CN209617440U - 一种仿生机器鱼 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种仿生机器鱼，包括鱼头机构、鱼身机构和鱼尾机构，所述鱼头机构的前侧设置有第一主动声呐，所述鱼身机构的左右两侧各设置有一个第二主动声呐，所述第一主动声呐与两个所述第二主动声呐呈品字形排布；所述鱼头机构的下部设置有激光扫描仪，所述激光扫描仪固定连接有可上下移动的滑块，所述滑块通过第一传动机构连接有扫描机构电机；所述鱼身机构的下部设置有浮潜机构。本实用新型的有益效果：采用三个品字形排布的主动声呐，覆盖面更大，并可通过被动声呐监听水声来识别物体，从而可实现更有效的避障，并还可对水下地形地貌进行扫描，适应性广，其浮潜机构占用空间小，滚珠丝杠不会与水直接接触，不易腐蚀，使用寿命长。

Description

一种仿生机器鱼

技术领域

本实用新型涉及机器鱼技术领域，具体来说，涉及一种仿生机器鱼。

背景技术

仿生机器鱼用于完成水下探测任务，仿生机器鱼通过浮潜机构实现上浮和下潜。

现有的浮潜机构是通过滚珠丝杠转动来带动滚珠螺母直线移动，进而带动与滚珠螺母连接的活塞直线移动的，这种方式占用空间大，并且滚珠丝杠与水会直接接触，易腐蚀，传动精度会受到影响。

现有的仿生机器鱼覆盖面较小，无法实现有效避障，并且现有的仿生机器鱼仅能将水下图像传送到地面，无法对水下地形地貌进行扫描。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型提出一种仿生机器鱼，采用三个品字形排布的主动声呐，覆盖面更大，可实现有效避障，可对水下地形地貌进行扫描，其浮潜机构占用空间小，滚珠丝杠不会与水直接接触。

为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种仿生机器鱼，包括鱼头机构、鱼身机构和鱼尾机构，所述鱼头机构的前侧设置有第一主动声呐，所述鱼身机构的左右两侧各设置有一个第二主动声呐，所述第一主动声呐与两个所述第二主动声呐呈品字形排布；所述鱼头机构的下部设置有激光扫描仪，所述激光扫描仪固定连接有可上下移动的滑块，所述滑块通过第一传动机构连接有扫描机构电机；所述鱼身机构的下部设置有浮潜机构，所述浮潜机构包括筒体，所述筒体内间隔设置有第一腔体以及第二腔体，所述第二腔体远离所述第一腔体的一端开设有吸排水口，所述第二腔体内密封滑动连接有活塞，所述第一腔体内设置有电机，所述电机通过第二传动机构连接有可绕自身轴线转动的滚珠螺母，所述滚珠螺母的轴线处贯穿设置有与其相配合的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠穿过所述第一腔体后与所述第二腔体内的活塞相连接，所述第一主动声呐、所述第二主动声呐、所述扫描机构电机和所述电机各连接有子控制器，所述子控制器连接主控制器。

进一步地，所述鱼头机构的下部设置有被动声呐。

进一步地，所述被动声呐通过与其对应的子控制器连接所述主控制器。

进一步地，所述主控制器和所述子控制器均包括单片机或CPU。

进一步地，所述滑块滑动连接在竖直的导杆上，所述导杆固定连接在支架上，所述支架固定连接在固定板上。

进一步地，所述固定板通过支杆固定连接有传动固定板，所述传动固定板固定连接所述扫描机构电机。

进一步地，所述滑块的顶部固定连接有顶杆，所述传动固定板铰接摆臂的中部，所述摆臂的一端与所述顶杆相对应，所述摆臂的另一端与第一限位开关相对应。

进一步地，所述扫描机构电机和所述第一限位开关均设置在相应的密封筒内，所述密封筒与所述传动固定板固定连接。

进一步地，所述第二传动机构为齿轮传动机构，所述齿轮传动机构包括设置在所述电机输出轴上的第一齿轮以及与该第一齿轮啮合连接的第二齿轮，所述第二齿轮与所述滚珠螺母固定连接。

进一步地，所述第二齿轮的轴线处开设有与所述滚珠螺母相配合的孔洞，所述滚珠螺母伸入所述孔洞内并与所述孔洞固定连接。

本实用新型的有益效果：采用三个品字形排布的主动声呐，覆盖面更大，并可通过被动声呐监听水声来识别物体，从而可实现更有效的避障，并还可对水下地形地貌进行扫描，适应性广，其浮潜机构占用空间小，滚珠丝杠不会与水直接接触，不易腐蚀，使用寿命长。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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是根据本实用新型实施例所述的仿生机器鱼的示意图；

图2是根据本实用新型实施例所述的仿生机器鱼的分解图；

图3是根据本实用新型实施例所述的仿生机器鱼使用时的示意图；

图4是根据本实用新型实施例所述的激光扫描机构的结构示意图一；

图5是根据本实用新型实施例所述的激光扫描机构的结构示意图二；

图6是根据本实用新型实施例所述的激光扫描机构的剖视图一；

图7是根据本实用新型实施例所述的激光扫描机构的剖视图二；

图8是根据本实用新型实施例所述的激光扫描机构的分解结构示意图；

图9是根据本实用新型实施例所述的浮潜机构的剖视图。

图中：

1、鱼头机构；2、鱼身机构；3、鱼尾机构；11、筒体；12、活塞；13、电机；14、滚珠螺母；15、滚珠丝杠；16、第一齿轮；17、第二齿轮；18、管套；19、第二限位开关；21、激光扫描仪；22、滑块；23、扫描机构电机；24、导杆；25、固定板；26、第一传动机构；27、锥齿轮；28、抱箍；29、支杆；51、第一主动声呐；52、第二主动声呐；53、被动声呐；111、吸排水口；210、传动固定板；211、顶杆；212、摆臂；213、第一限位开关；214、密封筒；215、密封胶套；216、支架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-9所示，根据本实用新型实施例所述的一种仿生机器鱼，包括鱼头机构1、鱼身机构2和鱼尾机构3，所述鱼头机构1的前侧设置有第一主动声呐51，所述鱼身机构2的左右两侧各设置有一个第二主动声呐52，所述第一主动声呐51与两个所述第二主动声呐52呈品字形排布；所述鱼头机构1的下部设置有激光扫描仪21，所述激光扫描仪21固定连接有可上下移动的滑块22，所述滑块22通过第一传动机构26连接有扫描机构电机23；所述鱼身机构2的下部设置有浮潜机构，所述浮潜机构包括筒体11，所述筒体11内间隔设置有第一腔体以及第二腔体，所述第二腔体远离所述第一腔体的一端开设有吸排水口111，所述第二腔体内密封滑动连接有活塞12，所述第一腔体内设置有电机13，所述电机13通过第二传动机构连接有可绕自身轴线转动的滚珠螺母14，所述滚珠螺母14的轴线处贯穿设置有与其相配合的滚珠丝杠15，所述滚珠丝杠15穿过所述第一腔体后与所述第二腔体内的活塞12相连接，所述第一主动声呐51、所述第二主动声呐52、所述扫描机构电机23和所述电机13各连接有子控制器，所述子控制器连接主控制器。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述鱼头机构1的下部设置有被动声呐53。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述被动声呐53通过与其对应的子控制器连接所述主控制器。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述主控制器和所述子控制器均包括单片机或CPU。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述滑块22滑动连接在竖直的导杆24上，所述导杆24固定连接在支架216上，所述支架216固定连接在固定板25上。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述固定板25通过支杆29固定连接有传动固定板210，所述传动固定板210固定连接所述扫描机构电机23。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述滑块22的顶部固定连接有顶杆211，所述传动固定板210铰接摆臂212的中部，所述摆臂212的一端与所述顶杆211相对应，所述摆臂212的另一端与第一限位开关213相对应。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述扫描机构电机23和所述第一限位开关213均设置在相应的密封筒214内，所述密封筒214与所述传动固定板210固定连接。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述第二传动机构为齿轮传动机构，所述齿轮传动机构包括设置在所述电机13输出轴上的第一齿轮16以及与该第一齿轮16啮合连接的第二齿轮17，所述第二齿轮17与所述滚珠螺母14固定连接。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述第二齿轮17的轴线处开设有与所述滚珠螺母14相配合的孔洞，所述滚珠螺母14伸入所述孔洞内并与所述孔洞固定连接。

为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下通过具体使用方式对本实用新型的上述技术方案进行详细说明。

本实用新型所述仿生机器鱼具有三个主动声呐和一个被动声呐53，三个主动声呐包括一个第一主动声呐51和两个第二主动声呐52，三个主动声呐用于测距。被动声呐53用于监听水声，其可通过监听水声来识别物体。三个主动声呐分时工作，时间间隔为200ms。

每个主动声呐配一个子控制器，被动声呐53配一个子控制器，四个子控制器均连接主控制器。主控制器和子控制器均包括单片机或CPU。

三个主动声呐和被动声呐53将测得的数据输出给对应的子控制器，该子控制器进行预处理后将数据传送给主控制器，主控制器通过无线数据传输模块将数据传送给地面工作站，主控制器还通过无线通信模块连接地面工作站，地面工作站遥控激光扫描机构和浮潜机构动作。

主动声呐为单波束声呐，通过三个主动声呐获得的距离参数来进行实时观测，再反推出仿生机器鱼周围的障碍物大体轮廓，根据障碍物大体轮廓，进行转向和游速判断，从而实现避障。

激光扫描机构包括激光扫描仪21、滑块22、扫描机构电机23、导杆24、固定板25、第一传动机构26、锥齿轮27、抱箍28、支杆29、传动固定板210、顶杆211、摆臂212、第一限位开关213、密封筒214、密封胶套215、支架216等。

滑块22滑动连接在竖直的导杆24上，导杆24固定连接在支架216上，支架216固定连接在固定板25上。第一传动机构26为同步带传动机构。扫描机构电机23通过两个相互啮合的锥齿轮27连接同步带传动机构。滑块22的底部通过抱箍28固定连接激光扫描仪21。固定板25通过支杆29固定连接有传动固定板210，传动固定板210固定连接扫描机构电机23。滑块22的顶部固定连接有顶杆211，传动固定板210铰接摆臂212的中部，摆臂212的一端与顶杆211相对应，摆臂212的另一端与第一限位开关213相对应。扫描机构电机23和第一限位开关213均设置在相应的密封筒214内，密封筒214与传动固定板210固定连接。传动固定板210上固定连接有密封胶套215，摆臂212靠近顶杆211的一端设置于密封胶套215内。

扫描机构电机23、第一限位开关213均连接同一个子控制器，该子控制器连接主控制器。

扫描机构电机23通过锥齿轮27驱动第一传动机构26，第一传动机构26通过同步带驱动滑块22沿导杆24上下移动，滑块22带动激光扫描仪21上下移动，以使激光扫描仪21实现上下扫描，激光扫描仪21与主控制器连接，激光扫描仪21将扫描后的数据发送给主控制器，主控制器发送给地面工作站。

第一限位开关213用于对滑块22的上移量进行限制，摆臂212为杠杆机构，当滑块22上移并推动到摆臂212的一端向上翻转时，摆臂212的另一端向下翻转并触碰第一限位开关213，第一限位开关213将信号发送给控制器，控制器控制电机停止动作。

密封筒214、密封胶套215均用构建防水环境，用于防止外界的水对扫描机构电机23和第一限位开关213造成影响，密封筒214远离传动固定板210的一端设置有密封接头，用于过线。

浮潜机构包括筒体11，筒体11内间隔设置有第一腔体以及第二腔体，第二腔体远离第一腔体的一端开设有吸排水口111，第二腔体内密封滑动连接有活塞12，第一腔体内设置有电机13，电机13通过第二传动机构连接有可绕自身轴线转动的滚珠螺母14，滚珠螺母14的轴线处贯穿设置有与其相配合的滚珠丝杠15，滚珠丝杠15穿过第一腔体后与第二腔体内的活塞12相连接。活塞12与第二腔体内壁之间设置有密封圈。第二传动机构为齿轮传动机构。齿轮传动机构包括设置在电机13输出轴上的第一齿轮16以及与该第一齿轮16啮合连接的第二齿轮17，第二齿轮17与滚珠螺母14固定连接。第二齿轮17的轴线处开设有与滚珠螺母14相配合的孔洞，滚珠螺母14伸入孔洞内并与孔洞固定连接。第一腔体内固定连接有管套18，管套18套设于第二齿轮17的外部。管套18靠近第二齿轮17的一端固设有挡圈，第二齿轮17与挡圈之间以及滚珠螺母14与第一腔体之前均设置有推力轴承。筒体11内设置有与滚珠丝杠15相对应的第二限位开关19。滚珠丝杠15上设置有与管套18相配合的第二限位开关19。

电机13、第二限位开关19均连接对应的同一个子控制器，子控制器连接主控制器，第一腔体上设置有过线孔，第二腔体内密封滑动连接活塞12，保证了第一腔体的密封性，使水不会通过活塞12与第二腔体内壁之间的空隙进入第一腔体中。活塞12与第二腔体内壁之间设置有三道密封圈。

滚珠螺母14转动会带动滚珠丝杠15直线移动，滚珠丝杠15的直线位移量通过两个第二限位开关19来控制。

浮潜机构在具体使用时，电机13带动第一齿轮16转动，第一齿轮16通过第二齿轮17带动滚珠螺母14转动，滚珠螺母14带动滚珠丝杠15直线移动，滚珠丝杠15带动活塞12直线移动，活塞12直线移动时，水通过吸排水口111进入或排出第二腔体，进而使仿生机器鱼实现上浮和下潜。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，采用三个品字形排布的主动声呐，覆盖面更大，并可通过被动声呐监听水声来识别物体，从而可实现更有效的避障，并还可对水下地形地貌进行扫描，适应性广，其浮潜机构占用空间小，滚珠丝杠不会与水直接接触，不易腐蚀，使用寿命长。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种仿生机器鱼，包括鱼头机构（1）、鱼身机构（2）和鱼尾机构（3），其特征在于，所述鱼头机构（1）的前侧设置有第一主动声呐（51），所述鱼身机构（2）的左右两侧各设置有一个第二主动声呐（52），所述第一主动声呐（51）与两个所述第二主动声呐（52）呈品字形排布；所述鱼头机构（1）的下部设置有激光扫描仪（21），所述激光扫描仪（21）固定连接有可上下移动的滑块（22），所述滑块（22）通过第一传动机构（26）连接有扫描机构电机（23）；所述鱼身机构（2）的下部设置有浮潜机构，所述浮潜机构包括筒体（11），所述筒体（11）内间隔设置有第一腔体以及第二腔体，所述第二腔体远离所述第一腔体的一端开设有吸排水口（111），所述第二腔体内密封滑动连接有活塞（12），所述第一腔体内设置有电机（13），所述电机（13）通过第二传动机构连接有可绕自身轴线转动的滚珠螺母（14），所述滚珠螺母（14）的轴线处贯穿设置有与其相配合的滚珠丝杠（15），所述滚珠丝杠（15）穿过所述第一腔体后与所述第二腔体内的活塞（12）相连接，所述第一主动声呐（51）、所述第二主动声呐（52）、所述扫描机构电机（23）和所述电机（13）各连接有子控制器，所述子控制器连接主控制器。

2.根据权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述鱼头机构（1）的下部设置有被动声呐（53）。

3.根据权利要求2所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述被动声呐（53）通过与其对应的子控制器连接所述主控制器。

4.根据权利要求3所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述主控制器和所述子控制器均包括单片机或CPU。

5.根据权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述滑块（22）滑动连接在竖直的导杆（24）上，所述导杆（24）固定连接在支架（216）上，所述支架（216）固定连接在固定板（25）上。

6.根据权利要求5所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述固定板（25）通过支杆（29）固定连接有传动固定板（210），所述传动固定板（210）固定连接所述扫描机构电机（23）。

7.根据权利要求6所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述滑块（22）的顶部固定连接有顶杆（211），所述传动固定板（210）铰接摆臂（212）的中部，所述摆臂（212）的一端与所述顶杆（211）相对应，所述摆臂（212）的另一端与第一限位开关（213）相对应。

8.根据权利要求7所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述扫描机构电机（23）和所述第一限位开关（213）均设置在相应的密封筒（214）内，所述密封筒（214）与所述传动固定板（210）固定连接。

9.根据权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述第二传动机构为齿轮传动机构，所述齿轮传动机构包括设置在所述电机（13）输出轴上的第一齿轮（16）以及与该第一齿轮（16）啮合连接的第二齿轮（17），所述第二齿轮（17）与所述滚珠螺母（14）固定连接。

10.根据权利要求9所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述第二齿轮（17）的轴线处开设有与所述滚珠螺母（14）相配合的孔洞，所述滚珠螺母（14）伸入所述孔洞内并与所述孔洞固定连接。