸鳍部30运动。
在一种具体的实施方式中：
鱼身部10包括鱼头间隔片101、鱼身间隔片102和连接片103；一个鱼头间隔片101、多个鱼身间隔片102和一个连接片103呈线性排列且依次间隔布置，并通过鱼身固定线缆104依次穿过且固定连接；连接线缆105对称布置在鱼身固定线缆104两侧，且依次滑动穿过多个鱼身间隔片102和连接片103，朝向鱼头间隔片101方向的端头与鱼头间隔片101固定。
鱼尾部20包括尾部间隔片201和鱼尾间隔片202；多个尾部间隔片201和一个鱼尾间隔片202呈线性排列且依次间隔布置，并通过鱼尾固定线缆203依次穿过且固定连接；连接线缆105依次滑动穿过多个尾部间隔片201，朝向鱼尾间隔片202方向的端头与鱼尾间隔片202固定。
鱼尾拉动线缆204依次穿过鱼头间隔片101和多个鱼身间隔片102，并与连接片103固定；鱼尾拉动线缆204穿出鱼头间隔片101的一端与固定在鱼头间隔片101上的鱼尾驱动微型电机组件205连接。
为了进一步优化上述技术方案，连接片103和相邻的尾部间隔片201之间的连接线缆105的外径大于其两侧的外径。
为了进一步优化上述技术方案，鱼头间隔片101、鱼身间隔片102和连接片103均为十字型板；尾部间隔片201为长条矩形板；鱼身固定线缆104穿过十字型板的中心；鱼尾固定线缆203穿过长条矩形板的中心；连接线缆105穿过十字型板和长条矩形板的端头处；鱼尾拉动线缆204穿过十字型板的端头处。
胸鳍部30包括套设在任意两个相邻的鱼身间隔片102之间的连接环301；连接环301通过两块支撑板302与两个鱼身间隔片102固定连接；连接环301的两侧通过线缆对称连接有多个片状体。
连接环301向外侧呈线性间隔延伸有对称布置的一个胸鳍连接间隔片303、多个胸鳍间隔片304和一个胸鳍顶部间隔片305；胸鳍固定线缆306依次穿过且固定连接胸鳍连接间隔片303、胸鳍间隔片304和胸鳍顶部间隔片305；两根胸鳍连接线缆307呈双螺旋滑动穿过胸鳍连接间隔片303和胸鳍间隔片304，端头与胸鳍顶部间隔片305固定；穿入连接环301内部的四根胸鳍连接线缆307分为两组，且分别通过第一胸鳍驱动线缆308和第二胸鳍驱动线缆309相互连接后，与连接环301内壁上的第一胸鳍驱动微型电机组件310和第二胸鳍驱动微型电机组件311连接。
为了进一步优化上述技术方案，胸鳍连接间隔片303、胸鳍间隔片304和胸鳍顶部间隔片305均为十字型板。
为了进一步优化上述技术方案，鱼身部10和胸鳍部30呈90°布置。
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)

1.一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼，其特征在于，包括：鱼身部(10)、鱼尾部(20)和胸鳍部(30)；所述鱼身部(10)、鱼尾部(20)和胸鳍部(30)均包括多个间隔布置的片状体和线缆；所述线缆用于连接所述片状体，并用于带动所述鱼尾部(20)和胸鳍部(30)运动。
2.根据权利要求1所述的一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼，其特征在于，所述鱼身部(10)包括鱼头间隔片(101)、鱼身间隔片(102)和连接片(103)；一个所述鱼头间隔片(101)、多个所述鱼身间隔片(102)和一个所述连接片(103)呈线性排列且依次间隔布置，并通过鱼身固定线缆(104)依次穿过且固定连接；连接线缆(105)对称布置在所述鱼身固定线缆(104)两侧，且依次滑动穿过多个所述鱼身间隔片(102)和所述连接片(103)，朝向所述鱼头间隔片(101)方向的端头与所述鱼头间隔片(101)固定。
3.根据权利要求2所述的一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼，其特征在于，所述鱼尾部(20)包括尾部间隔片(201)和鱼尾间隔片(202)；多个所述尾部间隔片(201)和一个所述鱼尾间隔片(202)呈线性排列且依次间隔布置，并通过鱼尾固定线缆(203)依次穿过且固定连接；所述连接线缆(105)依次滑动穿过多个所述尾部间隔片(201)，朝向所述鱼尾间隔片(202)方向的端头与所述鱼尾间隔片(202)固定。
4.根据权利要求3所述的一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼，其特征在于，鱼尾拉动线缆(204)依次穿过所述鱼头间隔片(101)和多个所述鱼身间隔片(102)，并与所述连接片(103)固定；所述鱼尾拉动线缆(204)穿出所述鱼头间隔片(101)的一端与固定在所述鱼头间隔片(101)上的鱼尾驱动微型电机组件(205)连接。
5.根据权利要求3所述的一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼，其特征在于，所述连接片(103)和相邻的所述尾部间隔片(201)之间的所述连接线缆(105)的外径大于其两侧的外径。
6.根据权利要求4或5所述的一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼，其特征在于，所述鱼头间隔片(101)、鱼身间隔片(102)和连接片(103)均为十字型板；所述尾部间隔片(201)为长条矩形板；所述鱼身固定线缆(104)穿过所述十字型板的中心；所述鱼尾固定线缆(203)穿过所述长条矩形板的中心；所述连接线缆(105)穿过所述十字型板和所述长条矩形板的端头处；所述鱼尾拉动线缆(204)穿过所述十字型板的端头处。
7.根据权利要求6所述的一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼，其特征在于，胸鳍部(30)包括套设在任意两个相邻的所述鱼身间隔片(102)之间的连接环(301)；所述连接环(301)通过两块支撑板(302)与两个所述鱼身间隔片(102)固定连接；所述连接环(301)的两侧通过所述线缆对称连接有多个所述片状体。
8.根据权利要求7所述的一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼，其特征在于，所述连接环(301)向外侧呈线性间隔延伸有对称布置的一个胸鳍连接间隔片(303)、多个胸鳍间隔片(304)和一个胸鳍顶部间隔片(305)；胸鳍固定线缆(306)依次穿过且固定连接所述胸鳍连接间隔片(303)、所述胸鳍间隔片(304)和胸鳍顶部间隔片(305)；两根胸鳍连接线缆(307)呈双螺旋滑动穿过所述胸鳍连接间隔片(303)和所述胸鳍间隔片(304)，端头与胸鳍顶部间隔片(305)固定；穿入所述连接环(301)内部的四根胸鳍连接线缆(307)分为两组，且分别通过第一胸鳍驱动线缆(308)和第二胸鳍驱动线缆(309)相互连接后，与所述连接环(301)内壁上的第一胸鳍驱动微型电机组件(310)和第二胸鳍驱动微型电机组件(311)连接。
9.根据权利要求8所述的一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼，其特征在于，所述胸鳍连接间隔片(303)、所述胸鳍间隔片(304)和胸鳍顶部间隔片(305)均为十字型板。
10.根据权利要求1所述的一种基于线缆与间隔片组合结构的软体仿生鱼，其特征在于，所述鱼身部(10)和所述胸鳍部(30)呈90°布置。
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