CN205971770U - 一种水下仿生机器鱼 - Google Patents

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戴阳
张德义
张超
王琪
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Abstract

本实用新型公开了一种水下仿生机器鱼,包括中空的密闭鱼头、鱼身、鱼尾;鱼身包括设置在鱼头后部的第一安装座,第一安装座上设有第一舵机,第一活动架与第一舵机出力轴相连接;第一活动架后部设有第二安装座,第二安装座上设有第二舵机,第二活动架与第二舵机出力轴相连接;鱼尾设置在第二活动架上;鱼头和鱼尾间设有包覆鱼身的密封的软体鱼皮;鱼头空腔内安装有通过导线相连接的无线充电电池组件和控制器,无线充电电池组件及控制器通过穿出鱼头的导线与第一舵机及第二舵机相连接;在鱼头上双眼处各安装有一个由微型电机驱动的球形微型红外摄像头,控制器与微型电机相连接。本机器鱼可进行无线充电、用于水下环境画面拍摄和测量。

Description

一种水下仿生机器鱼
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种水下仿生机器人,涉及水下环境画面拍摄与测距定位领域,具体为一种水下仿生机器鱼。
背景技术
[0002]目前,随着工业的发展,越来越多的经济价值在海洋中得以实现,但是水下环境监测仍然及其困难,用于水下监测的机器人发展仍然缓慢。与传统的用螺旋桨作为推进动力的水下航行器相比,水下机器鱼有着普通航行器无法比拟的优势,所以仿生机器鱼技术越趋向于成熟,其微型化、高效率、低噪音、高隐蔽性及良好加速和制动性能的程度越高。一方面,水下机器鱼可工作于复杂的水下环境,进行潮流判断、水质检测、水文测量以及作为军事探测器等,能量消耗低,能量转换率高,游行速度快;另一方面,其不仅可以作为科普、教育等展览,还可以发展其商业价值。
[0003] 就目前的机器鱼而言,大多数机器鱼的体积仍然很大,而且结构复杂、成本高昂,采用单个集成摄像头,采集的图像只为平面图像。此外,这些机器鱼均采用的是有线充电,必须返回到固定位置进行充电,当进行远航时,无法及时充电导致电量不足的缺陷将严重影响工作进度,同时有线充电时重复的插拔插头会影响使用情况以及密封性能。
实用新型内容
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种可进行无线充电、用于水下环境画面拍摄和测量的机器鱼。
[0005] 为解决上述技术问题,本实用新型所采用的技术方案为:一种水下仿生机器鱼,包括中空的密闭鱼头、鱼身、鱼尾,鱼头上设有背鳍以及一对腹鳍;鱼身包括设置在鱼头后部的第一安装座,第一安装座上设有驱动鱼前进的第一舵机,第一活动架与第一舵机出力轴相连接;第一活动架后部设有第二安装座,第二安装座上设有驱动鱼前进的第二舵机,第二活动架与第二舵机出力轴相连接;鱼尾设置在第二活动架上;鱼头和鱼尾间设有包覆鱼身的密封的软体鱼皮;鱼头空腔内安装有通过导线相连接的无线充电电池组件和控制器,无线充电电池组件及控制器通过穿出鱼头的导线与第一舵机及第二舵机相连接;在鱼头上双眼处各安装有一个由微型电机驱动的球形微型红外摄像头,控制器与微型电机相连接。
[0006]作为一种优选的方案,所述背鳍安装在所述鱼头上半部分的正上方,鱼头内设有无线通讯装置,无线通讯装置与控制器相连接,背鳍内部设有与无线通讯装置相连接的通讯天线。
[0007]作为一种优选的方案,在所述摄像头内设有LED探照灯,探照灯通过导线分别连接控制器和无线充电电池组件。
[0008]作为一种优选的方案,在所述鱼头空腔底部设置有若干配重块安装,更容易控制机器鱼重心的调整。
[0009] 作为一种优选的方案,无线充电电池组件包括相连接的充电电池、感应线圈和整流芯片。
[0010]作为一种优选的方案,所述鱼头包括上壳体和下壳体,上壳体和下壳体间采用卡槽结构连接,保证鱼头整体的密封性。
[0011]作为一种优选的方案,所述鱼头上在导线穿出鱼头处注有密封胶,进一步保证鱼头整体的密封性。
[0012]作为一种优选的方案,所述鱼尾包括与第二活动架相连接的固定架,固定架上设置有尾鳍。
[0013]作为一种优选的方案,所述尾鳍呈月牙形。这样保证机器鱼以较高的速度向前推进,同时具有较好的加速能力和制动性。
[0014] 本实用新型的有益效果是:此仿生机器鱼可广泛应用于水下考古、水下检修和大坝坝体检测等等,既提高了工作效率,又将工作人员的劳动强度大大减少,降低工作人员的水下工作环境风险,提高了工作的安全性。
[0015]由于采用了双摄像机,双摄像头即可拍摄单独平面画面又可进行拍摄立体画面,拍摄立体画面是经处理器处理,又可随时对水下锁定目标进行水下测距,最终通过无线通讯装置相连接的通讯天线实现数据高速传输,可灵活方便地控制机器鱼运动,地面人员可以准确获取水下环境3D画面和水下目标地理数据。由于配备了探照灯,所以可以进行深水作业,从而大大增加了作业范围。
[0016] 由于设置了无线充电电池组件,预先在机器鱼经过的水域设置充电源,当机器鱼靠近充电源时,机器鱼即可实现无线充电。这样就使得机器鱼电能利用率增加,同时缩短机器鱼水下工作时间。同时,无线充电避免每次充电拆卸带来的不便,也有效保证了机器鱼的密封性。
附图说明
[0017]图1是本实用新型的结构示意图。
[0018]图2是本实用新型中鱼头的剖视结构示意图。
[0019]图3是本实用新型中鱼头上壳体等部分的结构示意图。
[0020]图4是本实用新型中鱼身及鱼尾的结构示意图。
[0021] 图1至图4中:1.鱼头,101.上壳体,102.下壳体,2.鱼身,21.第一安装座,22.第一舵机,23.第一活动架,24.第二安装座,25.第二舵机,26.第二活动架,3.鱼尾,31.固定架,32.尾鳍,4.背鳍,5.腹鳍,6.软体鱼皮,7.配重块,8.无线充电电池组件,9.控制器,10.红外摄像头,11.无线通讯装置,12.通讯天线。
具体实施方式
[0022]下面结合附图,详细描述本实用新型的具体实施方案。
[0023] 如图1 -4所示,一种水下仿生机器鱼,包括中空的密闭鱼头1、鱼身2、鱼尾3,鱼头I上设有背鳍4以及一对腹鳍5。
[0024] 鱼身2包括设置在鱼头I后部的第一安装座21,第一安装座21上设有驱动鱼前进的第一舵机22,第一活动架23与第一舵机22出力轴相连接;第一活动架23后部设有第二安装座24,第二安装座24上设有驱动鱼前进的第二舵机25,第二活动架26与第二舵机25出力轴相连接;鱼尾3包括与第二活动架26相连接的固定架31,固定架31上设置有月牙形尾鳍32。鱼头I和鱼尾3间设有包覆鱼身2的密封的软体鱼皮6。
[0025] 鱼头I包括上壳体101和下壳体102,上壳体101和下壳体102间采用卡槽结构连接。鱼头I空腔底部设置有若干配重块7安装。鱼头I空腔内安装有通过导线相连接的无线充电电池组件8和控制器9,无线充电电池组件8及控制器9通过穿出鱼头I的导线与第一舵机22及第二舵机25相连接;鱼头I上在导线穿出鱼头I处注有密封胶。在鱼头I上双眼处各安装有一个由微型电机驱动的球形微型红外摄像头10,控制器9与微型电机相连接。在摄像头内设有LED探照灯,探照灯通过导线分别连接控制器9和无线充电电池组件8。无线充电电池组件8包括相连接的充电电池、感应线圈和整流芯片。
[0026] 所述背鳍4安装在所述鱼头I上半部分的正上方,鱼头I内设有无线通讯装置11,无线通讯装置11与控制器9相连接,背鳍4内部设有与无线通讯装置11相连接的通讯天线12。
[0027] 鱼头I上双眼处各安装有一个由微型电机驱动的球形微型红外摄像头10,摄像机可水平旋转180°,竖直旋转90°,当两摄像机拍摄画面没有重叠部分时,通过图像处理模块经通讯天线12传回两幅不同画面;当两摄像机拍摄画面重叠时,重叠部分经图像处理模块处理生成三维画面以建立立体环境数据,传回地面监视器。此外,当目标已锁定时,通过锁定目标的特征点处理器经过算法计算,从而可以进行水下环境测距,最后经通讯天线12传回实时画面和水下地理环境数据。
[0028] 在两鱼眼处摄像机内置LED探照灯光源,用于辅助双摄像机的拍摄。探照灯与各自摄像机旋转运动同步,以便为拍摄个不同角度画面提供光源,探照灯同时连接控制器9和电池,电池用于给探照灯供电,控制器9则控制探照灯的开启和关闭。
[0029] 预先在机器鱼经过的水域设置充电源,无线充电电池组件8需要充电时,自动向地面控制人员发射充电信号,操作人员可控制机器鱼准确停靠在充电源旁,充电完毕后离开。避免有线充电时的拆卸,使得机器鱼的安全可靠性大大增加。
[0030] 上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效,以及部分运用的实施例,而非用于限制本实用新型;应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种水下仿生机器鱼,包括中空的密闭鱼头、鱼身、鱼尾,鱼头上设有背鳍以及一对腹鳍;其特征在于:所述鱼身包括设置在鱼头后部的第一安装座,第一安装座上设有驱动鱼前进的第一舵机,第一活动架与第一舵机出力轴相连接;第一活动架后部设有第二安装座,第二安装座上设有驱动鱼前进的第二舵机,第二活动架与第二舵机出力轴相连接;鱼尾设置在第二活动架上;鱼头和鱼尾间设有包覆鱼身的密封的软体鱼皮;鱼头空腔内安装有通过导线相连接的无线充电电池组件和控制器,无线充电电池组件及控制器通过穿出鱼头的导线与第一舵机及第二舵机相连接;在鱼头上双眼处各安装有一个由微型电机驱动的球形微型红外摄像头,控制器与微型电机相连接。
2.如权利要求1所述的一种水下仿生机器鱼,其特征在于:所述背鳍安装在所述鱼头上半部分的正上方,鱼头内设有无线通讯装置,无线通讯装置与控制器相连接,背鳍内部设有与无线通讯装置相连接的通讯天线。
3.如权利要求2所述的一种水下仿生机器鱼,其特征在于:在所述摄像头内设有LED探照灯,探照灯通过导线分别连接控制器和无线充电电池组件。
4.如权利要求1所述的一种水下仿生机器鱼,其特征在于:在所述鱼头空腔底部设置有若干配重块安装。
5.如权利要求3所述的一种水下仿生机器鱼,其特征在于:无线充电电池组件包括相连接的充电电池、感应线圈和整流芯片。
6.如权利要求1所述的一种水下仿生机器鱼,其特征在于:所述鱼头包括上壳体和下壳体,上壳体和下壳体间采用卡槽结构连接。
7.如权利要求6所述的一种水下仿生机器鱼,其特征在于:所述鱼头上在导线穿出鱼头处注有密封胶。
8.如权利要求1所述的一种水下仿生机器鱼,其特征在于:所述鱼尾包括与第二活动架相连接的固定架,固定架上设置有尾鳍。
9.如权利要求8所述的一种水下仿生机器鱼,其特征在于:所述尾鳍呈月牙形。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109334932A (zh) * 2018-10-22 2019-02-15 中国船舶科学研究中心(中国船舶重工集团公司第七0二研究所) 用于水下仿生推进系统的混联驱动机构
CN109956016A (zh) * 2017-12-26 2019-07-02 同济大学 一种仿生机器鱼及其控制方法

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