CN114919724B - 仿生肌腱驱动的机器鱼系统及运行控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水下机器人技术领域，提供一种仿生肌腱驱动的机器鱼系统及运行控制方法，仿生肌腱驱动的机器鱼系统包括本体，本体包括尾部被动关节和尾部躯干，尾部被动关节与尾部躯干转动连接；尾部躯干包括多连杆结构和驱动机构，驱动机构包括伺服舵机和刚度调节线，刚度调节线一端与伺服舵机相连接，另一端贯穿多连杆结构上的关节定位口并与尾部被动关节相连接，刚度调节线用于调节多连杆结构和尾部躯干之间的刚度，进而控制本体的游动状态。通过伺服舵机控制刚度调节线，调节尾部躯干和尾部被动关节的刚度，进而控制本体的游动状态，如此实现尾部躯干和尾部被动关节的良好结合，能够实现高效灵活的波动运动。

Description

仿生肌腱驱动的机器鱼系统及运行控制方法

技术领域

本发明涉及水下机器人技术领域，尤其涉及一种仿生肌腱驱动的机器鱼系统及运行控制方法。

背景技术

仿生机器鱼主要应用为：在水下探测、环境检测、军事侦察等方面，具有推进效率高、机动性强、隐蔽性强和环境友好性出众等优点，具有广阔的应用前景。

现有的机器鱼通过设置驱动器驱动机器鱼实现各类游动动作，但是冗余的驱动器不利于能量利用效率，尾鳍机构的运动状态控制与真实鱼类存在较大差距。

发明内容

本发明实施例提供一种仿生肌腱驱动的机器鱼系统及运行控制方法，用以解决现有技术中机器鱼运行状态机动性不强的技术问题。

本发明实施例提供一种仿生肌腱驱动的机器鱼系统，包括：本体，包括尾部被动关节和尾部躯干，所述尾部被动关节与所述尾部躯干转动连接；

所述尾部躯干包括多连杆结构和驱动机构，所述驱动机构包括伺服舵机和刚度调节线，所述刚度调节线一端与所述伺服舵机相连接，另一端贯穿所述多连杆结构上的关节定位口并与所述尾部被动关节相连接，所述刚度调节线用于调节所述多连杆结构和所述尾部躯干之间的刚度，进而控制所述本体的游动状态。

根据本发明一个实施例的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，所述刚度调节线上设有被动弹簧，所述伺服舵机和所述多连杆结构适于拉动所述被动弹簧伸缩。

根据本发明一个实施例的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，所述多连杆结构包括至少两组连接杆组，相邻的所述连接杆组之间通过转轴转动连接，所述转轴上套设有至少一个扭簧，所述扭簧的相对两侧分别连接相邻的所述连接杆组；

所述刚度调节线贯穿每一所述转轴并与所述尾部被动关节相连接。

根据本发明一个实施例的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，所述连接杆组包括支撑骨架和设于所述支撑骨架相对两侧的伸出部，相邻所述连接杆组的所述伸出部通过所述转轴转动连接；

所述支撑骨架上设有至少一个卡接件，所述扭簧的相对两端分别与相邻的所述连接杆组上的所述卡接件相连接。

根据本发明一个实施例的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，每一所述转轴上至少设置两个所述扭簧。

根据本发明一个实施例的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，所述尾部躯干还包括转动组件，所述转动组件包括第一转组和第二转组；

所述第一转组包括第一绕线轮和缠绕于所述第一绕线轮上的第一驱动线，所述第一驱动线依次穿过所述连接杆组；

所述第二转组包括第二绕线轮和缠绕于所述第二绕线轮上的第二驱动线，所述第二驱动线依次穿过所述连接杆组；

所述第一转组和所述第二转组相对设置且所述第一驱动线和所述第二驱动线的绕线方向相反。

根据本发明一个实施例的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，所述第一绕线轮和所述第二绕线轮通过连接轴同步转动，所述第一绕线轮和/或所述第二绕线轮一侧连接有驱动电机，所述驱动电机适于带动所述第一绕线轮和/或所述第二绕线轮转动，以带动所述尾部躯干摆动。

根据本发明一个实施例的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，所述第一绕线轮和/或所述第二绕线轮与所述驱动电机之间还设有齿轮组，所述驱动电机输出端与所述齿轮组相连接，所述驱动电机适于通过所述齿轮组带动所述第一绕线轮和/或所述第二绕线轮转动。

根据本发明一个实施例的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，所述本体内还设有控制板，所述控制板与所述伺服舵机电连接，用于调节所述刚度调节线的预张紧量。

本发明实施例还提供一种仿生肌腱驱动的机器鱼系统运行控制方法，采用上述的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，包括：

获取本体的游动状态值，所述游动状态值包括游动频率、游动速度以及游动灵活性；

接收伺服舵机连接的刚度调节线的预张紧量；

在所述预张紧量大于阈值状态下，向所述伺服舵机发送控制信号，对所述预张紧量调节至预设范围内。

本发明实施例提供的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，通过伺服舵机控制刚度调节线，调节尾部躯干和尾部被动关节的刚度，进而控制本体的游动状态，如此实现尾部躯干和尾部被动关节的良好结合，能够实现高效灵活的波动运动。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明实施例仿生肌腱驱动的机器鱼系统的结构示意图；

图2为图1所示的内部结构示意图；

图3为图2所示的部分结构示意图；

图4为本发明实施例的转动组件的结构简图；

图5为本发明实施例的刚度调节线拉动连接杆组的运动简图；

图6为本发明实施例仿生肌腱驱动的机器鱼系统运行控制方法的流程图；

附图标记：

10、本体；110、控制板；

20、尾部被动关节；

30、尾部躯干；310、多连杆结构；3110、连接杆组；3120、转轴；3130、扭簧；3140、支撑骨架；3150、伸出部；3160、卡接件；320、驱动机构；3210、伺服舵机；3220、刚度调节线；3230、被动弹簧；330、转动组件；3310、第一转组；33110、第一绕线轮；33120、第一驱动线；3320、第二转组；33210、第二绕线轮；33220、第二驱动线；33230、连接轴；3330、驱动电机；3340、齿轮组。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

请参照图1至图5，本发明提出保护一种仿生肌腱驱动的机器鱼系统，包括本体10，本体10包括尾部被动关节20和尾部躯干30，尾部被动关节20与尾部躯干30转动连接；尾部躯干30包括多连杆结构310和驱动机构320，驱动机构320包括伺服舵机3210和刚度调节线3220，刚度调节线3220一端与伺服舵机3210相连接，另一端贯穿多连杆结构310上的关节定位口并与尾部被动关节20相连接，刚度调节线3220用于调节多连杆结构310和尾部躯干30之间的刚度，进而控制本体10的游动状态。

机器鱼在水中游动时，因为尾部被动关节20与尾部躯干30转动连接，所以尾部躯干30的转动会带动尾部被动关节20也发生转动，同时，水流外在环境的作用力也会使尾部被动关节20发生转动。公知地，鱼在水中游动时，尾部的摆动要滞后于尾部躯干30，以适应不同的游动环境，进而获得更为快速的游行速度以及转弯速度。

机器鱼的游动状态通过刚度调节线3220进行控制。也即，可以通过伺服舵机3210控制刚度调节线3220，可以调控尾部被动关节20和尾部躯干30的刚度，如此提高仿生效果，实现机器鱼灵活的机动运动。例如，在水流速度较快，对尾部被动关节20的影响较大时，可以通过刚度调节线3220提高尾部被动关节20和尾部躯干30之间的刚度。而在水流速度较缓时，通过刚度调节线3220降低尾部被动关节20和尾部躯干30之间的刚度。如此可以减小尾部躯干30转动过程中不受尾部被动关节20摆动的耦合影响，使得尾部躯干30和尾部被动关节20能够在所有的摆动频率下均达到最佳的摆动效果，以达到更快游动速度的同时，也可以实现减小耗能的效果。

在本发明的一些实施例中，刚度调节线3220上设有被动弹簧3230，伺服舵机3210和多连杆结构310适于拉动被动弹簧3230伸缩。因为刚度调节线3220的一端与伺服舵机3210相连接，另一端连接至尾部被动关节20，所以尾部被动关节20的摆动和伺服舵机3210的拉动均会带动被动弹簧3230发生一定的拉伸量。

进一步地，多连杆结构310包括至少两组连接杆组3110，相邻的连接杆组3110之间通过转轴3120转动连接，转轴3120上套设有至少一个扭簧3130，扭簧3130的相对两侧分别连接相邻的连接杆组3110；刚度调节线3220贯穿每一转轴3120并与尾部被动关节20相连接。需要说明的是，转轴3120中部开设有关节定位口，刚度调节线3220依次穿设多个转轴3120上的关节定位口并与尾部被动关节20相连接。

对于连接杆组3110，连接杆组3110包括支撑骨架3140和设于支撑骨架3140相对两侧的伸出部3150，相邻连接杆组3110的伸出部3150通过转轴3120转动连接；支撑骨架3140上设有至少一个卡接件3160，扭簧3130的相对两端分别与相邻的连接杆组3110上的卡接件3160相连接。

在本发明的一些实施例中，连接杆组3110的数量为三个，但在其他的实施例中，也可以为四个、五个或者六个等，在此不做限定。转轴3120的设置可以使得相邻的连接杆组3110之间可以相互转动配合，卡接件3160的设置用于固定扭簧3130，扭簧3130为尾部关节提供弯曲恢复力，配合刚度调节线3220实现摆尾动作。

对于扭簧3130，每一转轴3120上至少设置两个扭簧3130。如此尾部躯干30的相对两侧得到的弯曲恢复力上下对称，进而机器鱼在游动过程中机动性更强。

在本发明的一些实施例中，尾部躯干30还包括转动组件330，转动组件330包括第一转组3310和第二转组3320；第一转组3310包括第一绕线轮33110和缠绕于第一绕线轮33110上的第一驱动线33120，第一驱动线33120依次穿过连接杆组3110；第二转组3320包括第二绕线轮33210和缠绕于第二绕线轮33210上的第二驱动线33220，第二驱动线33220依次穿过连接杆组3110；第一转组3310和第二转组3320相对设置且第一驱动线33120和第二驱动线33220的绕线方向相反。

进一步地，第一绕线轮33110和第二绕线轮33210通过连接轴33230同步转动，第一绕线轮33110和/或第二绕线轮33210一侧连接有驱动电机3330，驱动电机3330适于带动第一绕线轮33110和/或第二绕线轮33210转动，以带动尾部躯干30摆动。而且，第一绕线轮33110和/或第二绕线轮33210与驱动电机3330之间还设有齿轮组3340，驱动电机3330输出端与齿轮组3340相连接，驱动电机3330适于通过齿轮组3340带动第一绕线轮33110和/或第二绕线轮33210转动。

可以理解的是，以驱动电机3330连接第二绕线轮33210为例进行说明，驱动电机3330的输出轴与齿轮组3340的一端转动连接，齿轮组3340的另一端与第二绕线轮33210转动连接，如此驱动电机3330的转动便可以带动第二绕线轮33210进行转动。

需要说明的是，第一绕线轮33110和第二绕线轮33210通过连接轴33230同步转动，进而第二绕线轮33210转动时便可以带动第一绕线轮33110同步转动。因为第一驱动线33120和第二驱动线33220的绕线方向相反，所以在第二驱动轮转动过程中，可以拉动尾部躯干30朝向一侧发生摆动，如此便可以通过驱动电机3330控制尾部躯干30的摆动状态。

对于尾部的摆动状态，多连杆结构310通过双铰链连接，通过转轴3120使得相邻连接杆组3110转动配合，每一转轴3120上套装两个扭簧3130，且安装方向相反。通过在每一连接杆组3110安装成对反向扭簧3130，机器鱼在无约束的状态下可以表现出类似弹性量的应变特性，使用扭簧3130构建的弹性尾部在发生形变时可以对每个关节的转动角度和关节所受力矩进行准确计算。

为实现机器鱼尾部的仿鱼摆动动作，通过第一转组3310和第二转组3320对多连杆结构310的摆动角度进行控制。例如，第一驱动线33120拉动连接杆组3110朝向一侧进行弯曲时，另一侧的第二驱动线33220放松配合尾部的形变，进而通过伺服舵机3210周期性运行即可实现机器鱼尾部的仿鱼摆动运动。进一步地，还可以添加尾部被动关节20的旋转自由度，实现仿鱼类拍打模式和防鲸豚类拍打模式，也即将单自由度结构替换为万向节结构便可以实现多角度矢量推进功能。

进一步地，如上述，被动弹簧3230的伸长量包括由两部分构成，一部分为尾部被动关节20在游动过程中被动摆动产生的弹簧拉伸量，另一部分为数字舵机运动带来的预张紧量，被动弹簧3230所产生的拉力全部作用在尾部被动关节20，为机器鱼尾部提供被动力矩。可以通过伺服舵机3210角度进行调整，进而便可以对被动弹簧3230的预张紧量进行调节，进而实现改变被动关节所受的被动力矩。

请参照图3至图5，因为尾部被动关节20和尾部躯干30在摆动过程中不同步，进而不同的摆动频率会使得尾部被动关节20和尾部躯干30之间产生耦合影响。本发明实施例中，通过设置刚度调节线3220，刚度调节线3220位于尾部被动关节20、尾部躯干30的中轴线上，从而保证尾部躯干30在运动过程中不受尾部被动关节20的影响。被动弹簧3230提供尾部被动关节20在被动转动时提供恢复力矩，为适应不同频率和不同游动速度下对被动力矩的不同要求，本发明实施例通过数字舵机实现被动弹簧3230的预张紧量的灵活调节。

具体地调节方式如下：

尾部被动关节20在转动过程中所产生的被动弹簧3230伸长量如下式：

l_cr，3为尾部被动关节20带动被动弹簧3230的拉伸量；l₃为伺服舵机3210带动被动弹簧3230的拉伸量。/>为多连杆结构310的摆动角度。

根据伺服舵机3210提供的被动弹簧3230的预张紧量，尾部被动关节20所受到的来自被动弹簧3230的被动力矩可以表示为下式：

其中，F为被动弹簧3230所产生的总拉力，其大小可以通过下式计算得到：

F＝k(d_pre+d_t)。

因此，通过调整伺服舵机3210对于被动弹簧3230的预张紧量，便可以调整不同频率和不同游动速度下对自动弹簧的被动力矩的不同需求。

为实现机器鱼高效灵活的三维运动，本发明实施例采用不对称CPG用于生成与生物鱼类相似的多模态节律控制信号，实现仿生鱼灵活的机动运动。其数学模型如下：

α_i和β_i为信号发生器的状态变量，控制参数[ω,A,b,h_a]分别对应输出信号的频率、幅值、偏置和不对称度，为模型的控制输出，h_c为模型输出与状态变量之间的转换参数。

具体地，不对称CPG模型输出直接作为主动躯干驱动伺服舵机3210的控制输入，用于控制伺服舵机3210实现往复节律运动，进而实现尾部躯干30的仿鱼摆动运动。当不对称CPG中不对称度参数启用且具有一定的振荡偏置时，模型产生不对称节律输出将体现为机器鱼尾部的速度不对称摆动，从而实现机器鱼的高机动偏航调节。

需要说明的是，机器鱼的摆动频率越高，幅值越大，进而需要更大的被动刚度来适应更大的尾鳍末端速度。在本发明实施例中，将尾部摆动频率和幅值共同作为刚度调节的依据。为便于对刚度调节规则进行求解，机器鱼尾部摆动的幅值区域和频率化区间被离散化为网格区域，并通过优化算法获得每个离散的幅值频率对应的最优被动弹簧3230的预张紧量，最终将被动弹簧3230预张紧量拟合为关于幅值和频率的函数：d_pre＝f(A,ω)。

结合本发明实施例所提的仿生肌腱驱动机器鱼的仿真模型s_t+1＝G(s_t,u,d_pre)，最优被动弹簧3230预张紧量的计算通过多目标优化方法获得。

本发明实施例对于损失函数构建过程所使用的多目标方法以NSGA-II非支配排序遗传算法为例，在其他实施例中，也可以应用其他多目标优化算法均可用于该问题的求解。基于以上叙述，完整的最优被动弹簧3230张紧量求解过程可以归纳为以下步骤：

步骤一：对幅值和频率进行离散化，获得[A₁,A₂…A_n]和[ω₁,ω₂…ω_n]。

步骤二：针对每一个幅值和频率对[A_i,ω_i]，使用NSGA-II多目标优化方法进行基于仿真模型的优化计算，优化目标为min{F₁,F₂}。

步骤三：记录所有幅值频率对应的最优张紧量，并对张紧量进行以幅值频率为自变量的二次拟合，获得d_pre＝f(A,ω)。

上述计算方法中涉及到的优化目标如下所示：

F₂＝{max(Ω_i)-min(Ω_i)}

其中V机器鱼的前向游动速度，Ω为机器鱼游动过程中的偏航角速度。基于上述优化目标，可以实现最大化前向游动速度和最小化偏航扰动之间的权衡和优化。

经过水下实际试验测试，本发明实施例的机器鱼能够完成实现水下三维环境中灵活游动。机器鱼的平面运动主要通过尾部摆动实现，并且结合本发明实施例提出的不对称CPG与刚度调节规则，进而机器鱼能够实现灵活高效地前向游动性能和转向性能，而且本发明实施例所提机器鱼的深度调节通过偏转胸鳍改变对水攻角实现，在胸鳍偏转获得的俯仰力矩作用下，机器鱼能够实现灵活的浮潜运动。

对于本体10，本体10内还设有控制板110，控制板110与伺服舵机3210电连接，用于调节刚度调节线3220的预张紧量。

请参照图6，本发明实施例还提出保护一种仿生肌腱驱动的机器鱼系统运行控制方法，采用上述的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，方法包括：

S110：获取本体的游动状态值，所述游动状态值包括游动频率、游动速度以及游动灵活性。

需要说明的是，对于游动频率和速度可以通过驱动电机对第一绕线轮和第二绕线轮进行调控，游动灵活性通过不对称CPG模型进行调控。

S120：接收伺服舵机连接的刚度调节线的预张紧量。

也即，在需要快速下游至预设深度时，可以增大预张紧量，使得机器鱼可以得到一个较大的游动速度。同理，当平稳游动时，可以减小预张紧量。为提高游动的灵活性，可以通过不对称CPG模型用于生成与生物鱼类相似的多模态节律控制信号，实现仿生鱼灵活的机动运动。

S130：在所述预张紧量大于阈值状态下，向所述伺服舵机发送控制信号，对所述预张紧量调节至预设范围内。

需要机器鱼游动速度更快时，预张紧量大于预设范围或者小于预设范围，均不利于提高游动速度。例如，当游动速度过快，而预张紧量较小时，尾部被动关节被动摆动幅度较大，进而会影响尾部躯干的摆动状态。而当预张紧量过大时，尾部被动关节几乎不摆动也会影响尾部躯干的摆动状态。优选状态下，机器鱼在最快的游动速度下，尾部被动关节会稍微滞后于尾部躯干发生摆动。

具体地，本发明实施例中，通过设置刚度调节线，刚度调节线位于尾部被动关节、尾部躯干的中轴线上，从而保证尾部躯干在运动过程中不受尾部被动关节的影响。被动弹簧提供尾部被动关节在被动转动时提供恢复力矩，为适应不同频率和不同游动速度下对被动力矩的不同要求，本发明实施例通过数字舵机实现被动弹簧预张紧量的灵活调节。

具体地调节方式如下：

尾部被动关节在转动过程中所产生的被动弹簧伸长量如下式：

l_cr，3为尾部被动关节带动被动弹簧的拉伸量；l₃为伺服舵机带动被动弹簧的拉伸量。/>为多连杆结构的摆动角度。

根据伺服舵机提供的被动弹簧的预张紧量，尾部被动关节所受到的来自被动弹簧的被动力矩可以表示为下式：

其中，F为被动弹簧所产生的总拉力，其大小可以通过下式计算得到：

F＝k(d_pre+d_t)。

因此，通过调整伺服舵机对于被动弹簧的预张紧量，便可以调整不同频率和不同游动速度下对自动弹簧的被动力矩的不同需求。

为实现机器鱼高效灵活的三维运动，本发明实施例采用不对称CPG用于生成与生物鱼类相似的多模态节律控制信号，实现仿生鱼灵活的机动运动。其数学模型如下：

其中：α_i和β_i为信号发生器的状态变量，控制参数[ω,A,b,h_a]分别对应输出信号的频率、幅值、偏置和不对称度，为模型的控制输出，h_c为模型输出与状态变量之间的转换参数。

具体地，不对称CPG模型输出直接作为主动躯干驱动伺服舵机的控制输入，用于控制伺服舵机实现往复节律运动，进而实现尾部躯干的仿鱼摆动运动。当不对称CPG中不对称度参数启用且具有一定的振荡偏置时，模型产生不对称节律输出将体现为机器鱼尾部的速度不对称摆动，从而实现机器鱼的高机动偏航调节。

需要说明的是，机器鱼的摆动频率越高，幅值越大，进而需要更大的被动刚度来适应更大的尾鳍末端速度。在本发明实施例中，将尾部摆动频率和幅值共同作为刚度调节的依据。为便于对刚度调节规则进行求解，机器鱼尾部摆动的幅值区域和频率化区间被离散化为网格区域，并通过优化算法获得每个离散的幅值频率对应的最优被动弹簧的预张紧量，最终将被动弹簧预张紧量拟合为关于幅值和频率的函数：d_pre＝f(A,ω)。

结合本发明所提的仿生肌腱驱动机器鱼的仿真模型s_t+1＝G(s_t,u,d_pre)，最优被动弹簧预张紧量的计算通过多目标优化方法获得。

本发明实施例对于损失函数构建过程所使用的多目标方法以NSGA-II非支配排序遗传算法为例，在其他实施例中，也可以应用其他多目标优化算法均可用于该问题的求解。基于以上叙述，完整的最优被动弹簧张紧量求解过程可以归纳为以下步骤：

步骤一：对幅值和频率进行离散化，获得[A₁,A₂…A_n]和[ω₁,ω₂…ω_n]。

步骤二：针对每一个幅值和频率对[A_i,ω_i]，使用NSGA-II多目标优化方法进行基于仿真模型的优化计算，优化目标为min{F₁,F₂}。

步骤三：记录所有幅值频率对应的最优张紧量，并对张紧量进行以幅值频率为自变量的二次拟合，获得d_pre＝f(A,ω)。

上述计算方法中涉及到的优化目标如下所示：

F₂＝{max(Ω_i)-min(Ω_i)}

其中V机器鱼的前向游动速度，Ω为机器鱼游动过程中的偏航角速度。基于上述优化目标，可以实现最大化前向游动速度和最小化偏航扰动之间的权衡和优化。

经过水下实际试验测试，本发明实施例的机器鱼能够完成实现水下三维环境中灵活游动。机器鱼的平面运动主要通过尾部摆动实现，并且结合本发明实施例提出的不对称CPG与刚度调节规则，进而机器鱼能够实现灵活高效地前向游动性能和转向性能，而且本发明实施例所提机器鱼的深度调节通过偏转胸鳍改变对水攻角实现，在胸鳍偏转获得的俯仰力矩作用下，机器鱼能够实现灵活的浮潜运动。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种仿生肌腱驱动的机器鱼系统，其特征在于，包括：

本体，包括尾部被动关节和尾部躯干，所述尾部被动关节与所述尾部躯干转动连接；

所述尾部躯干包括多连杆结构和驱动机构，所述驱动机构包括伺服舵机和刚度调节线，所述刚度调节线一端与所述伺服舵机相连接，另一端贯穿所述多连杆结构上的关节定位口并与所述尾部被动关节相连接，所述刚度调节线用于调节所述多连杆结构和所述尾部躯干之间的刚度，进而控制所述本体的游动状态；

所述刚度调节线上设有被动弹簧，所述伺服舵机和所述多连杆结构适于拉动所述被动弹簧伸缩；

所述多连杆结构包括至少两组连接杆组，相邻的所述连接杆组之间通过转轴转动连接，所述转轴上套设有至少一个扭簧，所述扭簧的相对两侧分别连接相邻的所述连接杆组；

所述刚度调节线贯穿每一所述转轴并与所述尾部被动关节相连接；

所述连接杆组包括支撑骨架和设于所述支撑骨架相对两侧的伸出部，相邻所述连接杆组的所述伸出部通过所述转轴转动连接；

所述支撑骨架上设有至少一个卡接件，所述扭簧的相对两端分别与相邻的所述连接杆组上的所述卡接件相连接；

所述尾部躯干还包括转动组件，所述转动组件包括第一转组和第二转组；

所述第一转组包括第一绕线轮和缠绕于所述第一绕线轮上的第一驱动线，所述第一驱动线依次穿过所述连接杆组；

所述第二转组包括第二绕线轮和缠绕于所述第二绕线轮上的第二驱动线，所述第二驱动线依次穿过所述连接杆组；

所述第一转组和所述第二转组相对设置且所述第一驱动线和所述第二驱动线的绕线方向相反；

所述第一绕线轮和所述第二绕线轮通过连接轴同步转动，所述第一绕线轮和/或所述第二绕线轮一侧连接有驱动电机，所述驱动电机适于带动所述第一绕线轮和/或所述第二绕线轮转动，以带动所述尾部躯干摆动；

所述本体内还设有控制板，所述控制板与所述伺服舵机电连接，用于调节所述刚度调节线的预张紧量。

2.根据权利要求1所述的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，其特征在于，每一所述转轴上至少设置两个所述扭簧。

3.根据权利要求1所述的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，其特征在于，所述第一绕线轮和/或所述第二绕线轮与所述驱动电机之间还设有齿轮组，所述驱动电机输出端与所述齿轮组相连接，所述驱动电机适于通过所述齿轮组带动所述第一绕线轮和/或所述第二绕线轮转动。

4.一种如权利要求1至3任一项所述的仿生肌腱驱动的机器鱼系统的运行控制方法，其特征在于，包括：

获取本体的游动状态值，所述游动状态值包括游动频率、游动速度以及游动灵活性；

接收伺服舵机连接的刚度调节线的预张紧量；

在所述预张紧量大于阈值状态下，向所述伺服舵机发送控制信号，对所述预张紧量调节至预设范围内。