CN116853465A - 一种机器鱼 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种机器鱼，包括配置在鱼头部内的重心调整机构以及配置在鱼身部内的摆动调节机构，其中，所述重心调整机构通过凸轮结构实现重心的调整，密封单元利用所述摆动调节机构的结构保证了导线的防水性。本发明不仅提供了一种新的重心调整机构，合理利用了鱼头部的空间，而且通过将合理布设控制主板导线的排布，保证了机器鱼整体的防水性能，提高了导线的使用寿命和机器鱼的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及智能设计领域，特别是涉及一种机器鱼。
背景技术
由于鱼型机器人的摆动机构能够改进传统螺旋桨推进机构的限制，因而开发出更适用水下作业的机器鱼。其中，机器鱼不仅需要能够实现游动，还需要模拟真实鱼类上浮和下潜的动作，以实现更灵活的运动。目前，为了实现机器鱼的上浮和下潜运动而采用在鱼头部内设置重心调整机构，包括使用电机驱动螺杆而带动螺杆上的重物前后位置移动来实现重心的调整，不能有效的利用鱼头部内的空间。
此外，机器鱼各部分往往仅通过在各个开口处设置防水性粘着剂来进行防水，无法满足现有防水的要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种机器鱼。
本发明的主要内容包括：
一种机器鱼，包括：
鱼头部，具有第一耦合部，所述鱼头部内配置有重心调整机构；
鱼身部，具有与第一耦合部配合的第二耦合部，所述第二耦合部内布设有摆动调节机构；通过所述摆动调节机构使所述鱼头部与所述鱼身部相对摆动；
其中，所述重心调整机构包括第一驱动组件、重物组件以及控制主板；所述第一驱动组件包括第一动力单元和凸轮单元，所述凸轮单元上开设有凸轮槽，第一动力单元驱动所述重物组件沿所述凸轮槽朝接近或者远离所述鱼身部的方向移动；
所述摆动调节机构包括第二驱动组件以及第二转轴，所述第二驱动组件固定设在第二耦合部，所述第二转轴一端与所述第二驱动组件连接，其另一端延伸至所述第一耦合部其与所述第一耦合部固定连接；
所述第二转轴外配置有密封单元，所述控制主板的导线由所述第一耦合部经所述密封单元进入所述第二耦合部与所述第二驱动组件连接，经过所述密封单元的所述导线与第二转轴同轴布设。
优选的，所述重物组件包括电池单元以及控制主板；所述电池单元沿所述凸轮槽移动且与所述控制主板连接，所述电池单元为所述控制以及所述第一驱动组件和所述摆动调节机构提供电源，所述控制主板控制所述第一驱动组件和所述摆动调节机构。
优选的，所述第一动力单元包括第一马达以及联轴器，所述凸轮单元包括凸轮柱以及传动轴，所述凸轮槽呈螺旋线型或圆弧型开设在所述凸轮柱的外圆周，所述传动轴的一端通过所述联轴器与所述第一马达的主轴连接，其另一端穿过所述凸轮柱与安装板转动连接；所述凸轮柱随所述传动轴转动；所述安装板固定设置在所述鱼头部前方。
优选的，所述电池单元包括电池外壳、电池内壳以及配置在所述电池内壳内的若干电池；所述电池外壳固定设置在所述鱼头部内，所述控制主板固定设置在所述电池外壳上方；所述第一马达固定设置在所述电池外壳内，所述电池内壳通过从动件配置在所述凸轮槽内。
优选的，所述电池外壳包括容纳所述电池内壳的第一收容空间以及固定设置所述控制主板的外壳顶板；所述电池内壳包括若干电池收容空间以及设置在若干所述电池收容空间中部的第二收容空间；所述凸轮柱和所述连动轴配置在所述第二收容空间内；所述从动件设置在所述电池内壳的上顶面的内壁；所述第一马达固定设置在所述第一收容空间内或者固定设置在所述电池外壳外部。
优选的，所述重心调整机构还包括第一导向组件；所述第一导向组件包括导向通道以及设置在所述电池内壳的上顶面的的导向板，所述导向板沿鱼头部的长度方向延伸，且配置在所述导向通道内；所述外壳顶板上开设有让位槽体，所述导向通道设置在所述控制主板对应所述让位槽体的下表面。
优选的，所述重心调整机构还包括第二导向组件，所述第二导向组件包括至少一条导向杆以及开设在所述电池内壳上的沿所述鱼头部长度方向延伸的导向通孔，所述导向杆的一端固定设置在所述安装板上，且另一端延伸配置在所述导向通孔内。
优选的，所述摆动调节机构包括第二驱动组件，所述第二驱动组件包括第二动力单元，所述第二动力单元包括第二马达以及第二转轴，所述第二马达固定设置在所述第二耦合部内，所述第二转轴的一端与所述第二马达的主轴连接，其另一端固定连接在所述第一耦合部内。
优选的，所述第一耦合部包括凸设在所述鱼头部相对所述鱼身部一端两侧的第一凸块，所述第二耦合部包括凸设在所述鱼身部与所述鱼头部相对的一端中部的第二凸块，所述第二凸块配置在两个所述第一凸块之间；所述第二马达固定设置在所述第二凸块内，所述第二转轴的另一端延伸固定连接在其中一个所述第一凸块内，所述第二凸块通过第三转轴与另一所述第一凸块连接，所述第三转轴一端与所述第二凸块转动连接，其另一端与另一所述第一凸块固定连接。
优选的，所述第二驱动组件还包括密封单元，所述密封单元包括轴承、密封元件以及导线管；所述轴承配置在所述第二凸块内，所述密封元件配置在所述轴承的外侧，所述导线管配置在所述轴承和所述密封元件内且延伸至所述第一凸块的相对面；所述第二转轴配置在所述导线管内，且所述第二马达的导线穿过所述导线管通过其中一个所述第一凸块延伸至所述鱼头部内侧与所述控制主板连接，所述电池单元通过所述控制主板为所述第二马达供电。
优选的，两个所述第一凸块朝向所述第二凸块的对应面向着所述第二凸块延伸设置有插入块，所述插入块配置在所述导线管内，所述第二转轴和所述第三转轴的另一端穿过所述插入块固定连接在所述第一凸块内。
与现有技术相比，本发明提出的一种机器鱼，不仅提供了一种新的重心调整机构，合理利用了鱼头部的空间，而且通过将合理布设控制主板导线的排布，保证了机器鱼整体的防水性能，提高了导线的使用寿命和机器鱼的可靠性。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为重心调整机构的整体结构示意图；
图3为重心调整机构的剖视图；
图4为第一驱动组件的结构示意图；
图5为电池外壳的结构示意图；
图6为电池内壳的结构示意图；
图7为控制主板的结构示意图；
图8为摆动调节机构的结构示意图；
附图标记：
1-鱼头部；11-第一耦合部；110-第一凸块；12-插入块；13-固定安装板；
2-鱼身部；21-第二耦合部；210-第二凸块；22-第三转轴；
3-摆动调节机构；30-第二驱动组件；300-第二马达；31-第二转轴；320-轴承；321-密封元件；322-导线管；
4-重心调整机构；40-第一驱动组件；400-第一马达；401-凸轮柱；4010-凸轮槽；402-传动轴；403-联轴器；41-重物组件；410-电池外壳；4100-第一收容空间；4101-外壳顶板；4102-让位槽体；42-安装板；420-电池内壳；4200-电池收容空间；4201-第二收容空间；430-电池；440-从动件；450-导向通道；451-导向板；452-导向杆；453-导向通孔；
5-控制主板；500-导线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明所保护的技术方案做具体说明。
本发明提出了一种机器鱼，重点对现有机器鱼的重心调整机构以及防水性设计上进行了改进，在所述重心调整机构中利用电池组作为重物，同时将控制主板放置于鱼身部内，与重心调整机构配合合理利用了鱼头部内的空间，在此基础上又进一步合理布设控制主板与摆动调节机构之间的导线的位置，实现了可靠的防水，提高了导线的使用寿命，保证了机器鱼的正常使用。
具体地，请参阅图1，本发明提出的机器鱼包括鱼头部1和鱼身部2，所述鱼身部2可以是一个整体结构，亦可以是包括了鱼身主体部和鱼尾部2’，更进一步地，所述鱼身主体部还可能有更多鱼身单元拼接而成，具体依据机器鱼的整体尺寸或其他需要设定，图1示出了包含鱼头、鱼身和鱼尾三部分的机器鱼，其中，所述鱼头部1与鱼身部2之间通过摆动调节机构3连接，并实现相对摆动，从而使得机器鱼整体实现游动；同时，鱼尾部2’与鱼身部2之间也同样通过摆动调节机构实现连接和相对摆动。
请结合图1和图8，为了清楚地描述所述摆动调节机构3的具体结构及其对导线防水的作用，首先简述本发明机器鱼的具体结构，如图1所示，所述机器鱼的鱼身部1具有第一耦合部11，所述鱼头部1内配置有重心调整机构，后续会详细介绍；相应的，所述鱼身部2具有与第一耦合部11配合的第二耦合部21，具体地，所述第一耦合部11相对于所述第二耦合部的一端两侧分别设置有一第一凸块110，使得所述鱼头部1相对于所述鱼身部2的一端呈“凵”型，相应的，所述第二耦合部21朝向所述第一耦合部的中部凸设有第二凸块210，所述第二凸块210配置在两个所述第一凸块110之间；而所述摆动调节机构3固定设在所述第二凸块210内，并可以通过第二转轴31和第三转轴22分别与两个第一凸块110连接。
具体地，所述摆动调节机构3包括第二驱动组件30和密封单元，所述第二驱动组件30包括第二马达300，所述第二马达300固定设在所述第二凸块210内，其主轴与所述第二转轴31连接，所述第二转轴31延伸至其中一个所述第一凸块110内，并通过固定安装板13与所述第一凸块110固定连接，当所述第二马达300转动时，所述第二转轴31能够带动所述鱼头部1发生相对于鱼身部2的转动，从而实现摆动；在本实施例中，所述第二转轴31连接上方的第一凸块110，而为了保持平衡，同样的，下方的第一凸块110通过第三转轴22与所述第二凸块210连接。
为了实现鱼头部1和鱼身部2的密封性和防水性，通常在各个开口处涂覆防水性粘着剂，而本发明结合将控制主板5和电池组放置在鱼头部1内，而对各个导线的排布进行了合理的设计，为此设计了相应的防水结构，请重点参阅图8，所述密封单元包括轴承320、密封元件321以及导线管322；其中，所述第二凸块210上开设有用于安装轴承320的凹槽，使得所述轴承320配置在所述第二凸块210内，同时将所述密封元件321配置在所述轴承320的外侧，在本实施例中，所述密封元件321为油封；所述导线管322配置在所述轴承320和所述密封元件321内且延伸至所述第一凸块110的相对面；即通过油封实现第二凸块210内第二马达300的密封性，通过将所述第二转轴31配置在所述导线管内，且所述第二马达300的导线穿过所述导线管322通过其中一个所述第一凸块110延伸至所述鱼头部内侧与所述控制主板5连接，然后电池单元通过所述控制主板5为所述第二马达300供电，实现了导线的防水，提高了导线的使用寿命；相应的，鱼尾部2’的导线密封也采用同样的设计，所述第三转轴22处也采用同样的防水结构。
进一步地，为了进一步提高密封性，两个所述第一凸块110朝向所述第二凸块的对应面向着所述第二凸块210延伸设置有插入块12，所述插入块12配置在所述导线管322内，所述第二转轴31和所述第三转轴22的另一端穿过所述插入块12固定连接在所述第一凸块110内。
请结合图1至图7，本发明提出了一种新的重心调整机构4，具体地，所述重心调整机构4包括第一驱动组件40、重物组件41以及控制主板5；所述第一驱动组件40包括第一动力单元和凸轮单元，所述凸轮单元为凸轮柱401，在所述凸轮柱401上开设有凸轮槽4010，第一动力单元400驱动所述重物组件41沿所述凸轮槽4010朝接近或者远离所述鱼身部2的方向移动；在其中一个实施例中，所述重物组件可以是通常具有一定重量的物体，在本实施例中，为了合理利用鱼头部1内的空间，所述重物组件4采用了电池单元，即所述电池单元既可以提供电源，又能够用于重心调整，即所述电池单元在所述第一驱动组件40的驱动下能够沿所述凸轮槽4010移动，且所述电池单元与所述控制主板5连接，所述电池单元为所述控制主板5以及所述第一驱动组件40和所述第二驱动组件30提供电源，所述控制主板5则可以控制所述第一驱动组件40和所述第二驱动组件30。
进一步的，如图3、图4和图5所述，所述第一动力单元包括第一马达400以及联轴器403，所述凸轮单元包括凸轮柱401以及传动轴402，所述凸轮槽4010呈螺旋线型或圆弧型开设在所述凸轮柱的401外圆周，所述传动轴402的一端通过所述联轴器403与所述第一马达400的主轴连接，其另一端穿过所述凸轮柱401与安装板42转动连接；所述安装板固定设置在所述鱼头部前方，当所述第一马达400工作时，所述凸轮柱401随所述传动轴402转动，而所述电池单元通过从动件440沿所述凸轮槽4010运动而带动所述电池单元运动。
更进一步地，所述电池单元包括电池外壳410、电池内壳420以及配置在所述电池内壳420内的若干电池430；其中，所述电池外壳410固定设置在所述鱼头部1内，所述控制主板5固定设置在所述电池外壳410上方；如图5所示，所述电池外壳410包括容纳所述电池内壳420的第一收容空间4100以及固定设置所述控制主板5的外壳顶板4101，所述电池外壳410不随所述第一马达400的驱动而运动，可以用作安装控制主板5之用，也可以用作安安装所述第一马达400，即所述第一马达400可以固定设置在所述电池外壳410内，如图5所示，在所述第一收容空间4100中部设有另一个收容空间，以用来固定设置所述第一马达400，在其他实施例中，为了进一步节约空间，可将电池单元的体积减少，因此所述第一马达400也可固定设置在电池外壳410外部。
请参阅图6，所述电池内壳420通过从动件440配置在所述凸轮槽4101内，作为调节重心的重物使用。具体地，所述电池内壳420包括若干电池收容空间4200以及设置在若干所述电池收容空间4200中部的第二收容空间4201；所述电池收容空间4200用于收容电池430，而所述凸轮柱401和所述连动轴402配置在所述第二收容空间4201内，若干所述电池430对称布设在所述凸轮柱401两侧；而所述从动件440设置在所述电池内壳420的上顶面的内壁。
进一步地，为了保证运动的稳定性，所述重心调整机构还包括第一导向组件和第二导向组件；其中，所述第一导向组件包括导向通道450以及设置在所述电池内壳的上顶面的的导向板451，请结合图6和图7，所述导向板451沿鱼头部1的长度方向延伸，且配置在所述导向通道450内，所述导向通道450设置在所述控制主板5的下表面，由若干对导向块间隔排列而构成所述导向通道450；同时，在所述外壳顶板4101上开设有让位槽体4102，如图5所示，所述导向通道450设置在所述控制主板5对应所述让位槽体4102的下表面，即所述让位槽体4102不仅起到让位的作用，还能够进一步限制所述电池内壳420向后的位移。
请结合图4和图6，所述第二导向组件包括至少一条导向,452以及开设在所述电池内壳420上的沿所述鱼头部1长度方向延伸的导向通孔453，所述导向杆452的一端固定设置在所述安装板42上，且另一端延伸配置在所述导向通孔453内，使得所述电池内壳420能够沿所述导向杆420运动。
本发明通过将控制主板和电池单元均放置在鱼头部内，并将电池单元作为调节重心调整机构的重物使用，节约了鱼头部的空间，同时，将传输信号和电流的导线随摆动调节机构的第二转轴和/或第三转轴进行布设，利用简单的密封单元即可实现机器鱼的密封性，提高了导线的防水性能和使用寿命，保证了机器鱼整体的可靠性。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (11)
1.一种机器鱼，其特征在于，包括：
鱼头部，具有第一耦合部，所述鱼头部内配置有重心调整机构；
鱼身部，具有与第一耦合部配合的第二耦合部，所述第二耦合部内布设有摆动调节机构；通过所述摆动调节机构使所述鱼头部与所述鱼身部相对摆动；
其中，所述重心调整机构包括第一驱动组件、重物组件以及控制主板；所述第一驱动组件包括第一动力单元和凸轮单元，所述凸轮单元上开设有凸轮槽，第一动力单元驱动所述重物组件沿所述凸轮槽朝接近或者远离所述鱼身部的方向移动；
所述摆动调节机构包括第二驱动组件以及第二转轴，所述第二驱动组件固定设在第二耦合部，所述第二转轴一端与所述第二驱动组件连接，其另一端延伸至所述第一耦合部其与所述第一耦合部固定连接；
所述第二转轴外配置有密封单元，所述控制主板的导线由所述第一耦合部经所述密封单元进入所述第二耦合部与所述第二驱动组件连接，经过所述密封单元的所述导线与第二转轴同轴布设。
2.根据权利要求1所述的一种机器鱼，其特征在于，所述重物组件包括电池单元；所述电池单元沿所述凸轮槽移动且与所述控制主板连接，所述电池单元为所述控制主板以及所述第一驱动组件和所述第二驱动组件提供电源，所述控制主板控制所述第一驱动组件和所述第二驱动组件。
3.根据权利要求2所述的一种机器鱼，其特征在于，所述第一动力单元包括第一马达以及联轴器，所述凸轮单元包括凸轮柱以及传动轴，所述凸轮槽呈螺旋线型或圆弧型开设在所述凸轮柱的外圆周，所述传动轴的一端通过所述联轴器与所述第一马达的主轴连接，其另一端穿过所述凸轮柱与安装板转动连接；所述凸轮柱随所述传动轴转动；所述安装板固定设置在所述鱼头部前方。
4.根据权利要求3所述的一种机器鱼，其特征在于，所述电池单元包括电池外壳、电池内壳以及配置在所述电池内壳内的若干电池；所述电池外壳固定设置在所述鱼头部内，所述控制主板固定设置在所述电池外壳上方；所述第一马达固定设置在所述电池外壳内，所述电池内壳通过从动件配置在所述凸轮槽内。
5.根据权利要求4所述的一种机器鱼，其特征在于，所述电池外壳包括容纳所述电池内壳的第一收容空间以及固定设置所述控制主板的外壳顶板；所述电池内壳包括若干电池收容空间以及设置在若干所述电池收容空间中部的第二收容空间；所述凸轮柱和所述连动轴配置在所述第二收容空间内；所述从动件设置在所述电池内壳的上顶面的内壁；所述第一马达固定设置在所述第一收容空间内或者固定设置在所述电池外壳外部。
6.根据权利要求5所述的一种机器鱼，其特征在于，所述重心调整机构还包括第一导向组件；所述第一导向组件包括导向通道以及设置在所述电池内壳的上顶面的的导向板，所述导向板沿鱼头部的长度方向延伸，且配置在所述导向通道内；所述外壳顶板上开设有让位槽体，所述导向通道设置在所述控制主板对应所述让位槽体的下表面。
7.根据权利要求6所述的一种机器鱼，其特征在于，所述重心调整机构还包括第二导向组件，所述第二导向组件包括至少一条导向杆以及开设在所述电池内壳上的沿所述鱼头部长度方向延伸的导向通孔，所述导向杆的一端固定设置在所述安装板上，且另一端延伸配置在所述导向通孔内。
8.根据权利要求2所述的一种机器鱼，其特征在于，所述第二驱动组件包括第二动力单元，所述第二动力单元包括第二马达，所述第二马达固定设置在所述第二耦合部内，所述第二转轴的一端与所述第二马达的主轴连接，其另一端通过固定安装板固定连接在所述第一耦合部内。
9.根据权利要求8所述的一种机器鱼，其特征在于，所述第一耦合部包括凸设在所述鱼头部相对所述鱼身部一端两侧的第一凸块，所述第二耦合部包括凸设在所述鱼身部与所述鱼头部相对的一端中部的第二凸块，所述第二凸块配置在两个所述第一凸块之间；所述第二马达固定设置在所述第二凸块内，所述第二转轴的另一端延伸固定连接在其中一个所述第一凸块内，所述第二凸块通过第三转轴与另一所述第一凸块连接，所述第三转轴一端与所述第二凸块转动连接，其另一端与另一所述第一凸块固定连接。
10.根据权利要求9所述的一种机器鱼，其特征在于，所述密封单元包括轴承、密封元件以及导线管；所述轴承配置在所述第二凸块内，所述密封元件配置在所述轴承的外侧，所述导线管配置在所述轴承和所述密封元件内且延伸至所述第一凸块的相对面；所述第二转轴配置在所述导线管内，且所述第二马达的导线穿过所述导线管通过其中一个所述第一凸块延伸至所述鱼头部内侧与所述控制主板连接，所述电池单元通过所述控制主板为所述第二马达供电。
11.根据权利要求10所述的一种机器鱼，其特征在于，两个所述第一凸块朝向所述第二凸块的对应面向着所述第二凸块延伸设置有插入块，所述插入块配置在所述导线管内，所述第二转轴和所述第三转轴的另一端穿过所述插入块固定连接在所述第一凸块内。
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