CN115158617B - 仿生机器鱼 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水下机器人技术领域，提供一种仿生机器鱼，包括主体舱、柔性关节组和尾鳍；所述主体舱内设置有动力源；所述柔性关节组的动力输入端与所述动力源的输出端动力耦合连接，所述柔性关节组的动力输出端与所述尾鳍固定连接；其中，所述柔性关节组为若干个柔性关节与刚性连杆的串联结构，用于在所述动力源的驱动下带动所述尾鳍进行摆动，驱动所述仿生机器鱼前进。本发明提供的仿生机器鱼，由于柔性关节能够在运动过程中周期性地存储和释放动力源提供的动能以及水动力的做功，减小了水阻力和运动关节引起的能量损耗，有效地提高仿生机器鱼的效率，同时通过一个动力源驱动柔性关节组，可以实现高频率地摆动，有利于提高仿生机器鱼的游速。

Description

仿生机器鱼

技术领域

本发明涉及水下机器人技术领域，尤其涉及一种仿生机器鱼。

背景技术

海洋勘探对于人类发展具有重要的意义，而勘探所需各种水下设备、仪器在其中发挥着重要的作用。近年来，随着机械学、电子学和仿生学等学科的快速发展，水下仿生机器鱼的研究越来越受到研究者们的关注。自然界中，根据自身结构的不同，鱼类的游动方式主要可分为两类：身体/尾鳍推进模式(Body and/or Caudal Fin，BCF)，以及中间鳍/对鳍推进模式(Median and/or Paired Fin，MPF)。其中，BCF推进方式主要利用鱼体的波动及尾鳍的摆动产生推进力，具有速度高、续航能力强等特点，受到了研究者们广泛的关注。

然而，现有的仿生机器鱼推进机构大多采用串联的多驱动关节结构或者一体化尾部结构。多驱动关节结构通过多个主动驱动装置串联实现仿生鱼摆动，可以实现有效的游动，但其尾部转动惯量大，摆动频率低，运动功耗高。而一体化尾部结构试图复现鱼类的连续摆动及高效率的优势，但其制造工艺比较复杂，并且分析建模、算法控制的实现难度也较大，不利于提高仿生鱼的游动速度。因此，现有的仿生机器鱼无法兼顾低功耗和高游速。

发明内容

本发明提供一种仿生机器鱼，用于解决现有技术中的仿生机器鱼无法同时实现低功耗和高游速的技术问题。

本发明提供一种仿生机器鱼，包括主体舱、柔性关节组和尾鳍；

所述主体舱内设置有动力源；

所述柔性关节组的动力输入端与所述动力源的输出端动力耦合连接，所述柔性关节组的动力输出端与所述尾鳍固定连接；

其中，所述柔性关节组为若干个柔性关节与刚性连杆的串联结构，用于在所述动力源的驱动下带动所述尾鳍进行摆动，驱动所述仿生机器鱼前进。

根据本发明提供的仿生机器鱼，所述柔性关节为板状结构，所述柔性关节的侧面与所述尾鳍的侧面平滑连接形成曲面。

根据本发明提供的仿生机器鱼，所述柔性关节组包括第一柔性关节、第一刚性连杆和第二柔性关节；

所述第一柔性关节的动力输入端与所述动力源的输出端动力耦合连接，所述第一柔性关节的动力输出端与所述第一刚性连杆的动力输入端固定连接；

所述第一刚性连杆的动力输出端与所述第二柔性关节的动力输入端固定连接；

所述第二柔性关节的动力输出端与所述尾鳍固定连接；

所述仿生机器鱼的尾舱套设于所述第一刚性连杆外。

根据本发明提供的仿生机器鱼，所述主体舱和所述尾舱的外形采用仿金枪鱼流线型。

根据本发明提供的仿生机器鱼，所述动力源包括防水舵机，所述防水舵机的旋转轴与所述仿生机器鱼的背腹轴平行。

根据本发明提供的仿生机器鱼，所述动力源还包括动力耦合件；

所述动力耦合件的第一端与所述防水舵机的舵盘固定连接，所述动力耦合件的第二端与固定所述防水舵机的舵机支架活动连接，所述动力耦合件的第三端与所述第一柔性关节的动力输入端固定连接；

所述第一端与所述第二端位于所述动力耦合件的同一侧面，且所述第一端与所述第二端的连线与所述防水舵机的旋转轴共线。

根据本发明提供的仿生机器鱼，所述主体舱的前端设置有防撞模块。

根据本发明提供的仿生机器鱼，所述主体舱内还设置有导航模块、控制模块和通信模块；

所述导航模块，用于获取所述仿生机器鱼的俯仰角、横滚角和偏航角；

所述控制模块，与所述导航模块、所述通信模块和所述动力源连接，用于基于所述偏航角生成所述动力源的第一控制信号，或者，基于所述通信模块与上位机建立通信链路，并基于所述通信链路向所述上位机发送所述偏航角，以及基于所述通信链路获取所述上位机基于所述偏航角确定的所述动力源的第二控制信号。

根据本发明提供的仿生机器鱼，所述主体舱内还设置有电池模块；

所述电池模块分别与所述动力源、所述导航模块、所述控制模块和所述通信模块连接，用于为所述动力源、所述导航模块、所述控制模块和所述通信模块提供电源。

根据本发明提供的仿生机器鱼，所述主体舱内还设置有采集模块；

所述采集模块，与所述电池模块和所述控制模块连接，用于采集所述电池模块的输出电压和输出电流，并将所述输出电压和所述输出电流发送至所述控制模块，以供所述控制模块计算所述仿生机器鱼的消耗电能。

本发明提供的仿生机器鱼，包括主体舱、柔性关节组和尾鳍，柔性关节组的动力输入端与主体舱内的动力源的输出端动力耦合连接，柔性关节组的动力输出端与尾鳍固定连接；柔性关节组包括若干个依次连接的柔性关节，用于在动力源的驱动下带动尾鳍进行摆动，驱动仿生机器鱼前进，由于柔性关节能够在运动过程中周期性地存储和释放动力源提供的动能以及水动力的做功，减小了水阻力和运动关节引起的能量损害，可以有效地提高仿生机器鱼的效率，同时，整个仿生机器鱼通过一个动力源驱动柔性关节组，可以减小尾部转动惯量，实现高频率地摆动，从而有利于提高仿生机器鱼的游速。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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是本发明提供的仿生机器鱼的结构示意图之一；

图2为本发明提供的仿生机器鱼的结构示意图之二；

图3为本发明提供的主体舱的结构示意图；

图4为本发明提供的仿生机器鱼的结构示意图之三。

附图标记：

110：主体舱；111：动力源；120：柔性关节组；121：柔性关节；122：刚性连杆；130：尾鳍；140：尾舱；

5：头部防撞模块；6：惯性导航模块；7：锂电池；8：主体舱透明天窗；9：电压电流测量模块；10：主控板；11：通信模块；12：按钮开关；13：航空插头；14：系绳基座；15：舵机支架；16：舵机；17：舵机舵盘连接件；18：舵机连杆；19：主体舱前部外壳；20：主体舱后部外壳；

21：圆柱销连接件；22：第一柔性关节前部连接件；23：第一柔性关节；24：第一柔性关节后部连接件；25：尾舱支架；26：第二柔性关节连接件；27：第二柔性关节；28：尾鳍；29：尾舱外壳。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。

需要说明的是，本发明中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是本发明提供的仿生机器鱼的结构示意图之一，如图1所示，该装置包括主体舱110、柔性关节组120和尾鳍130。

主体舱110内设置有动力源111；柔性关节组120的动力输入端与动力源111的输出端动力耦合连接，柔性关节组120的动力输出端与尾鳍130固定连接；其中，柔性关节组120为若干个柔性关节121与刚性连杆122的串联结构，用于在动力源111的驱动下带动尾鳍130进行摆动，驱动仿生机器鱼前进。

具体地，本发明实施例提供的仿生机器鱼可以在复杂的水下环境中使用。从连接结构上看，仿生机器鱼主要包括依次连接的主体舱110、柔性关节组120和尾鳍130。

主体舱110为仿生机器鱼的头部，其形状可以仿照鱼类的头部进行制作。可以在主体舱110中设置动力源111。动力源111用于为仿生机器鱼提供在水中游动的动力。例如，动力源111可以包括防水舵机，或者旋转电机和往复摆动机构的组合。

柔性关节组120可以由若干个柔性关节121和刚性连杆122依次连接而成。柔性关节121可以采用柔性材料制作，例如塑料、橡胶或者具有弹性的金属结构件等。刚性连杆122可以采用轻量化的刚性结构件。

以柔性关节组120包括2个柔性关节121为例，可以在前一柔性关节121和后一柔性关节121之间采用刚性连杆122连接；也将前一柔性关节121与后一柔性关节121直接串联连接，即刚性连杆的长度忽略不计，全部采用柔性关节121串联。

柔性关节组120的动力输入端与动力源111的输出端动力耦合连接。动力耦合连接的方式可以为铰接，具体包括转动节点连接、转动轴连接和合页连接等。柔性关节组120的动力输出端与尾鳍130固定连接。此处的固定连接可以为可拆卸连接，具体包括采用螺纹连接、卡扣连接和法兰连接等。

当仿生机器鱼在水中游动时，主体舱110中的动力源111向柔性关节组120提供动力，使得柔性关节组120做摆动。由于柔性关节组120与尾鳍130固定连接，尾鳍130也随之进行摆动，类似于自然界中的鱼类摆动尾鳍，从而在水中产生推动力，驱动仿生机器鱼前进。

尾鳍130同时受到动力源提供的驱动力和周围流体的阻力。在摆动过程中，柔性关节121发生被动形变，其形变量变化率大于0即吸收和储存能量，其形变量变化率小于0即释放能量，周期性地存储和释放动力源提供的动能以及水动力的做功，可以有效地降低运动功耗。

本发明实施例提供的仿生机器鱼，包括主体舱、柔性关节组和尾鳍，柔性关节组的动力输入端与主体舱内的动力源的输出端动力耦合连接，柔性关节组的动力输出端与尾鳍固定连接；柔性关节组为若干个柔性关节与刚性连杆的串联结构，用于在动力源的驱动下带动尾鳍进行摆动，驱动仿生机器鱼前进，由于柔性关节能够在运动过程中周期性地存储和释放动力源提供的动能以及水动力的做功，减小了水阻力和运动关节引起的能量损耗，有效地提高仿生机器鱼的效率，同时，整个仿生机器鱼通过一个动力源驱动若干个柔性关节，可以减小尾部转动惯量，实现高频率地摆动，有利于提高仿生机器鱼的游速。

基于上述实施例，柔性关节为板状结构，柔性关节的侧面与尾鳍的侧面平滑连接形成曲面。

具体地，柔性关节可以采用板状结构设计。在仿生机器鱼中，柔性关节的侧面与尾鳍的侧面平滑连接形成曲面，使得柔性关节容易在侧面弯曲，产生形变，形变的方向与尾鳍的运动方向一致。侧面的形状可以为椭圆形、矩形和梯形等。

相比于柱状结构和条状结构，板状结构可以更容易吸收和储存动力源提供的动能以及水动力的做功，也更容易释放弹性势能，能够缩短能量的转化时间，提高能量的转化效率。

基于上述任一实施例，柔性关节组包括第一柔性关节、第一刚性连杆和第二柔性关节；

第一柔性关节的动力输入端与动力源的输出端动力耦合连接，第一柔性关节的动力输出端与第一刚性连杆的动力输入端固定连接；

第一刚性连杆的动力输出端与第二柔性关节的动力输入端固定连接；

第二柔性关节的动力输出端与尾鳍固定连接；仿生机器鱼的尾舱套设于所述第一刚性连杆外。

具体地，可以在柔性关节组中设置第一柔性关节和第二柔性关节，第一柔性关节和第二柔性关节之间通过第一刚性连杆连接。第一柔性关节的动力输入端与动力源的输出端动力耦合连接，动力输出端与第一刚性连杆的动力输入端固定连接。第一刚性连杆的动力输出端与第二柔性关节的动力输入端固定连接。第二柔性关节的动力输出端与尾鳍固定连接。

在动力源工作时，动力源产生的动能依次通过第一柔性关节、第一刚性连杆、第二柔性关节，传递至尾鳍。可以在第一刚性连杆外套设尾舱，使得仿生机器鱼在外形上更接近真实的鱼类。

柔性关节数量的增加，可以提高动力源输出动能的利用程度；通过增加尾舱设计，可以使得仿生机器鱼的尾部更类似于自然界存在的鱼类。类似地，还可以增加柔性关节和第一刚性连杆的串联级数。

基于上述任一实施例，主体舱和尾舱的外形采用仿金枪鱼流线型。

具体地，金枪鱼具有光滑的流线型身体，是游动速度最快的鱼类之一。可以将主体舱和尾舱的外形采用仿金枪鱼流线型，可以最大程度地减小水的阻力，提高仿生机器鱼的游动速度。

基于上述任一实施例，动力源包括防水舵机，防水舵机的旋转轴与仿生机器鱼的背腹轴平行。

具体地，动力源可以采用防水舵机，便于在水中长时间使用，减少故障率。在安装时，防水舵机的旋转轴与仿生机器鱼的背腹轴平行，使得舵盘的转动方向于尾鳍的摆动方向相同。

基于上述任一实施例，动力源还包括动力耦合件；

动力耦合件的第一端与防水舵机的舵盘固定连接，动力耦合件的第二端与固定防水舵机的舵机支架活动连接，动力耦合件的第三端与第一柔性关节的动力输入端固定连接；

第一端与第二端位于动力耦合件的同一侧面，且第一端与第二端的连线与防水舵机的旋转轴共线。

具体地，可以单独设置动力耦合件用于连接防水舵机和第一柔性关节。

动力耦合件包括第一端、第二端和第三端。其中，第一端与第二端位于动力耦合件的同一侧面。

第一端与防水舵机的舵盘固定连接，第二端与固定防水舵机的舵机支架活动连接。第三端与第一柔性关节固定连接。

由于第一端与第二端的连线与防水舵机的旋转轴共线。当防水舵机的旋转轴为仿生机器鱼的背腹轴时，第一柔性关节的运动平面为仿生机器鱼的左右轴所在的水平面。

基于上述任一实施例，主体舱的前端设置有防撞模块。

具体地，可以在主体舱的前端设置防撞模块，使得仿生机器鱼在水下游动时，可以对主体舱进行保护，避免水下撞击给主体舱内的设备带来的损失。防撞模块可以采用塑料或者橡胶制作。

基于上述任一实施例，主体舱内还设置有导航模块、控制模块和通信模块；

导航模块，用于获取仿生机器鱼的俯仰角、横滚角和偏航角；

控制模块，与导航模块、通信模块和动力源连接，用于基于偏航角生成动力源的第一控制信号，或者，基于通信模块与上位机建立通信链路，并基于通信链路向上位机发送偏航角，以及基于通信链路获取上位机基于偏航角确定的动力源的第二控制信号。

具体地，可以在主体舱内设置导航模块、控制模块和通信模块。导航模块可以采用惯性导航设备，以仿生机器鱼的头尾轴、背腹轴和左右轴建立惯性坐标系，获取仿生机器鱼的俯仰角、横滚角和偏航角。

对于仿生机器鱼，可以有两种控制模式：

其一、自动控制模式

可以通过在控制模块内设置水下导航算法。控制模块与导航模块和动力源连接，用于接收导航模块发送的偏航角，调用内置的水下导航算法，计算动力源的第一控制信号，并将第一控制信号发送至动力源。

其二、远程控制模式

在此模式下，仿生机器鱼的控制主要由上位机完成，而上位机与仿生机器鱼之间的数据通过通信模块实现。通信模块可以采用WiFi、Zigbee、5G网络、NB-LoT(窄带物联网)等。控制模块与上位机建立通信链路，向上位机发送偏航角。上位机在获取偏航角后，自动计算动力源的第二控制信号，并将第二控制信号通过通信链路发送至控制模块，控制模块转发至动力源。

基于上述任一实施例，主体舱内还设置有电池模块；

电池模块分别与动力源、导航模块、控制模块和通信模块连接，用于为动力源、导航模块、控制模块和通信模块提供电源。

具体地，电池模块可以采用锂电池。

基于上述任一实施例，主体舱内还设置有采集模块；

采集模块，与电池模块和控制模块连接，用于采集电池模块的输出电压和输出电流，并将输出电压和输出电流发送至控制模块，以供控制模块计算仿生机器鱼的消耗电能。

具体地，控制模块在计算仿生机器鱼的消耗电能后，可以将其与电池模块的电池容量进行比较后，确定电池模块的剩余电量。当剩余电量低于预设阈值时，可以发出电量不足的提示信息。

基于上述任一实施例，图2为本发明提供的仿生机器鱼的结构示意图之二，如图2所示，该仿生机器鱼主要包括依次连接的主体舱110，尾舱140，尾鳍130，图中表示了部分柔性关节121。主体舱110和尾舱140外形呈流线型，外形体积依次减小，降低推进时的水阻力。尾鳍130采用刚性材料制作。

基于上述任一实施例，图3为本发明提供的主体舱的结构示意图，如图3所示，主体舱110主要包括头部防撞模块5、惯性导航模块6、锂电池7，主体舱透明天窗8、电压电流测量模块9、主控板10、通信模块11、按钮开关12、航空插头13、系绳基座14、舵机支架15、舵机16、主体舱前部外壳19和主体舱后部外壳20。

舵机舵盘连接件17和舵机连杆18为动力耦合件的组成部分，为了表示动力耦合关系，也表示在图中。

其中，头部防撞模块5嵌在主体舱前部外壳19的最前部，以缓冲主体舱110在游动过程中所受到的任何撞击，起到保护作用。

惯性导航模块6放置于主体舱的前部，保持水平，以测量游动过程中的头部偏航角等信息。

锂电池7作为能量来源为惯性导航模块6、电压电流测量模块9、主控板10、通信模块11和舵机16提供电能。

主体舱透明天窗8通过螺丝固定于主舱体顶部，使用O型橡胶圈进行密封，以提供检查内部电路及是否漏水的通道。

电压电流测量模块9与锂电池7输出端相连，以测量仿生机器鱼的消耗功率。

主控板10与惯性导航模块6、锂电池7、电压电流测量模块9、通信模块11和舵机16分别相连，分别对惯性导航模块6与电压电流测量模块9所采集的数据进行读取与存储，并通过通信模块11与上位机建立通讯链路，通过解析上位机的指令，实现对舵机16的控制。

通信模块11与主控板10相连，建立主控板10与上位机之间的通讯链路。

按钮开关12与锂电池7的正极电路串联，以控制整个电路的通断，其按钮键已进行防水处理，按钮开关12与主体舱前部外壳19连接处通过O型橡胶圈进行密封。

航空插头13与锂电池7的正负极并联，以提供电池充电接口，航空插头13与主体舱前部外壳19连接处通过O型橡胶圈进行密封，航空插头13外部使用螺母盖帽配合O型橡胶圈进行密封。

系绳基座14通过螺丝固定在主体舱110顶部，可通过穿线手动调整仿生机器鱼的在水中的姿态。

舵机支架15通过螺丝固定在主体舱110内部，以固定舵机16的位置。

舵机16通过螺丝固定在舵机支架15上，并与主控板10相连，受主控板10控制，舵机16输出轴可绕自身转动。

舵机舵盘连接件17通过卡槽与舵机16上的舵盘进行固定连接。

舵机连杆18与舵机舵盘连接件17通过螺丝或者卡扣实现固定连接。舵机16上的舵盘转动时，带动舵机舵盘连接件17转动。舵机连杆18随着舵机舵盘连接件17转动而转动，舵机连杆18的底部通过圆柱销连接件21与卡簧与舵机支架15固定，并绕圆柱销连接件21所在竖直轴线旋转。

主体舱前部外壳19外形为仿金枪鱼流线型，可有效减少水阻力。主体舱后部外壳20通过螺丝固定在舵机连杆18上，其外形与主体舱前部外壳19匹配，构成连贯的流线型外形。

基于上述任一实施例，图4为本发明提供的仿生机器鱼的结构示意图之三，如图4所示，仿生机器鱼的尾舱140部分包括第一柔性关节前部连接件22、第一柔性关节23、第一柔性关节后部连接件24、尾舱支架25、第二柔性关节连接件26、第二柔性关节27、尾鳍28、尾舱外壳29。

其中，舵机连杆18、舵机舵盘连接件17和圆柱销连接件21共同构成动力耦合件。

第一柔性关节前部连接件22通过螺丝固定在舵机连杆18上，起到连接第一柔性关节23的作用。

第一柔性关节23通过螺丝固定在第一柔性关节前部连接件22以及第一柔性关节后部连接件24上，随着前面的机构的运动而运动，并受水动力作用而发生被动弯曲形变。

第一柔性关节后部连接件24通过螺丝固定在尾舱支架25上，起到连接第一柔性关节23的作用。

尾舱支架25通过螺丝与第一柔性关节后部连接件24进行连接。

第二柔性关节连接件26通过螺丝固定在尾舱支架25上，起到连接第二柔性关节27的作用。

第二柔性关节27通过螺丝固定在第二柔性关节连接件26上，随着前面机构的运动而运动，并受水动力作用而发生被动弯曲形变。

尾鳍28通过螺丝连接在第二柔性关节27的后端，其外形为仿金枪鱼流线型。

尾舱外壳29通过螺丝固定在尾舱支架25上，其外形为仿金枪鱼流线型。

两个柔性关节的使用可以在鱼尾摆动过程中起到存储与释放机械能的作用，且被动弯曲更加符合自然鱼类的摆动规律，从而可以在产生较大推力的同时实现较低的功率消耗。

本发明实施例提供的仿生机器鱼，采用单舵机与柔性材料设计实现仿鱼推进，相比于多驱动关节串联机构，本发明实施例的鱼尾结构由单舵机驱动，并通过串联柔性关节、尾舱与尾鳍实现，其质量较轻，转动惯量较小，可以实现高频率摆动，且引入的柔性关节可以在运动过程中存储与释放机械能，有效降低了运动功耗。同时，相比于一体式的柔性尾部结构，本发明实施例设计的尾部串联结构容易制造和组装，且柔性关节可方便的进行更换，以调节尾部的刚度配置，适配不同的摆动频率实现最高的游动速度和最低的功耗。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干命令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

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 (8)

1.一种仿生机器鱼，其特征在于，包括主体舱、柔性关节组和尾鳍；

所述主体舱内设置有动力源；

所述柔性关节组的动力输入端与所述动力源的输出端动力耦合连接，所述柔性关节组的动力输出端与所述尾鳍固定连接；

其中，所述柔性关节组为至少两个柔性关节与刚性连杆的串联结构，用于在所述动力源的驱动下带动所述尾鳍进行摆动，驱动所述仿生机器鱼前进；

所述柔性关节为板状结构，所述柔性关节的侧面与所述尾鳍的侧面平滑连接形成曲面；

所述柔性关节组包括第一柔性关节、第一刚性连杆和第二柔性关节；

所述第一柔性关节的动力输入端与所述动力源的输出端动力耦合连接，所述第一柔性关节的动力输出端与所述第一刚性连杆的动力输入端固定连接；

所述第一刚性连杆的动力输出端与所述第二柔性关节的动力输入端固定连接；

所述第二柔性关节的动力输出端与所述尾鳍固定连接；

所述仿生机器鱼的尾舱套设于所述第一刚性连杆外。

2.根据权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述主体舱和所述尾舱的外形采用仿金枪鱼流线型。

3.根据权利要求2所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述动力源包括防水舵机，所述防水舵机的旋转轴与所述仿生机器鱼的背腹轴平行。

4.根据权利要求3所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述动力源还包括动力耦合件；

所述动力耦合件的第一端与所述防水舵机的舵盘固定连接，所述动力耦合件的第二端与固定所述防水舵机的舵机支架活动连接，所述动力耦合件的第三端与所述第一柔性关节的动力输入端固定连接；

所述第一端与所述第二端位于所述动力耦合件的同一侧面，且所述第一端与所述第二端的连线与所述防水舵机的旋转轴共线。

5.根据权利要求1至4任一项所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述主体舱的前端设置有防撞模块。

6.根据权利要求1至4任一项所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述主体舱内还设置有导航模块、控制模块和通信模块；

所述导航模块，用于获取所述仿生机器鱼的俯仰角、横滚角和偏航角；

所述控制模块，与所述导航模块、所述通信模块和所述动力源连接，用于基于所述偏航角生成所述动力源的第一控制信号，或者，基于所述通信模块与上位机建立通信链路，并基于所述通信链路向所述上位机发送所述偏航角，以及基于所述通信链路获取所述上位机基于所述偏航角确定的所述动力源的第二控制信号。

7.根据权利要求6所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述主体舱内还设置有电池模块；

所述电池模块分别与所述动力源、所述导航模块、所述控制模块和所述通信模块连接，用于为所述动力源、所述导航模块、所述控制模块和所述通信模块提供电源。

8.根据权利要求7所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述主体舱内还设置有采集模块；

所述采集模块，与所述电池模块和所述控制模块连接，用于采集所述电池模块的输出电压和输出电流，并将所述输出电压和所述输出电流发送至所述控制模块，以供所述控制模块计算所述仿生机器鱼的消耗电能。