CN210126630U - 用于观赏的鱼型机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及游乐设备领域，具体是用于观赏的鱼型机器人，包括：鱼型壳体、鳍状部件、鱼尾驱动装置、重心调节装置。当鱼型机器人的重心偏移平衡点时，鱼型壳体通过摆动的鳍状部件相对于水平面倾斜的移动。本实用新型提供的用于观赏的鱼型机器人，通过鱼型壳体和鳍状部件保持了鱼类外形，通过鱼尾驱动装置和鳍状部件，实现了鱼型机器人的前进和转弯，通过重心调节装置调整鱼型机器人的重心，并配合鱼尾驱动装置和鳍状部件，实现了鱼型机器人的上浮和下沉，从而解决了在保持鱼类外形的条件下，如何实现鱼型玩具的前进、转弯、上浮和下潜等仿生动作的技术问题。

Description

用于观赏的鱼型机器人

技术领域

本实用新型涉及游乐设备领域，具体是用于观赏的鱼型机器人。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们开始追求更新奇的游乐体验。具有观赏性的鱼型玩具提供了一种新的游乐体验，用户自主操控实现人与鱼型玩具的人机互动，可玩性、观赏性更高，充分满足人们对游乐设备的期待。

具有观赏性的鱼型玩具通常在水面以下游动。然而，在保持鱼类外形的条件下，如何实现鱼型玩具的前进、转弯、上浮和下潜等仿生动作，成为了设计具有观赏性的鱼型玩具的难题。

实用新型内容

为解决在保持鱼类外形的条件下，如何实现鱼型玩具的前进、转弯、上浮和下潜等仿生动作的技术问题，本实用新型提供用于观赏的鱼型机器人。

本实用新型的技术方案如下：

用于观赏的鱼型机器人，包括：

鱼型壳体，所述鱼型壳体能够悬浮在水中，至少在所述鱼型壳体的尾端设置垂直于水平面的鳍状部件；

鱼尾驱动装置，在所述鱼型壳体的内部，所述鱼尾驱动装置的头端设置在所述鱼型壳体的中部，所述鱼尾驱动装置的尾端延伸至所述鱼型壳体的尾端，所述鱼尾驱动装置至少能够驱动所述鳍状部件摆动；

重心调节装置，在所述鱼型壳体的内部，所述重心调节装置设置在所述鱼型壳体的头端，所述重心调节装置用于调节所述鱼型机器人的重心相对于平衡点的位置；

当所述鱼型机器人的重心与所述平衡点重合时，所述鱼型壳体通过摆动的所述鳍状部件相对于水平面水平的移动；

当所述鱼型机器人的重心偏移所述平衡点时，所述鱼型壳体通过摆动的所述鳍状部件相对于水平面倾斜的移动。

本实用新型的优点效果如下：

本实用新型提供的用于观赏的鱼型机器人，通过鱼型壳体和鳍状部件保持了鱼类外形，通过鱼尾驱动装置和鳍状部件，实现了鱼型机器人的前进和转弯，通过重心调节装置调整鱼型机器人的重心，并配合鱼尾驱动装置和鳍状部件，实现了鱼型机器人的上浮和下沉，从而解决了在保持鱼类外形的条件下，如何实现鱼型玩具的前进、转弯、上浮和下潜等仿生动作的技术问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的用于观赏的鱼型机器人的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的重心调节装置的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，为解决在保持鱼类外形的条件下，如何实现鱼型玩具的前进、转弯、上浮和下潜等仿生动作的技术问题，本实用新型提供用于观赏的鱼型机器人。

用于观赏的鱼型机器人包括：

鱼型壳体1，鱼型壳体1能够悬浮在水中，至少在鱼型壳体1的尾端设置垂直于水平面的鳍状部件10；

鱼尾驱动装置，在鱼型壳体1的内部，鱼尾驱动装置的头端设置在鱼型壳体1的中部，鱼尾驱动装置的尾端延伸至鱼型壳体1的尾端，鱼尾驱动装置至少能够驱动鳍状部件10摆动；

重心调节装置，在鱼型壳体1的内部，重心调节装置设置在鱼型壳体1的头端，重心调节装置用于调节鱼型机器人的重心相对于平衡点的位置；

当鱼型机器人的重心与平衡点重合时，鱼型壳体1通过摆动的鳍状部件10相对于水平面水平的移动；

当鱼型机器人的重心偏移平衡点时，鱼型壳体1通过摆动的鳍状部件10相对于水平面倾斜的移动。

其中，鱼尾驱动装置驱动鱼型壳体1尾端的鳍状部件10进行往复式摆动，依靠鳍状部件10的摆动，产生推开水的反作用力，推动鱼型壳体1的前进，从而模拟了鱼类生物前进时的仿生动作；且鱼尾驱动装置驱动尾鳍部件时，尾鳍向两侧的摆动幅度不等时，其中一侧的反作用力小于另一侧的反作用力，从而推动鱼型壳体1转弯，模拟了鱼类生物转弯时的仿生动作。

以及，重心调节装置可以调整鱼型壳体1，或者说调整鱼型机器人的重心相对于平衡点的位置。该平衡点的位置应当理解为：鱼型机器人在水中保持水平静止或水平移动时的重心位置。当鱼型机器人的重心鱼平衡点重合时，鱼型壳体1的头端至尾端的水平中分面与水平面相互平行，通过鱼尾驱动装置和鳍状部件10推动鱼型机器人水平前进或水平转弯；当鱼型机器人的重心通过重心调节装置调整后，鱼型机器人的重心倾向鱼型壳体1的头端时，前述的水平中分面相对于水平面倾斜，鱼型壳体1的头端位于鱼型壳体1的尾端下方，此时通过鱼尾驱动装置和鳍状部件10推动鱼型机器人相对于水平面向下倾斜的前进或倾斜的转弯，模拟了鱼类生物转下沉时的仿生动作；当鱼型机器人的重心通过重心调节装置调整后，鱼型机器人的重心倾向鱼型壳体1的尾端时，前述的水平中分面相对于水平面倾斜，鱼型壳体1的头端位于鱼型壳体1的尾端上方，此时通过鱼尾驱动装置和鳍状部件10推动鱼型机器人相对于水平面向上倾斜的前进或倾斜的转弯，模拟了鱼类生物上浮时的仿生动作。

因此，本实用新型提供的用于观赏的鱼型机器人，通过鱼型壳体1和鳍状部件10保持了鱼类外形，通过鱼尾驱动装置和鳍状部件10，实现了鱼型机器人的前进和转弯，通过重心调节装置调整鱼型机器人的重心，并配合鱼尾驱动装置和鳍状部件10，实现了鱼型机器人的上浮和下沉，从而解决了在保持鱼类外形的条件下，如何实现鱼型玩具的前进、转弯、上浮和下潜等仿生动作的技术问题。

进一步的，参见图1和图2，重心调节装置包括：

重心舵机14，重心舵机14与鱼型壳体1固定连接，重心舵机14包括旋转轴；

齿轮15，齿轮15与旋转轴同轴连接；

齿条16，齿条16与鱼型壳体1活动连接，齿条16与齿轮15啮合连接；

滑轨17，滑轨17与齿条16相互平行，滑轨17与鱼型壳体1固定连接；

调节支架18，调节支架18的头端与齿条16固定连接，调节支架18的尾端与滑轨17活动连接；

重物5，重物5与调节支架18固定连接；

齿条16和滑轨17分别沿着鱼型壳体1的头端至尾端方向延伸，当重心舵机14驱动齿轮15转动时，齿条16通过调节支架18驱动重物5相对于滑轨17进行滑动。

其中，当重心舵机14的旋转轴带动同轴的齿轮15正向转动时，齿轮15驱动齿条16由原点向第一方向移动，齿条16通过调节支架18带动重物5在滑轨17上向第一方向滑动，重物5趋于第一方向的同时，鱼型机器人的重心相对于平衡点偏移向第一方向；同理，当重心舵机14的旋转轴带动同轴的齿轮15逆向转动时，齿轮15驱动齿条16由原点向与第一方向相反的第二方向移动，齿条16通过调节支架18带动重物5在滑轨17上向第二方向滑动，重物5趋于第二方向的同时，鱼型机器人的重心相对于平衡点偏移向第二方向；反之，当重心舵机14的旋转轴带动同轴的齿轮15逆向或正向转动时，齿轮15驱动齿条16由第一方向或第二方向向原点移动，并且在到达原点时，重心舵机14停止转动，此时，鱼型机器人的重心从偏移向第一方向或第二方向回归平衡点。

进一步的，重物5包括电池。电池具有一定的重量，当电池在重心舵机14、齿轮15和齿条16等部件的驱动之下，可以改变电池的位置，从而实现调节鱼型机器人重心相对于平衡点的位置。采用电池作为重物5，可以减少额外的配重、节省鱼型壳体1的内部空间。

进一步的，参见图2，重心调节装置还包括：

支座19，支座19与鱼型壳体1固定连接；

滑轨17通过一对支座19与鱼型壳体1固定连接；

齿条16通过另一对支座19与鱼型壳体1滑动连接。

其中，支座19可以根据鱼型壳体1的实际结构、以及齿条16、滑轨17的实际结构和长度而制作。支座19可以通过简单的机械连接固定在鱼型壳体1的内壁或内框架上，例如螺栓连接、卡扣连接等。所有的支座19应当能够支撑重心调节装置的重量，避免齿条16或滑轨17弯曲。

进一步的，重心调节装置设置在鱼型壳体1的密封腔内。密封腔可以防止重心调节装置与外部的水产生接触，从而避免电路通过水短接、金属部件受到水的腐蚀等负面影响。优选的，可以将密封腔室设置在鱼型壳体1的头端，或者可以将鱼型壳体1的头端单独作为一个密封体形成密封腔室。此外，密封腔室还能够提供额外的浮力；如果将鱼型壳体1的头端单独作为密封体，在不矛盾的条件下，该密封体可以为鱼型机器人提供足够的浮力。

进一步的，参见图1，鱼型机器人还包括：

主控板3，主控板3设置在密封腔内，主控板3包括存储器，存储器用于储存预设控制程序，重心调节装置按照预设控制程序，驱动重心调节装置。

通过设置主控板3、以及主控板3上的存储器，可以将鱼型机器人的前进、转弯、上浮和下沉动作以预设控制程序的方式存储在存储器内。鱼型机器人在水中的实际动作，根据预设控制程序改变，例如：在预设控制程序具有前进、转弯、上浮和下沉动作的输出指令的前提下，通过设置对应的时间参数，可以控制前述各个动作的动作时间，多个时间参数与前述多个动作进行有效的组合，可以实现鱼类生物在水中的仿生动作；或者，通过设置对应的计算模型，结合时间参数或其他参数，计算出理论上的鱼型机器人在水中的游动路径，可以更好的控制鱼型机器人在水中的游动线路。

进一步的，参见图1，鱼型机器人还包括：

无线接收模块4，无线接收模块4设置在密封腔内，无线接收模块4将获取的无线控制信号传输至存储器，重心调节装置按照无线控制信号和预设控制程序，驱动重心调节装置。

采用无线接收模块4，一方面可以通过无线通讯的方式接收外部的无线控制信号，另一方面，还可以减少鱼型壳体1、或者说密封腔的开孔及对应的密封部件。根据外部的无线控制信号，以及存储器中的预设控制程序，鱼型机器人的操作者和鱼型机器人可以建立控制结构，从而实现远程的人机互动。

较好的，参见图1，鱼型机器人还包括：

压力传感器20，压力传感器20的反馈信号传输至存储器，重心调节装置按照压力传感器20的反馈信号和预设控制程序，驱动重心调节装置。

通过压力传感器20可以获取鱼型机器人当前的水深，将水深的具体数值转换为电信号反馈至主控板3上的存储器内，并将该电信号转换为水深的控制参数，利用水深的该控制参数和预设控制程序控制鱼型机器人在水中的实际动作。

较好的，参见图1，鱼型机器人还包括：

避障模块2，避障模块2设置在鱼型壳体1的头端，当避障模块2检测到障碍物时，避障模块2的反馈信号传输至存储器，重心调节装置按照避障模块2的反馈信号和预设控制程序，驱动重心调节装置。

通过避障模块2可以获取鱼型机器人前进时遇到的障碍物，将遇到障碍物时的电信号反馈至主控板3上的存储器内，并将该电信号转换为障碍物的控制参数，利用该障碍物的控制参数和预设控制程序控制鱼型机器人在水中的实际动作。

进一步的，参见图1，鱼尾驱动装置包括：

摆动舵机11，当鱼型机器人包括串联的多个摆动舵机11时，前一个摆动舵机11通过活动连接件与紧邻的后一个摆动舵机11连接，位于鱼型壳体1尾端的摆动舵机11用于驱动鳍状部件10，其余摆动舵机11用于驱动鱼型壳体1的中部至尾部。

其中，摆动舵机11可以根据需要采用现有技术中的多种舵机，可以是防水型的舵机、也可以是非防水型的舵机。采用防水型的舵机，可以减少鱼型壳体1的中部和尾部的密封结构，且能够较好的减少鱼型机器人的整体重量。采用非防水型的舵机，最好是在舵机的外部设置密封结构，防止舵机的供电部与水产生短路。

此外，串联的多个摆动舵机11中，第一摆动舵机11的活动连接件与第二个摆动舵机11的机身连接，第二个摆动舵机11的活动连接件与第三个摆动舵机11的机身连接，依次类推。最后一个摆动舵机11通过活动连接件与前述的鳍状部件10连接。应当理解的是，在条件允许的情况下，鱼型机器人也可以只设置一个摆动舵机11。多个摆动舵机11不但可以驱动鳍状部件10进行往复式摆动，还可以驱动鱼型壳体1的中部至尾部进行摆动，从而增大鳍状部件10的摆动角度，提供更大的排开水的反作用力。

参见图1，除了前述的所有内容，本实用新型提供的用于观赏的鱼型机器人，其鱼型壳体1最好是采用3D打印材料制作，可以一次打印成型并且能够减少传统制作壳体的加工时间和加工成本。此外，鱼型壳体1的表面应当设置充电插头13，且该插头通过导线与密封腔内的电池连接时，应当设置独立的密封部件，从而实现防水功能。最好是将前述的鱼型壳体1的头端直接制作为密封体，将前述的重心调节机构、电池、主控板3和无线开关等部件均容纳在密封体内，并且充电插头13本身具有独立的防水功能，将充电插头13设置密封体的外部。若是将鱼型壳体1的头端直接制作为密封体，应当将该密封体与前述的鱼型壳体1的中部和尾部通过连接件进行连接，鱼型壳体1的中部和尾部根据前述的摆动舵机11而设置为密封的壳体或非密封壳体。较好的，还可以根据实际设计需要，在鱼型壳体的内部或外部设置配重块6，用于更好的调整鱼型机器人的平衡；另外，可以在鱼型壳体的头端两侧适当的位置、鱼型壳体的顶端位置和底端位置分别设置鳍状部件10，该鳍状部件10可以是一些简单装饰，使得鱼型机器人的外形更加接近鱼类生物，也可以是具有电动驱动的摆动功能或作为天线功能的部件；为了便于在光线较为昏暗的水中观察鱼型机器人的位置，还可以在鱼型机器人的适当部位设置LED灯带12。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.用于观赏的鱼型机器人，其特征在于，包括：

鱼型壳体（1），所述鱼型壳体（1）能够悬浮在水中，至少在所述鱼型壳体（1）的尾端设置垂直于水平面的鳍状部件（10）；

鱼尾驱动装置，在所述鱼型壳体（1）的内部，所述鱼尾驱动装置的头端设置在所述鱼型壳体（1）的中部，所述鱼尾驱动装置的尾端延伸至所述鱼型壳体（1）的尾端，所述鱼尾驱动装置至少能够驱动所述鳍状部件（10）摆动；

重心调节装置，在所述鱼型壳体（1）的内部，所述重心调节装置设置在所述鱼型壳体（1）的头端，所述重心调节装置用于调节所述鱼型机器人的重心相对于平衡点的位置；

当所述鱼型机器人的重心与所述平衡点重合时，所述鱼型壳体（1）通过摆动的所述鳍状部件（10）相对于水平面水平的移动；

当所述鱼型机器人的重心偏移所述平衡点时，所述鱼型壳体（1）通过摆动的所述鳍状部件（10）相对于水平面倾斜的移动。

2.根据权利要求1所述的鱼型机器人，其特征在于，所述重心调节装置包括：

重心舵机（14），所述重心舵机（14）与所述鱼型壳体（1）固定连接，所述重心舵机（14）包括旋转轴；

齿轮（15），所述齿轮（15）与所述旋转轴同轴连接；

齿条（16），所述齿条（16）与所述鱼型壳体（1）活动连接，所述齿条（16）与所述齿轮（15）啮合连接；

滑轨（17），所述滑轨（17）与所述齿条（16）相互平行，所述滑轨（17）与所述鱼型壳体（1）固定连接；

调节支架（18），所述调节支架（18）的头端与所述齿条（16）固定连接，所述调节支架（18）的尾端与所述滑轨（17）活动连接；

重物（5），所述重物（5）与所述调节支架（18）固定连接；

所述齿条（16）和所述滑轨（17）分别沿着所述鱼型壳体（1）的头端至尾端方向延伸，当所述重心舵机（14）驱动所述齿轮（15）转动时，所述齿条（16）通过所述调节支架（18）驱动所述重物（5）相对于所述滑轨（17）进行滑动。

3.根据权利要求2所述的鱼型机器人，其特征在于，所述重物（5）包括电池。

4.根据权利要求2所述的鱼型机器人，其特征在于，所述重心调节装置还包括：

支座（19），所述支座（19）与所述鱼型壳体（1）固定连接；

所述滑轨（17）通过一对所述支座（19）与所述鱼型壳体（1）固定连接；

所述齿条（16）通过另一对所述支座（19）与所述鱼型壳体（1）滑动连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的鱼型机器人，其特征在于，所述重心调节装置设置在所述鱼型壳体（1）的密封腔内。

6.根据权利要求5所述的鱼型机器人，其特征在于，所述鱼型机器人还包括：

主控板（3），所述主控板（3）设置在所述密封腔内，所述主控板（3）包括存储器，所述存储器用于储存预设控制程序，所述重心调节装置按照所述预设控制程序，驱动所述重心调节装置。

7.根据权利要求6所述的鱼型机器人，其特征在于，所述鱼型机器人还包括：

无线接收模块（4），所述无线接收模块（4）设置在所述密封腔内，所述无线接收模块（4）将获取的无线控制信号传输至所述存储器，所述重心调节装置按照所述无线控制信号和所述预设控制程序，驱动所述重心调节装置。

8.根据权利要求6所述的鱼型机器人，其特征在于，所述鱼型机器人还包括：

压力传感器（20），所述压力传感器（20）的反馈信号传输至所述存储器，所述重心调节装置按照所述压力传感器（20）的反馈信号和所述预设控制程序，驱动所述重心调节装置。

9.根据权利要求6所述的鱼型机器人，其特征在于，所述鱼型机器人还包括：

避障模块（2），所述避障模块（2）设置在所述鱼型壳体（1）的头端，当所述避障模块（2）检测到障碍物时，所述避障模块（2）的反馈信号传输至所述存储器，所述重心调节装置按照所述避障模块（2）的反馈信号和所述预设控制程序，驱动所述重心调节装置。

10.根据权利要求1所述的鱼型机器人，其特征在于，所述鱼尾驱动装置包括：

摆动舵机，当所述鱼型机器人包括串联的多个所述摆动舵机时，前一个所述摆动舵机通过活动连接件与紧邻的后一个摆动舵机连接，位于所述鱼型壳体（1）尾端的所述摆动舵机用于驱动所述鳍状部件（10），其余所述摆动舵机用于驱动所述鱼型壳体（1）的中部至尾部。

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