TWI711516B - 機器魚 - Google Patents

機器魚 Download PDF

Info

Publication number
TWI711516B
TWI711516B TW109107313A TW109107313A TWI711516B TW I711516 B TWI711516 B TW I711516B TW 109107313 A TW109107313 A TW 109107313A TW 109107313 A TW109107313 A TW 109107313A TW I711516 B TWI711516 B TW I711516B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
coupling portion
block
robotic fish
coupling
boundary
Prior art date
Application number
TW109107313A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202134022A (zh
Inventor
姚立德
林惠娟
葉禮源
蔡宇傑
鄭宇孝
Original Assignee
國立臺北科技大學
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 國立臺北科技大學 filed Critical 國立臺北科技大學
Priority to TW109107313A priority Critical patent/TWI711516B/zh
Priority to US17/029,547 priority patent/US11192619B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI711516B publication Critical patent/TWI711516B/zh
Publication of TW202134022A publication Critical patent/TW202134022A/zh

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/30—Propulsive elements directly acting on water of non-rotary type
    • B63H1/36—Propulsive elements directly acting on water of non-rotary type swinging sideways, e.g. fishtail type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/08—Propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
    • B63G2008/002—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned
    • B63G2008/004—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned autonomously operating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Toys (AREA)
  • Farming Of Fish And Shellfish (AREA)

Abstract

一種機器魚，包括一端形成第一耦接部的第一本體，一端形成第二耦接部的第二本體，第二耦接部與第一耦接部相配合且部分重疊，設在第二耦接部的第一驅動裝置，其輸出第一動力至該第一耦接部以驅動該第一本體相對該第二本體左右擺動，設在第一本體的重心裝置及第二驅動裝置，重心裝置中的一重物能被第二驅動裝置驅動而朝接近第二本體或遠離第二本體的方向移動而改變機器魚的重心，以及設在第一本體或第二本體的控制器，其與第一驅動裝置及第二驅動裝置電連接，以控制第一驅動裝置及第二驅動裝置運作。

Description

機器魚
本發明是有關於一種仿生機器，特別是指一種機器魚。
現今，在水下環境中使用機器人技術，例如機器魚被認為是非常重要的工具之一，因為魚形機器的游動機構能有效地移動而克服了傳統使用螺旋槳的推進機構的限制。此外，機器魚除了能用於開發和探索海底資源，也能取代真實魚類而供做觀賞魚使用。因此，開發游動機構有別於現有魚形機器之新的機器魚，遂成為本發明的重點。
因此，本發明之目的，即在提供一種游動機構有別於現有魚形機器之機器魚。
於是，本發明之機器魚主要包括一第一本體、一第二本體、一第一驅動裝置、一重心裝置、一第二驅動裝置及一控制器。該第一本體的一端形成一第一耦接部；該第二本體與該第一本體相對的一端形成一第二耦接部，該第二耦接部與該第一耦接部相配合且兩者部分重疊；該第一驅動裝置設在該第二耦接部，並經由該第 二耦接部與該第一耦接部部分重疊處輸出一第一動力至該第一耦接部，以驅動該第一本體相對該第二本體左右擺動；該重心裝置設在該第一本體，其中具有一重物，該重物能被驅動而朝接近該第二本體或遠離該第二本體的方向移動而改變該機器魚的重心位置；該第二驅動裝置設在該第一本體，並與該重心裝置連接，以輸出一第二動力驅動該重物朝接近該第二本體或遠離該第二本體的方向移動；該控制器設在該第一本體或該第二本體，並與該第一驅動裝置及該第二驅動裝置電連接，以控制該第一驅動裝置及該第二驅動裝置運作。
在本發明的一些實施態樣中，該第一耦接部是一凹部，該第二耦接部是與該凹部相配合的凸部，該第一驅動裝置包括一馬達及一轉軸，該馬達固定在該第二耦接部，該轉軸與該馬達的轉子軸接且其一端固定在第一耦接部的一第一凸塊，以輸出該馬達產生的該第一動力至該第一耦接部；第一耦接部還具有一與該第一凸塊相對且相間隔的第二凸塊，且該第二耦接部還設有一朝該第二凸塊內延伸並可樞轉地固定在該第二凸塊的支撐桿。
在本發明的一些實施態樣中，該第二驅動裝置是一馬達，且該重心裝置包括一與該馬達的轉子軸接的連動件以及與該連動件連接而能被該連動件帶動的該重物，使得該馬達經由該轉軸輸出該第二動力驅動該連動件運動時，該連動件將帶動該重物朝接近 該第二本體或遠離該第二本體的方向移動。
在本發明的一些實施態樣中，該第一本體是該機器魚的一前段，該第二本體是該機器魚的一後段而具有一尾鰭部；或者，該第二本體是該機器魚的一前段，該第一本體是該機器魚的一後段而具有一尾鰭部。
在本發明的一些實施態樣中，該第一本體是該機器魚的一前段，該第二本體是該機器魚的一後段並包括前後相耦接且部分重疊的一第一區塊及一第二區塊，該第一區塊與該第一本體相鄰的一端具有該第二耦接部，該第一區塊與該第二區塊相鄰的另一端形成一第三耦接部；該第二區塊與該第一區塊相鄰的一端形成一與該第三耦接部相匹配且部分重疊的第四耦接部，該第二區塊遠離該第一區塊的一端具有一尾鰭部；且該機器魚還包括一與該控制器電連接並設在該第四耦接部的第三驅動裝置，該第三驅動裝置受該控制器控制而經由該第三耦接部與該第四耦接部部分重疊處輸出一第三動力至該第一區塊，以驅動該第一區塊相對該第二區塊左右擺動。
在本發明的一些實施態樣中，該機器魚還包括複數個分散佈設在該第一本體與該第二本體上的障礙物感測器，各該障礙物感測器與該控制器電連接以傳送一感測訊號至該控制器，該控制器根據該等感測訊號產生一第一控制訊號控制該第一驅動裝置驅動 該第一本體相對該第二本體左右擺動，且該控制器根據該等感測訊號產生一第二控制訊號控制該第二驅動裝置驅動該重心裝置的該重物位移，而使該機器魚做出閃避障礙物的動作。
在本發明的一些實施態樣中，該機器魚還包括複數個分散佈設在該第一本體與該第二本體上的障礙物感測器，各該障礙物感測器與該控制器電連接以傳送一感測訊號至該控制器，該控制器根據該等感測訊號產生一第一控制訊號控制該第一驅動裝置，使驅動該第一本體相對該第一區塊左右擺動，且該控制器根據該等感測訊號產生一第二控制訊號控制該第二驅動裝置驅動該重心裝置的該重物位移動，並且該控制器根據該等感測訊號產生一第三控制訊號控制該第三驅動裝置，使驅動該第一區塊相對該第二區塊左右擺動，而使該機器魚做出閃避障礙物的動作。
在本發明的一些實施態樣中，該機器魚還包括能接受外部的一無線充電裝置充電的一可充電電源，該無線充電裝置具有一電源供應器及與該電源供應器電連接的至少一外部線圈，該可充電電源包含一設在該第一本體或該第二本體內以供應電力的可充電電池以及與該可充電電池電連接的至少一內部線圈，該內部線圈與該外部線圈的數量對應並且可以設置在該機器魚之易於與該外部線圈對齊並貼近的任意部位，使得該機器魚靠近該無線充電裝置時，該內部線圈能與該外部線圈對齊並貼近，且該電源供應器供應 電流給該外部線圈時，該內部線圈會因電磁感應產生相對應的電流並流入該可充電電池而對該可充電電池充電。
在本發明的一些實施態樣中，該機器魚還包括與該第一本體相連接的一背鰭部和一腹鰭部及/或與該第二本體相連接的一背鰭部和一腹鰭部及與該第一本體相連接的一胸鰭部，以及一外皮；且前述的該尾鰭部、該背鰭部、該腹鰭部以及該胸鰭部皆由軟性材質製成；該外皮為彈性布料材質並可於其表面印製任意花紋；且該外皮至少包覆該機器魚的該第一本體及該第二本體。
在本發明的一些實施態樣中，該機器魚還包括耦接於該第一本體和該第一區塊之間或者該第一區塊和該第二區塊之間的至少一個第三區塊以及至少一個設置在該第三區塊內的驅動裝置，且該驅動裝置驅動與該第三區塊相耦接的區塊。
在本發明的一些實施態樣中，該第一驅動裝置包括一設於該第二耦接部內的馬達以及一與該馬達之轉子軸接的轉軸，該轉軸與該第一區塊的該第二耦接部之前端之間的距離是L1，該第一區塊之第二耦接部之前端與該第一區塊的該第三耦接部之底端之間的距離是L，且0.1≦L1/L≦0.6。
在本發明的一些實施態樣中，從該第一本體的前端頂點沿著該第一本體的上緣往該第二本體方向移動會遇到一最高點，從該第一本體的前端頂點沿著該第一本體的下緣往該第二本體方向 移動會遇到一最低點，且該最高點及該最低點之水平切線的距離為h1，且由該尾鰭部最高處沿著該尾鰭上緣往該第一本體方向移動會遇到第一個低點a，由該尾鰭部最低處沿著該尾鰭下緣往該第一本體方向移動會遇到第一個高點b，且a、b點之水平切線的距離為h2，而a、b兩點之水平切線的中線到該最低點之水平切線的距離為h3，且0.3≦h3/h1≦0.85，0.2≦h2/h1≦0.75。
在本發明的一些實施態樣中，該第一本體是該機器魚的一前段，該第二本體是該機器魚的一後段且其末端設有一尾鰭部，且該機器魚是以縱向的分割線X、Y縱向分割出一D區塊和一B區塊，其中該第一本體的前端頂點到該分割線X處為該D區塊，而從該分割線X到該分割線Y處為該B區塊，其中該分割線X所在位置是從上視角度看機器魚找到的機器魚的最大寬度位置，該分割線Y為該尾鰭前緣邊界；而從上視角度看該D區塊找到的最大寬度為W0，且從該第一本體的前端頂點到W0之間具有沿三條等分線置的三條寬度線W1、W2、W3，該三條等分線將從該第一本體的前方頂點到D區塊的最大寬度W0之間的水平距離平均分為四等份，且該三條寬度線W1、W2、W3分別代表D區塊在不同等分線位置的寬度，其中0.4≦W1/W0≦0.9，0.42≦W2/W0≦0.95，0.44≦W3/W0≦1，且W0≧W3>W2>W1；從上視角度看該B區塊找到的最大寬度為W0，該機器魚的該尾鰭前緣從上視角度看到的寬度為 W7，且在W0到W7之間具有沿三條等分線設置的三條寬度線W4、W5、W6，這三條等分線將從W0到W7之間的水平距離平均分為四等份，且該三條寬度線W4、W5、W6分別代表D區塊在不同等分線位置的寬度，且0.5≦W4/W0≦0.98，0.45≦W5/W0≦0.96，0.4≦W6/W0≦0.94，0.35≦W7/W0≦0.92，且W0≧W4>W5>W6>W7。
在本發明的一些實施態樣中，該第一本體是該機器魚的一前段，該第二本體是該機器魚的一後段且其最末端設有一尾鰭，且該機器魚是以縱向的分割線X、Y縱向分割成一D區塊、一B區塊及一尾鰭區塊；其中該第一本體1之前端頂點到該分割線X處為該D區塊，從該分割線X到該分割線Y處為該B區塊，而接續在B區塊之後的就是該尾鰭區塊，且該分割線X所在位置是從上視角度看機器魚找到的機器魚的最大寬度位置，該分割線Y為該尾鰭前緣邊界，且該第一本體的前端頂點到該分割線X之長度為Z1，該分割線X到該分割線Y之長度為Z2，而Z為Z1和Z2之總和，Z3為該尾鰭區塊的長度，且0.1≦Z1/Z≦0.75；0.05≦Z3/(Z+Z3)≦0.5。
在本發明的一些實施態樣中，該機器魚被沿位於該第一耦接部的該第一凸塊與該第二凸塊之間的一橫向剖面線剖面可看見該第一耦接部面向該第二耦接部的邊界形成單角型或多角型的倒角，且該第二耦接部面向該第一耦接部的邊界形成與該第一耦接 部相配合或互不干涉的倒角；且由上往下看或由下往上看該機器魚可看見該第一耦接部面向該第二耦接部的邊界形成圓角，且該第二耦接部面向該第一耦接部的邊界形成與該第一耦接部相配合或互不干涉的倒角、圓角或平面。
在本發明的一些實施態樣中，該機器魚被沿位於該第一耦接部的該第一凸塊與該第二凸塊之間的一橫向剖面線剖面可看見該第一耦接部面向該第二耦接部的邊界形成圓角，且該第二耦接部面向該第一耦接部的邊界形成與該第一耦接部相配合的圓角；且由上往下看或由下往上看該機器魚可看見該第一耦接部面向該第二耦接部的邊界形成圓角，且該第二耦接部面向該第一耦接部的邊界形成與該第一耦接部相配合或互不干涉的倒角、圓角或平面。
在本發明的一些實施態樣中，該機器魚被沿位於該第一耦接部的該第一凸塊與該第二凸塊之間的一橫向剖面線剖面可看見該第一耦接部面向該第二耦接部的邊界是一平面，且該第二耦接部面向該第一耦接部的邊界形成與該第一耦接部相配合或不相互干涉的倒角或圓角；且由上往下看或由下往上看該機器魚可看見該第一耦接部面向該第二耦接部的邊界形成圓角，且該第二耦接部面向該第一耦接部的邊界形成與該第一耦接部相配合或互不干涉的倒角、圓角或平面。
在本發明的一些實施態樣中，該機器魚被沿位於該第一 耦接部的該第一凸塊與該第二凸塊之間的一橫向剖面線剖面可看見該第三耦接部面向該第四耦接部的邊界形成單角型或多角型的倒角，且該第四耦接部面向該第三耦接部的邊界形成與該第一耦接部相配合或互不干涉的倒角；且由上往下看或由下往上看該機器魚可看見該第三耦接部面向該第四耦接部的邊界形成圓角，且該第四耦接部面向該第三耦接部的邊界形成與該第四耦接部相配合或互不干涉的倒角、圓角或平面。
在本發明的一些實施態樣中，其中該機器魚被沿位於該第一耦接部的該第一凸塊與該第二凸塊之間的一橫向剖面線剖面可看見該第三耦接部面向該第四耦接部的邊界形成圓角，且該第四耦接部面向該第三耦接部的邊界形成與該第三耦接部相配合的圓角；且由上往下看或由下往上看該機器魚可看見該第三耦接部面向該第四耦接部的邊界形成圓角，且該第四耦接部面向該第三耦接部的邊界形成與該第四耦接部相配合或互不干涉的倒角、圓角或平面。
在本發明的一些實施態樣中，該機器魚被沿位於該第一耦接部的該第一凸塊與該第二凸塊之間的一橫向剖面線剖面可看見該第三耦接部面向該第四耦接部的邊界形成一平面，且該第四耦接部面向該第三耦接部的邊界形成與該第三耦接部不相互干涉的倒角或圓角；且由上往下看或由下往上看該機器魚可看見該第三耦 接部面向該第四耦接部的邊界形成圓角，且該第四耦接部面向該第三耦接部的邊界形成與該第四耦接部相配合或互不干涉的倒角、圓角或平面。
本發明之功效在於：藉由該第一本體與該第二本體組成機器魚的外觀架構，並藉由樞設在該第一本體與該第二本體之間的該第一驅動裝置驅動該第一本體相對該第二本體左右擺動，以及藉由樞設在該第二本體之第一區塊與該第二區塊之間的該第三驅動裝置驅動該第一區塊相對該第二區塊左右擺動，能使機器魚產生前進游動的動力，且藉由該第二驅動裝置調整該重心裝置之該重物的位置改變機器魚的重心，使機器魚在游動過程中因重心改變而產生上浮或下潛的動作，使得由該第一、第二及第三驅動裝置所構成的游動機構確實達成本發明的功效與目的。
1:第一本體
11:一端
12:第一耦接部
121:第一凸塊
122:第二凸塊
123:凹槽
124:圓形孔洞
125:軸承
126:油封
14:軌道
15、16:胸鰭部
17:外皮
171:開口
2:第二本體
20:尾鰭部
21:一端
22:第二耦接部
221:凸塊
2211:側面
2212:支撐桿
222:圓形孔洞
223:軸承
224:油封
23:第一區塊
231:第三耦接部
232:第三凸塊
233:第四凸塊
24:第二區塊
241:第四耦接部
2411:側面
2412:支撐桿
25:背鰭部
26:腹鰭部
3:第一驅動裝置
31:馬達
32:轉軸
321:固定件
322:軸承
4:重心裝置
40:螺桿
41:重物
42:軸承
5、5’:第二驅動裝置
51:馬達
52:第一同步齒輪
53:第二同步齒輪
54:傳動皮帶
6:控制器
7:第三驅動裝置
71:馬達
72:轉軸
73:固定件
74:軸承
8:障礙物感測器
9:可充電電源
91:可充電電池
92:內部線圈
100:無線充電裝置
101:電源供應器
102:外部線圈
O:前端頂點
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地顯示，其中：圖1是本發明機器魚的一實施例的主要組成架構示意圖；圖2是本實施例之防水機構的示意圖；圖3是本實施例之第二本體相對第一本體左右擺動的角度的示意圖；圖4是說明本實施例的機器魚會因為重心改變而維持水平、上 浮或下潛的示意圖；圖5是說明本實施例的第二本體還包括透過一第三驅動裝置相樞接的一第一區塊及一第二區塊的示意圖；圖6是說明圖5之第一區塊相對第一本體左右擺動的角度以及第二區塊相對第一區塊左右擺動的角度的示意圖；圖7說明本實施例可以藉由在該第一區塊和該第二區塊之間再耦接一個或一個以上的第三區塊以及在第三區塊內設置驅動裝置而增加機器魚的長度；圖8是說明本實施例的第一本體及第二本體上分佈設置複數個障礙物感測器的示意圖；圖9是說明本實施例的第一本體及第二本體上設有與外部線圈對齊的內部線圈的示意圖；圖10是說明本實施例的可充電電源能透過圖9所示的內部線圈及外部線圈接受外部的無線充電裝置充電的示意圖；圖11說明本實施例的機器魚還被一可替換的外皮包覆的示意圖；圖12說明本實施例之與馬達軸接的轉軸與該第二耦接部之前端之間的距離D1和該第二耦接部之前端與該第三耦接部之底端之間的距離D的佔比關係； 圖13說明本實施例之機器魚身的高度與尾鰭的高度之比例關係；圖14說明以分割線X、Y將本實施例之機器魚整體分割出一D區塊和一B區塊，以定義機器魚的流線比例；圖15是圖14中之D區塊的上視圖，說明D區塊在不同位置的縱向切面寬度；圖16是圖14中之B區塊的上視圖，說明B區塊在不同位置的縱向切面寬度；圖17是圖14中之B區塊的上視圖，說明若B區塊之流線型曲線遇到凹角，需以適當弧線或直線將凹角補齊，並以補齊後的縱向切面寬度為準；圖18說明本實施例之機器魚的不同區塊的長度以及不同區塊之間的長度比例關係；圖19說明本實施例之機器魚被以一橫向的A-A剖面線剖面；圖20是圖19之A-A剖面線將機器魚橫向剖面後的一上視示意圖；圖21是圖19之A-A剖面線將機器魚橫向剖面後的另一上視示意圖；圖22是圖19之A-A剖面線將機器魚橫向剖面後的又一上視示意圖； 圖23是從圖19由上往下看機器魚或者從圖19由下往上看機器魚的一上視或下視示意圖；圖24是從圖19由上往下看機器魚或者從圖19由下往上看機器魚的另一上視或下視示意圖；及圖25是從圖19由上往下看機器魚或者從圖19由下往上看機器魚的又一上視或下視示意圖。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1，本發明機器魚的第一實施例主要包括一第一本體1、一與該第一本體1樞接的第二本體2、一第一驅動裝置3、一重心裝置4、一第二驅動裝置5及一控制器6。其中第一本體1和第二本體2分別是單獨密封且防水的個體，且該第一本體1朝向該第二本體2的一端11形成一第一耦接部12，該第一耦接部12在本實例中是一凹部而具有一第一凸塊121及一與該第一凸塊121相間隔且相對的第二凸塊122，因而形成一位於該第一凸塊121與該第二凸塊122之間的凹槽123。
該第二本體2朝向該第一本體1的一端21形成一第二耦接部22，該第二耦接部22是一與該第一耦接部12相配合的凸部，而具有一能置入該第一耦接部12的該凹槽123內的一凸 塊221，使得該第一耦接部12與該第二耦接部22相對銜接時兩者部分重疊，即該第一耦接部12的該第一凸塊121及該第二凸塊122與該第二耦接部22的該凸塊221重疊。值得一提的是，該第一耦接部12和第二耦接部22兩者不一定一者為凹部、一者為凸部，兩者也可以是兩個相對耦接的L形凸塊，且其相對的表面呈『└┐』形或上下顛倒之『└┐』形。
在本實施例中，該第一本體1是該機器魚的一前段(例如魚頭部)，該第二本體2是該機器魚的一後段(例如魚身部)，且在該第二本體2的末端具有一軟性的尾鰭部20。當然，相反地，該第一本體1也可以是該機器魚的一後段，而該第二本體2是該機器魚的一前段，則該第一本體1的末端具有該尾鰭部20。
該第一驅動裝置3設在該第二耦接部22內並被該第二耦接部22密封，且其能經由該第二耦接部22與該第一耦接部12部分重疊處(即該第一凸塊121與該第二耦接部22的該凸塊221重疊部分)輸出一第一動力至該第一耦接部12，以驅動該第一本體1相對該第二本體2左右擺動。在本實施例中，該第一驅動裝置3包括一馬達31及一轉軸32，該馬達31固定在該第二耦接部22的該凸塊221中且被密封而防水，該轉軸32與該伺服馬達31的轉子(圖未示)軸接，且由該第二耦接部22的該凸塊221朝該第一耦接部12穿出並穿入該第一耦接部12的該第一凸塊121 中且被設於該第一凸塊121內的一固定件321固定在該第一凸塊121上。此外，該第二耦接部22的該凸塊221的一面向該第一耦接部12的該第二凸塊122的側面2211還設有一朝該第二凸塊122內延伸的支撐桿2212，且該支撐桿2212伸入該第二凸塊122內的一端被一嵌設在該第二凸塊122中的軸承322可樞轉地固定在該第二凸塊122上，以適當地支撐該第二耦接部22而使該第二本體2可穩定地相對該第一本體1左右擺動樞轉，藉此，當該馬達31產生的該第一動力透過該轉軸32輸出至該第一本體1時，該第一本體1與該第二本體2可穩定地相對左右擺動。值得一提的是，相反地，上述的該轉軸32也可由該凸塊221穿入該第一耦接部12的第二凸塊122中並固定，且該支撐桿2212則由該凸塊221面向該第一耦接部12的該第一凸塊121的一側面穿入該第一凸塊121並藉由設在該第一凸塊121內的軸承與該第一凸塊121樞接。
且如圖2所示，該第二耦接部22的該凸塊221在該轉軸32穿出處設有一圓形孔洞222，使一軸承223及一油封224能設置於該圓形孔洞222中，使該轉軸32通過該凸塊221內部經過軸承223及油封224穿出該凸塊221而將該伺服馬達31產生的該第一動力傳送至外部；同理，如同圖2所示，在該第一耦接部12的該第一凸塊121供該轉軸32穿入處也會分別設有一圓 形孔洞124以及設於該圓形孔洞124中的一軸承125及一油封126，以使該轉軸32的一端能通過設於該第一凸塊121上的油封126及軸承125進入該第一耦接部12中並定位，而將該馬達31產生的該第一動力傳送至該第一本體1。因此，透過軸承223、125固定該轉軸32的轉動位置，以及藉由油封224、126將軸承223、125密封，可以防止水透過該轉軸32滲入該第一本體1及該第二本體2的內部。同理，該支撐桿2212也是藉由上述圖2中所示的圓形孔洞、軸承及油封等構件穿設於第二凸塊122中而達到防水的效果。或者，也可將支撐桿2212的軸承直接固定在第二凸塊122的表層，如此即不需使用孔洞及油封等構件進行防水。
藉此，配合圖1及圖3所示，當該馬達31被控制連續地反覆(往復)正轉及反轉時，該轉軸32將帶動該第一本體1相對該第二本體2左右擺動而於兩者的一延長線L1、L2之間產生一左擺動角度差θ1及一右擺動角度差θ2。藉此，當該機器魚置入水中時，該第一本體1與該第二本體2相對左右擺動將可帶動軟性之尾鰭部20左右擺動而使機器魚產生產生向前游動的動力。
再參見圖1所示，為了使機器魚產生上浮及下潛的動作，本實施例的該重心裝置4設在該第一本體1靠近下方處，其中具有一重物41，該重物41能被驅動而朝接近該第二本體2或 遠離該第二本體2的方向移動而改變該機器魚的重心位置，藉此改變整條機器魚的前後傾斜角度，再搭配該第一本體1與該第二本體2相對左右擺動產生之動力，就能讓機器魚產生上浮及下潛的動作。
具體而言，在本實施例中，該重心裝置4包括一被該第二驅動裝置5驅動的連動件40以及與該連動件40連接而能被該連動件40帶動的該重物41，使得該第二驅動裝置5輸出該第二動力驅動該連動件40運動時，該連動件40將帶動該重物41朝接近該第二本體2或遠離該第二本體2的方向移動。舉例來說，該連動件40可以是一螺桿40以及螺接在該螺桿40上的該重物41。且為了阻擋該重物41跟著該螺桿40旋轉，該重物41的底面為一平面，且該第一本體1內設有一沿該螺桿40延伸方向設置的軌道14，且該軌道14具有一與該重物41的底面相抵貼的平面，藉此，當該螺桿40被朝一第一方向(例如正轉方向)旋轉時，該重物41將因無法隨著該螺桿40旋轉而沿該螺桿40朝遠離該第二本體2的方向移動，而當該螺桿40被朝一第二方向(例如反轉方向)旋轉時，該重物41也會因為無法隨著該螺桿40旋轉而沿該螺桿40朝接近該第二本體2的方向移動。
該第二驅動裝置5設在該第一本體1，並與該重心裝置4連接，以輸出一第二動力驅動該重物41沿該螺桿40朝接近 該第二本體2或遠離該第二本體2的方向移動；具體而言，在本實施例中，該第二驅動裝置5是一馬達，且其轉子(圖未示)與該重心裝置4的該螺桿40的一端軸接，而該螺桿40的另一端可轉動地固定在一軸承42上。因此當該第二驅動裝置5受控制而使其轉子輸出該第二動力帶動該螺桿40正轉或反轉時，將驅使該重物41沿該螺桿40朝接近該第二本體2或遠離該第二本體2的方向移動。值得一提的是，本實施例的該重心裝置4並不以該螺桿40及螺接在該螺桿40上的該重物41為限，亦即該螺桿40也可被一沿該第一本體1之長度方向延伸的軌道或類似的機構代替，且該第二驅動裝置5能驅動該重物41沿著該軌道朝接近該第二本體2或遠離該第二本體2的方向移動。
藉此，如圖4所示，當機器魚被置入水中，而該重物41在該螺桿40的中心位置時，機器魚的浮心B與重心W在同一鉛直線上，也就是向上之浮力及向下之重力施力在同一條線上，因此機器魚能維持在水平狀態，此時，該第一本體1與該第二本體2相對左右擺動產生的動力將驅使該機器魚向前游動；而當該第二驅動裝置5驅動該螺桿40使該重物41離開該螺桿40的中心位置並往接近該第二本體2方向移動時，由於重心W位置後移而浮心B位置不變，將使該機器魚身體往後仰(往後傾斜)，此時，該第一本體1與該第二本體2相對左右擺動產生的動力將驅 使該機器魚產生上浮游動的動作；而當該第二驅動裝置5驅動該螺桿40使該重物41離開該螺桿40的中心位置並往遠離該第二本體2方向移動時，由於重心W前移而浮心B位置不變，將使該機器魚身體往前傾斜，此時，該第一本體1與該第二本體2相對左右擺動產生的動力將驅使該機器魚產生下潛游動的動作。
在本實施例中，該控制器6可以被防水且密封地設在該第一本體1內，但不以此為限，亦即，該控制器6也可以被防水且密封地設在該第二本體2內，並與該第一驅動裝置3及該第二驅動裝置5透過導線(控制線)電連接，以控制該第一驅動裝置3及該第二驅動裝置5運作。而穿梭在該第一本體1與該第二本體2之間的導線之防水方式，可藉由在該第一本體1的該第一耦接部12與該第二本體2的該第二耦接部22的表面設計導線接口，使導線能經由導線接口進出該第一本體1與該第二本體2，並於導線完成該控制器6與該第一驅動裝置3及該第二驅動裝置5電連接之後，再將導線接口以防水性黏著劑密封。
再參見圖5所示，本實施例的另一實施態樣是將該第二本體2(即該機器魚的後段)分切成兩個部分，亦即該第二本體2包含前後相耦接(樞接)且部分重疊的一第一區塊23及一第二區塊24，並且此實施態樣還包括一第三驅動裝置7。該第一區塊23與該第一本體1相鄰的一端具有該第二耦接部22，且該第一區塊 23與該第二區塊24相鄰的另一端形成一第三耦接部231。該第二區塊24與該第一區塊23相鄰的一端形成一與該第三耦接部231相匹配且部分重疊的第四耦接部241，該第二區塊24遠離該第一區塊23的一端具有該尾鰭部20。且在本實施態樣中，該第三耦接部231是一凹部(如同第一耦接部12)，該第四耦接部241是一與該第三耦接部231(凹部)相配合的凸部(如同第二耦接部22)而與該第三耦接部231部分重疊；當然，相反地，該第三耦接部231也可以是一凸部，而該第四耦接部241是一凹部。
該第三驅動裝置7被密封地設在該第四耦接部241(凸部)內，並經由該第四耦接部241與該第三耦接部231部分重疊處輸出一第三動力至該第三耦接部231，以驅動該第一區塊23相對該第二區塊24左右擺動。具體而言，該第三驅動裝置7包括一馬達71及一轉軸72，該馬達71固定在該第四耦接部241中被密封而防水，並且與該控制器6藉由上述的導線防水方式電連接以受該控制器6控制而運轉。該轉軸72與該馬達71的轉子(圖未示)軸接，且由該第四耦接部241朝該第三耦接部231穿出並穿入該第三耦接部231中，且該軸轉72的一端被一嵌設在該第三耦接部231的一第三凸塊232的固定件73固定在該第三凸塊232，而該第四耦接部241之面向該第三耦接部231的一第四凸塊233的一側面2411則藉由一穿入該第四凸塊233內的支撐桿 2412可轉動地固定在嵌設於該第四凸塊233內的軸承74上，以藉由該支撐桿2412穩定地支撐該第四耦接部並使該第二區塊24能相對該第一區塊23左右擺動樞轉，藉此，當該馬達71透過該轉軸72輸出該第三動力至該第一區塊23時，該第一區塊23與該第二區塊24能穩定地相對左右擺動。同理，相反地，上述的該轉軸72也可由該第四耦接部241穿入該第三耦接部231的第四凸塊233中並固定，且該支撐桿2412則由該第四耦接部241面向該第三耦接部231的該第三凸塊232的一側面穿入該第三凸塊232並藉由設在該第三凸塊232內的軸承與該第三凸塊232樞接。
且同樣地，該第三耦接部231及該第四耦接部241亦會在該轉軸72穿出及穿入處分別設有如圖2所示的圓形孔洞、軸承及油封，使該轉軸72能經過軸承及油封穿出該第四耦接部241並穿入該第三耦接部231而將該馬達71產生的該第三動力傳送至該第一區塊23，並藉由如圖2所示的油封及軸承將該轉軸72密封，以防止水透過該轉軸72滲入該第一區塊23及該第二區塊24的內部。同理，該支撐桿2412也是藉由上述圖2中所示的圓形孔洞、軸承及油封等構件穿設於第四凸塊233中而達到防水的效果。或者，也可將支撐桿2412的軸承直接固定在第四凸塊233的表層，如此即不需使用孔洞及油封等構件進行防水。
藉此，如圖6所示，在該第一驅動裝置3被驅動的同時，該第三驅動裝置7的該馬達71也被控制而連續地反覆(往復)正轉及反轉時，該轉軸72將帶動該第一區塊23相對該第二區塊24左右擺動而於兩者的一延長線L2、L3之間產生一左擺動角度差θ3及一右擺動角度差θ4。藉此，當該機器魚置入水中時，除了該第一本體1與該第二本體2的該第一區塊23相對左右擺動外，該第二本體2的該第一區塊23與該第二區塊24亦相對左右擺動而使該機器魚產生向前游動的動力。
由此可知，若將上述第一驅動裝置3和第三驅動裝置7當做機器魚的一活動關節來看，當要增加(擴充)機器魚的身長(長度)，如圖7所示，只要在該第一本體1和該第一區塊23之間或者該第一區塊23和該第二區塊24之間再耦接一個或一個以上的第三區塊23’以及在新增的第三區塊23’內設置與第三區塊23’數量對應的驅動裝置3’，即能將機器魚適當擴充成為身段扁長或細長的多關節長形(或稱鰻形)機器魚。
此外，如圖8所示，本實施例還包括分散佈設在該第一本體1與該第二本體2上任意位置(例如該第一本體1的前端、上、下及側邊、該第二本體2的第一區塊23和第二區塊24的上、下及側邊等)的複數個障礙物感測器8，各該障礙物感測器8與該控制器6電連接以傳送一感測訊號至該控制器6，該控制器6 根據該等感測訊號判斷某一方位是否出現障礙物以及預估與該障礙物的距離等資訊，並據以產生一第一控制訊號控制該第一驅動裝置3驅動該第一本體1相對該第二本體2左右擺動，並產生一第二控制訊號控制該第二驅動裝置5驅動該重心裝置4的該重物41移動至適當位置，而使該機器魚做出閃避障礙物的動作。當然，當該第二本體2包含上述的該第一區塊23及該第二區塊24時，該控制器6還會產生一第三控制訊號控制該第三驅動裝置7驅動該第一區塊1與該第二區塊24相對左右擺動，以使機器魚整體做出閃避障礙物的動作。且在本實施例中，該障礙物感測器8可以是應用不限於紅外線器、聲納、光波或聲波等方式進行障礙物偵測。
而且，本實施例的該控制器6除了能控制機器魚自動閃避障礙物以及藉由其中的處理器(圖未示)自動執行預設(預載)於其中的程式軟體而自主游動外，該控制器6還能與一外部裝置，例如遙控器或智慧型手機通訊，以接受來自該外部裝置的一控制指令並根據該控制指令控制該第一、第二及第三驅動裝置3、5、7運轉，而驅使位於水下的機器魚做出該控制指令要求的游動動作，例如但不限於前進、左轉、右轉、上浮或下潛等。例如，透過該控制器6適當地控制上述第一及第三驅動裝置3、7，即可使整條機器魚的各個藉由該第一及第三驅動裝置3、7相連接的身體區塊相互進行協調的 運動。例如，該控制器6收到該控制指令後，會據該控制指令計算出每個時刻該第一及第三驅動裝置3、7的該馬達31、71所需要轉動的角度(例如圖6中的左擺動角度差θ1或右擺動角度差θ2、左擺動角度差θ3或右擺動角度差θ4)，並將轉動的角度轉換成該馬達31、71的該轉子的一位置命令後，透過控制訊號導線傳送各該位置命令給各該馬達31、71，各該馬達31、71接收各該位置命令後令轉子轉動到指定位置，即可令機器魚產生該控制指令要求的例如前進、左轉、右轉等游動動作。
此外，如圖9和圖10所示，本實施例還包括設置在機器魚的該第一本體1及/或該第二本體2的可充電電源9，其能被設在機器魚外部的一無線充電裝置100重覆充電。該無線充電裝置100具有一電源供應器101及與該電源供應器101電連接的至少一外部線圈102。該可充電電源9包含一設在該第一本體1或該第二本體2內以提供電力給該控制器6及該等障礙物感測器8的可充電電池91以及與該可充電電池81電連接的內部線圈92。且外部線圈102及內部線圈92的數量是對應的而且可以是一個或多個，並且內部線圈92可以設置在機器魚之易於與外部線圈102對齊並貼近的任意部位。
當機器魚靠近該無線充電裝置100時，如圖9及圖10所示，使該可充電電源9的內部線圈92與該無線充電裝置100的外部線圈102對齊(對準)並貼近，該電源供應器101供應電流給各該外 部線圈102時，就會使該內部線圈92因電磁感應產生相對應的電流並流入該可充電電池91而達到對該可充電電池91充電的目的。此外，為了讓內部線圈92易於與外部線圈102對齊，可以在外部線圈102和內部線圈92周圍相對位置分別固定複數個強力磁鐵(圖未示)，使內部線圈92與外部線圈102相互靠近時，能藉由設於相對位置的強力磁鐵相互吸引而使內部線圈92與外部線圈102自動對齊。
上述對機器魚充電的動作若是在水族缸外部進行，就是離水充電，反之，若是水中充電，則是將上述的外部線圈102及其周圍的強力磁鐵安裝在水族缸的內壁面或外壁面上，藉此，當置入水族缸內的機器魚電力快消耗完時，機器魚內的控制器6會控制機器魚慢遊至設有外部線圈102的位置，並藉由兩者在相對位置設置的強力磁鐵使機器魚的內部線圈92吸附在缸壁上並與外部線圈102對齊以對機器魚進行充電，待充電完畢，機器魚內的控制器6可以藉由控制機器魚擺動身體脫離缸壁上的強力磁鐵，機器魚即可繼續在水族缸裡游動。
另外，如圖1、圖6和圖11所示，本實施例的機器魚上還設有與第二本體2相連接的背鰭部25和腹鰭部26、和第一本體1相連接的胸鰭部15、16以及一外皮17。其中背鰭部25、腹鰭部26、尾鰭部20以及胸鰭部15、16皆由軟性材質，例如但不限於矽膠所製成，並且可以黏貼、內嵌或在相對位置設置磁鐵等方式將背鰭部25、 腹鰭部26、尾鰭部20以及胸鰭部15、16安裝在機器魚上。且尾鰭部20連接在機器魚的第二本體2的最末端(亦即第二本體2之第二區塊24的末端)，藉由第二本體2(或第二區塊24)相對第一本體1左右交互擺動，可帶動軟性之尾鰭部20左右擺動而使機器魚產生前進的動力。背鰭部25連接在該第二本體2的上緣且靠近該第一本體1處，腹鰭部26則設置於該第二本體2的下緣且靠近該第一本體1處，胸鰭部15、16以對稱之方式連接於該第一本體1的兩側面並靠近機器魚的前端位置，三者有助於機器魚游動時維持機器魚之平衡。此外，值得一提的是，該背鰭部25和該腹鰭部26也可設在第一本體1或者分別設在該第一本體1及該第二本體2，且設在該第一本體1及/或該第二本體2的該背鰭部25和該腹鰭部26不以一個為限，也可以有多個，而不以本實施例為限。
該外皮17之材質為彈性布料並可於其表面上印製任意花紋。且該外皮17上至少對應機器魚之背鰭部25、腹鰭部26、尾鰭部20及胸鰭部15、16處設有開口171，以使魚鰭能夠穿過外皮17而安裝在機器魚上，且該外皮17可包覆機器魚之除了魚鰭以外的所有部位，並且能夠進行更換。此外，若該背鰭部25、該腹鰭部26、該尾鰭部20及該胸鰭部15、16是藉由磁鐵固定在機器魚上，該外皮17之對應機器魚之該背鰭部25、該腹鰭部26、該尾鰭部20及該胸鰭部15、16處可以不設開口171。而且，該背鰭部25、該腹鰭部26、 該尾鰭部20及該胸鰭部15、16也可以進行更換。
再者，為了使機器魚能更穩定地游動，上述之該馬達31、71對機器魚身產生的力矩需要被控制在適當的範圍中。以馬達31為例，如圖12所示，該馬達31之轉子軸接的該轉軸32與該第二耦接部22之前端之間的距離是D1，而該第一區塊23之第二耦接部22之前端與第三耦接部231之底端之間的距離是D，且D1/D的值只要介於0.1-0.6之間(即0.1≦D1/D≦0.6)，馬達31所產生的力矩即能使機器魚穩定地游動。
另外，為了使機器魚身在配合軟性尾鰭擺動時，能夠向後方產生穩定推進力，機器魚身的高度與尾鰭的高度之比例需要設計在一適當的範圍中，以達到更佳的游動效果。例如圖13所示，首先，找到從該第一本體1(即頭部)的前端頂點O沿著該第一本體1的上緣往該第二本體2方向移動遇到的一最高點A，以及找到從該第一本體1(即頭部)的前端頂點O沿著該第一本體1的下緣往該第二本體2方向移動遇到的一最低點B，可得到該最高點A及該最低點B之水平切線的距離為h1，並且找到由尾鰭部20的最高處沿著尾鰭上緣往該第一本體1方向移動遇到的第一個低點a，以及由尾鰭最低處沿著尾鰭下緣往該第一本體1方向移動遇到的第一個高點b，可得到a、b點之水平切線的距離為h2，且a、b兩點之水平切線的中線到該最低點B之水平切線的距離為 h3，則h3可以是h1的0.3到0.85倍，而h2可以是h1的0.2到0.75倍。亦即，h1、h2、h3之間的關係可以定義如下：0.3≦h3/h1≦0.85
0.2≦h2/h1≦0.75
再者，為了使機器魚順暢並穩定的行進於水中，機器魚需要有適當的流線設計，使流體經過魚身時，在最低阻力之情況下不失穩定性。因為若機器魚頭部寬度過窄，容易受水流衝擊而偏移軌道，而若機器魚頭部寬度過寬則會造成水流阻力過大。因此，本實施例之機器魚經過實驗後設計出頭部及身體部位具有適當的流線比例，以使機器魚透過尾鰭部的擺動下，能產生穩定且最大的推進力。為此，如圖14所示，以分割線X、Y將機器魚整體分割出一D區塊和一B區塊，以定義機器魚的流線比例，其中該第一本體1(即頭部)的前端頂點O到分割線X處為D區塊，而從分割線X到分割線Y處為B區塊，且分割線X所在位置是從上視角度看機器魚找到的機器魚的最大寬度位置，分割線Y是機器魚的尾鰭部20的前緣邊界。
再參見圖15所示，為機器魚之D區塊的上視圖，其中W0為從上視角度看D區塊找到的最大寬度(也是分割線X的位置)，O為機器魚之頭部前方頂點。且從O到W0之間具有沿三條等分線w1、w2、w3設置的三條寬度線W1、W2、W3，這三 條等分線w1、w2、w3將從頭部前方頂點O到D區塊的最大寬度W0之間的水平距離平均分為四等份，且該三條寬度線W1、W2、W3分別代表D區塊在不同等分線位置的寬度，其中0.4≦W1/W0≦0.9，0.42≦W2/W0≦0.95，0.44≦W3/W0≦1，且W0≧W3>W2>W1。
再參見圖16所示，為機器魚之B區塊的上視圖，其中W0為從上視角度看B區塊找到的最大寬度(也是分割線X的位置)，W7為機器魚之尾鰭部20前緣從上視角度看到的寬度(也是分割線Y的位置)。且從W0到W7之間具有沿三條等分線w4、w5、w6設置的三條寬度線W4、W5、W6，這三個等分線w4、w5、w6將從W0到W7之間的水平距離平均分為四等份，且該三條寬度線W4、W5、W6分別代表D區塊在不同等分線位置的寬度，其中0.5≦W4/W0≦0.98，0.45≦W5/W0≦0.96，0.4≦W6/W0≦0.94，0.35≦W7/W0≦0.92，且W0≧W4>W5>W6>W7。
值得一提的是，如圖17所示，若B區塊上視圖之流線型曲線遇到凹角或切角，則以B區塊整體流線型曲線延伸銜接凹角或切角的兩端將凹角或切角補齊，並以補齊後從上視角看到的寬度為主，例如第五等分線W5代表B區塊在等分線w5位置的寬度。
再者，本實施例的機器魚之魚身長度具有一定的比例，因此為了界定機器魚各部分的長度比例，如圖18所示，本實施例的機器魚整體可以被分割線X、Y分割成D區塊、B區塊以及尾鰭區塊共三個部分。且如同圖14所示，其中從該第一本體1(即頭部)之前端頂點O到分割線X處為D區塊，從分割線X到分割線Y處為B區塊，而接續在B區塊後方的就是尾鰭區塊。其中Z1為從機器魚的頭部前端頂點O到分割線X之長度，Z2為從分割線X到分割線Y之長度，且Z為Z1及Z2之總和，Z3為尾鰭區塊的長度。其中分割線X所在位置是從上視角度看機器魚找到的機器魚的最大寬度位置，分割線Y為該尾鰭部前緣邊界，則機器魚之長度比例定義如下：0.1≦Z1/Z≦0.75
0.05≦Z3/(Z+Z3)≦0.5
此外，配合圖5和圖19所示，為了使機器魚之藉由驅動裝置3、7相樞接的各區塊(即第一本體1、第一區塊23及第二區塊24)在彼此不產生碰撞(不相互干涉)的情況下，能夠進行順暢的轉動，在兩相鄰的區塊之間必須設置適當的圓角、倒角或平面。因此，從圖19所示之A-A剖面線將機器魚橫向剖面的上視圖如圖20所示，且配合圖5和圖16所示可知，圖19所示的A-A剖面線是位於該第一耦接部12的該第一凸塊121與該第二凸塊122之間(即凹槽123)，且 從圖5可以看見為了使相鄰兩個區塊之間相對左右轉動時不會發生碰撞，相鄰兩個區塊之間存在轉動間隙。另外，從圖20所示可見，該第一耦接部12面向該第二耦接部22的邊界或該第三耦接部231面向該第四耦接部241的邊界可形成單角型(例如該第一耦接部12面向該第二耦接部22的邊界，虛線框處)或多角型的倒角(例如該第三耦接部231面向該第四耦接部241的邊界，虛線框處)。而該第二耦接部22面向該第一耦接部12的邊界可形成與該第一耦接部12相配合或互不干涉的倒角(虛線框處)，同樣地，該第四耦接部241面向該第三耦接部231的邊界可形成與該第三耦接部231相配合或互不干涉的倒角(虛線框處)。
或者，如圖21所示，該第一耦接部12面向該第二耦接部22的邊界或該第三耦接部231面向該第四耦接部241的邊界也可形成內凹圓角(虛線框處)，而該第二耦接部22面向該第一耦接部12的邊界可形成與該第一耦接部12相配合的外凸圓角(虛線框處)，同樣地，該第四耦接部241面向該第三耦接部231的邊界可形成與該第三耦接部231相配合的外凸圓角(虛線框處)。
又或者，如圖22所示，該第一耦接部12面向該第二耦接部22的邊界或該第三耦接部231面向該第四耦接部241的邊界也可以是一平面(虛線框處)，而該第二耦接部22面向該第一耦接部12的邊界可形成倒角(虛線框處)或外凸圓角，而該第四耦接部241面向 該第三耦接部231的邊界可形成外凸圓角(虛線框處)或倒角。而且上述的倒角、圓角或平面設計亦適用於圖7所示之擴充後的多關節機器魚。
再參見圖23所示，是從圖19由上往下看機器魚或者從圖19由下往上看機器魚的上視圖或下視圖，且配合圖5所示可以看到為了使兩相鄰區塊(即第一本體1與第一區塊23或第一區塊23與第二區塊24)相對左右轉動時不致發生碰撞，兩區塊之間存在轉動間隙，且如圖23所示可見，該第一耦接部12面向該第二耦接部22的邊界或該第三耦接部231面向該第四耦接部241的邊界可形成圓角(虛線框處)。而該第二耦接部22面向該第一耦接部12的邊界可形成與該第一耦接部12相配合或互不干涉的倒角(虛線框處)，同樣地，該第四耦接部241面向該第三耦接部231的邊界可形成與該第三耦接部231相配合或互不干涉的倒角(虛線框處)。
或者，如圖24所示，該第一耦接部12面向該第二耦接部22的邊界及該第三耦接部231面向該第四耦接部241的邊界是形成外凸圓角(虛線框處)。而該第二耦接部22面向該第一耦接部12的邊界則形成與該第一耦接部12相配合或互不干涉的內凹圓角(虛線框處)，同樣地，該第四耦接部241面向該第三耦接部231的邊界可形成與該第三耦接部231相配合或互不干涉的內凹圓角(虛線框處)。
又或者，如圖25所示，耦接部12面向該第二耦接部22 的邊界及該第三耦接部231面向該第四耦接部241的邊界是外凸圓角(虛線框處)。而該第二耦接部22面向該第一耦接部12的邊界則形成與該第一耦接部12互不干涉的平面(虛線框處)，同樣地，該第四耦接部241面向該第三耦接部231的邊界可形成與該第三耦接部231互不干涉的平面(虛線框處)。值得一提的是，該第一耦接部12面向該第二耦接部22的邊界及該第三耦接部231面向該第四耦接部241的邊界不需皆為倒角或圓角，也可以其中一者為倒角，另一者為圓角；同理，該第二耦接部22面向該第一耦接部12的邊界及該第四耦接部241面向該第三耦接部231的邊界亦不需皆為倒角、圓角或平面，也可以其中一者為倒角，另一者為圓角或平面，或者其中一者為圓角，另一者為倒角或平面，只要該第一耦接部12相對該第二耦接部22左右轉動時兩者不會產生干涉，且該第三耦接部231相對該第四耦接部241左右轉動時兩者不會產生干涉即可。
綜上所述，上述實施例藉由該第一本體1與該第二本體2組成機器魚的外觀架構，並藉由樞設在該第一本體1與該第二本體2之間的該第一驅動裝置3驅動該第一本體1相對該第二本體2左右擺動，以及藉由樞設在該第二本體2之第一區塊23與該第二區塊24之間的該第三驅動裝置7驅動該第一區塊23相對該第二區塊24左右擺動，使機器魚產生前進游動的動力，且藉由該第二驅動裝置5調整該重心裝置4之該重物的位置改變機器魚的重心，使機器魚在 游動過程中因重心改變而產生上浮或下潛的動作，使得由該第一、第二及第三驅動裝置1、5、7所構成的游動機構確實達成其功效與目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1:第一本體
11:一端
12:第一耦接部
121:第一凸塊
122:第二凸塊
123:凹槽
14:軌道
2:第二本體
20:尾鰭部
21:一端
22:第二耦接部
221:凸塊
3:第一驅動裝置
31:伺服馬達
32:轉軸
321:固定件
322:軸承
4:重心裝置
40:螺桿
41:重物
42:軸承
5:第二驅動裝置
6:控制器

Claims (16)

  1. 一種機器魚，包括：一第一本體，其一端形成一第一耦接部；一第二本體，其與該第一本體相對的一端形成一第二耦接部，該第二耦接部與該第一耦接部相配合且兩者部分重疊；一第一驅動裝置，設在該第二耦接部，並經由該第二耦接部與該第一耦接部部分重疊處輸出一第一動力至該第一耦接部，以驅動該第一本體相對該第二本體左右擺動；一重心裝置，設在該第一本體，其中具有一重物，該重物能被驅動而朝接近該第二本體或遠離該第二本體的方向移動而改變該機器魚的重心位置；一第二驅動裝置，設在該第一本體，並與該重心裝置連接，以輸出一第二動力驅動該重物朝接近該第二本體或遠離該第二本體的方向移動；及一控制器，設在該第一本體或該第二本體，並與該第一驅動裝置及該第二驅動裝置電連接，以控制該第一驅動裝置及該第二驅動裝置運作；其中，該第一本體是該機器魚的一前段，該第二本體是該機器魚的一後段並包括前後相耦接且部分重疊的一第一區塊及一第二區塊，該第一區塊與該第一本體相鄰的一端具有該第二耦接部，該第一區塊與該第二區塊相鄰的另一端形成一第三耦接部；該第二區塊與該第一區塊相鄰 的一端形成一與該第三耦接部相匹配且部分重疊的第四耦接部，該第二區塊遠離該第一區塊的一端具有一尾鰭部，且該第二耦接部是一凸部，該第三耦接部是一凹部；該機器魚還包括一與該控制器電連接並設在該第四耦接部的第三驅動裝置，該第三驅動裝置受該控制器控制而經由該第三耦接部與該第四耦接部部分重疊處輸出一第三動力至該第一區塊，以驅動該第一區塊相對該第二區塊左右擺動；該第一驅動裝置包括一設於該第二耦接部內的馬達以及一與該馬達之轉子軸接的轉軸，該轉軸的一端固定在該第一耦接部，該轉軸與該第一區塊的該第二耦接部之前端之間的距離是D1，該第一區塊之第二耦接部之前端與該第一區塊的該第三耦接部之底端之間的距離是D，且0.1≦D1/D≦0.6。
  2. 如請求項1所述的機器魚，其中該第一耦接部是一凹部而具有相對且相間隔的一第凸塊及一第二凸塊，該轉軸的一端固定在該第一凸塊，以輸出該馬達產生的該第一動力至該第一耦接部；該第二耦接部還設有一朝該第二凸塊內延伸並可樞轉地固定在該第二凸塊的支撐桿。
  3. 如請求項1所述的機器魚，其中該重心裝置包括一能被該第二驅動裝置驅動的連動件以及與該連動件連接而能被該連動件帶動的該重物，使得該第二驅動裝置輸出該第二動力驅動該連動件運動時，該連動件將帶動該重物朝接近該第二本體或遠離該第二本體的方向移動。
  4. 如請求項1所述的機器魚，還包括複數個分散佈設在該第一本體與該第二本體上的障礙物感測器，各該障礙物感測器與該控制器電連接以傳送一感測訊號至該控制器，該控制器根據該等感測訊號產生一第一控制訊號控制該第一驅動裝置，使驅動該第一本體相對該第一區塊左右擺動，且該控制器根據該等感測訊號產生一第二控制訊號控制該第二驅動裝置驅動該重心裝置的該重物位移動，並且該控制器根據該等感測訊號產生一第三控制訊號控制該第三驅動裝置，使驅動該第一區塊相對該第二區塊左右擺動，而使該機器魚做出閃避障礙物的動作。
  5. 如請求項1至3其中任一項所述的機器魚，還包括能接受外部的一無線充電裝置充電的一可充電電源，該無線充電裝置具有一電源供應器及與該電源供應器電連接的至少一外部線圈，該可充電電源包含一設在該第一本體或該第二本體內以供應電力的可充電電池以及與該可充電電池電連接的至少一內部線圈，該內部線圈與該外部線圈的數量對應並且可以設置在該機器魚之易於與該外部線圈對齊並貼近的任意部位，使得該機器魚靠近該無線充電裝置時，該內部線圈能與該外部線圈對齊並貼近，且該電源供應器供應電流給該外部線圈時，該內部線圈會因電磁感應產生相對應的電流並流入該可充電電池而對該可充電電池充電。
  6. 如請求項1所述的機器魚，還包括與該第一本體相連接的一背鰭部和一腹鰭部及/或與該第二本體相連接的一背鰭 部和一腹鰭部及與該第一本體相連接的一胸鰭部，以及一外皮；且前述的該尾鰭部、該背鰭部、該腹鰭部以及該胸鰭部皆由軟性材質製成；該外皮為彈性布料材質並可於其表面印製任意花紋；且該外皮至少包覆該機器魚的該第一本體及該第二本體。
  7. 如請求項1所述的機器魚，還包括耦接於該第一本體和該第一區塊之間或者該第一區塊和該第二區塊之間的至少一個第三區塊以及至少一個設置在該第三區塊內的驅動裝置，且該驅動裝置驅動與該第三區塊相耦接的區塊。
  8. 如請求項1所述的機器魚，其中從該第一本體的前端頂點沿著該第一本體的上緣往該第二本體方向移動會遇到一最高點，從該第一本體的前端頂點沿著該第一本體的下緣往該第二本體方向移動會遇到一最低點，且該最高點及該最低點之水平切線的距離為h1，且由該尾鰭部最高處沿著該尾鰭上緣往該第一本體方向移動會遇到第一個低點a，由該尾鰭部最低處沿著該尾鰭下緣往該第一本體方向移動會遇到第一個高點b，且a、b點之水平切線的距離為h2，而a、b兩點之水平切線的中線到該最低點之水平切線的距離為h3，且0.3≦h3/h1≦0.85，0.2≦h2/h1≦0.75。
  9. 如請求項1所述的機器魚，其中該第一本體是該機器魚的一前段，該第二本體是該機器魚的一後段且其末端設有一尾鰭部，且該機器魚是以縱向的分割線X、Y縱向分割出一D區塊和一B區塊，其中該第一本體的前端頂點到該分割線X處為該D區塊，而從該分割線X到該分割線Y處為該B 區塊，其中該分割線X所在位置是從上視角度看機器魚找到的機器魚的最大寬度位置，該分割線Y為該尾鰭前緣邊界；而從上視角度看該D區塊找到的最大寬度為W0，且從該第一本體的前端頂點到W0之間具有沿三條等分線置的三條寬度線W1、W2、W3，該三條等分線將從該第一本體的前方頂點到D區塊的最大寬度W0之間的水平距離平均分為四等份，且該三條寬度線W1、W2、W3分別代表D區塊在不同等分線位置的寬度，其中0.4≦W1/W0≦0.9，0.42≦W2/W0≦0.95，0.44≦W3/W0≦1，且W0≧W3>W2>W1；從上視角度看該B區塊找到的最大寬度為W0，該機器魚的該尾鰭前緣從上視角度看到的寬度為W7，且在W0到W7之間具有沿三條等分線設置的三條寬度線W4、W5、W6，這三條等分線將從W0到W7之間的水平距離平均分為四等份，且該三條寬度線W4、W5、W6分別代表D區塊在不同等分線位置的寬度，且0.5≦W4/W0≦0.98，0.45≦W5/W0≦0.96，0.4≦W6/W0≦0.94，0.35≦W7/W0≦0.92，且W0≧W4>W5>W6>W7。
  10. 如請求項1所述的機器魚，其中該第一本體是該機器魚的一前段，該第二本體是該機器魚的一後段且其最末端設有一尾鰭，且該機器魚是以縱向的分割線X、Y縱向分割成一D區塊、一B區塊及一尾鰭區塊；其中該第一本體1之前端頂點到該分割線X處為該D區塊，從該分割線X到該分割線Y處為該B區塊，而接續在B區塊之後的就是該尾鰭區塊， 且該分割線X所在位置是從上視角度看機器魚找到的機器魚的最大寬度位置，該分割線Y為該尾鰭前緣邊界，且該第一本體的前端頂點到該分割線X之長度為Z1，該分割線X到該分割線Y之長度為Z2，而Z為Z1和Z2之總和，Z3為該尾鰭區塊的長度，且0.1≦Z1/Z≦0.75；0.05≦Z3/(Z+Z3)≦0.5。
  11. 如請求項2所述的機器魚，其中該機器魚被沿位於該第一耦接部的該第一凸塊與該第二凸塊之間的一橫向剖面線剖面可看見該第一耦接部面向該第二耦接部的邊界形成單角型或多角型的倒角，且該第二耦接部面向該第一耦接部的邊界形成與該第一耦接部相配合或互不干涉的倒角；且由上往下看或由下往上看該機器魚可看見該第一耦接部面向該第二耦接部的邊界形成圓角，且該第二耦接部面向該第一耦接部的邊界形成與該第一耦接部相配合或互不干涉的倒角、圓角或平面。
  12. 如請求項2所述的機器魚，其中該機器魚被沿位於該第一耦接部的該第一凸塊與該第二凸塊之間的一橫向剖面線剖面可看見該第一耦接部面向該第二耦接部的邊界形成圓角，且該第二耦接部面向該第一耦接部的邊界形成與該第一耦接部相配合的圓角；且由上往下看或由下往上看該機器魚可看見該第一耦接部面向該第二耦接部的邊界形成圓角，且該第二耦接部面向該第一耦接部的邊界形成與該第一耦接部相配合或互不干涉的倒角、圓角或平面。
  13. 如請求項2所述的機器魚，其中該機器魚被沿位於該第一耦接部的該第一凸塊與該第二凸塊之間的一橫向剖面線剖面可看見該第一耦接部面向該第二耦接部的邊界是一平面，且該第二耦接部面向該第一耦接部的邊界形成與該第一耦接部相配合或不相互干涉的倒角或圓角；且由上往下看或由下往上看該機器魚可看見該第一耦接部面向該第二耦接部的邊界形成圓角，且該第二耦接部面向該第一耦接部的邊界形成與該第一耦接部相配合或互不干涉的倒角、圓角或平面。
  14. 如請求項2所述的機器魚，其中該機器魚被沿位於該第一耦接部的該第一凸塊與該第二凸塊之間的一橫向剖面線剖面可看見該第三耦接部面向該第四耦接部的邊界形成單角型或多角型的倒角，且該第四耦接部面向該第三耦接部的邊界形成與該第一耦接部相配合或互不干涉的倒角；且由上往下看或由下往上看該機器魚可看見該第三耦接部面向該第四耦接部的邊界形成圓角，且該第四耦接部面向該第三耦接部的邊界形成與該第四耦接部相配合或互不干涉的倒角、圓角或平面。
  15. 如請求項2所述的機器魚，其中該機器魚被沿位於該第一耦接部的該第一凸塊與該第二凸塊之間的一橫向剖面線剖面可看見該第三耦接部面向該第四耦接部的邊界形成圓角，且該第四耦接部面向該第三耦接部的邊界形成與該第三耦接部相配合的圓角；且由上往下看或由下往上看該機器魚可看見該第三耦接部面向該第四耦接部的邊界形 成圓角，且該第四耦接部面向該第三耦接部的邊界形成與該第四耦接部相配合或互不干涉的倒角、圓角或平面。
  16. 如請求項2所述的機器魚，其中該機器魚被沿位於該第一耦接部的該第一凸塊與該第二凸塊之間的一橫向剖面線剖面可看見該第三耦接部面向該第四耦接部的邊界形成一平面，且該第四耦接部面向該第三耦接部的邊界形成與該第三耦接部不相互干涉的倒角或圓角；且由上往下看或由下往上看該機器魚可看見該第三耦接部面向該第四耦接部的邊界形成圓角，且該第四耦接部面向該第三耦接部的邊界形成與該第四耦接部相配合或互不干涉的倒角、圓角或平面。
TW109107313A 2020-03-05 2020-03-05 機器魚 TWI711516B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109107313A TWI711516B (zh) 2020-03-05 2020-03-05 機器魚
US17/029,547 US11192619B2 (en) 2020-03-05 2020-09-23 Robotic fish

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109107313A TWI711516B (zh) 2020-03-05 2020-03-05 機器魚

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI711516B true TWI711516B (zh) 2020-12-01
TW202134022A TW202134022A (zh) 2021-09-16

Family

ID=74669793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109107313A TWI711516B (zh) 2020-03-05 2020-03-05 機器魚

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11192619B2 (zh)
TW (1) TWI711516B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116853465A (zh) * 2023-08-24 2023-10-10 先锋导电材料工业（苏州）有限公司 一种机器鱼

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112917493B (zh) * 2021-01-29 2022-10-18 电子科技大学 一种仿鱼类水下机器人
CN114394219A (zh) * 2022-01-14 2022-04-26 中国科学院深圳先进技术研究院 基于头部及多鱼鳍协同运动的智能仿生机器鱼
WO2023154230A1 (en) * 2022-02-09 2023-08-17 University Of Houston System Robotic fish enabled carbon dioxide leak detection for offshore carbon dioxide sequestration monitoring
CN117850245B (zh) * 2024-03-07 2024-04-30 清华大学深圳国际研究生院 一种软体机器鱼及其控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWM390808U (en) * 2010-01-21 2010-10-21 yong-lian Wang Bionic fish body structure
CN106005336A (zh) * 2016-07-11 2016-10-12 大连海事大学 仿生机器鱼
CN206867707U (zh) * 2017-07-03 2018-01-12 山东建筑大学 一种仿生机器鱼
CN108438182A (zh) * 2018-02-26 2018-08-24 南京航空航天大学 可变体积仿生鱼主体结构及仿生鱼与运动调控方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8626817D0 (en) * 1986-11-10 1986-12-10 Duncan Products Ltd Aquatic toys
CN102267552A (zh) * 2011-07-11 2011-12-07 卢小平 一种仿生鱼的驱动与控制方法及仿生鱼
US9090320B2 (en) * 2012-10-19 2015-07-28 Boston Engineering Corporation Aquatic vehicle
KR101744642B1 (ko) * 2015-06-09 2017-06-09 (주)아이로 물고기 로봇
US9937986B1 (en) 2016-11-10 2018-04-10 AIRO Inc. Multi-joint fish robot capable of rapid acceleration propulsion
US11110364B2 (en) * 2018-07-30 2021-09-07 Buzzbrained LLC Motorized aquatic toy with articulated tail
KR102018677B1 (ko) 2019-04-26 2019-09-05 (주)아이로 물고기 로봇

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWM390808U (en) * 2010-01-21 2010-10-21 yong-lian Wang Bionic fish body structure
CN106005336A (zh) * 2016-07-11 2016-10-12 大连海事大学 仿生机器鱼
CN206867707U (zh) * 2017-07-03 2018-01-12 山东建筑大学 一种仿生机器鱼
CN108438182A (zh) * 2018-02-26 2018-08-24 南京航空航天大学 可变体积仿生鱼主体结构及仿生鱼与运动调控方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116853465A (zh) * 2023-08-24 2023-10-10 先锋导电材料工业（苏州）有限公司 一种机器鱼
CN116853465B (zh) * 2023-08-24 2023-12-22 先锋导电材料工业（苏州）有限公司 一种机器鱼

Also Published As

Publication number Publication date
TW202134022A (zh) 2021-09-16
US11192619B2 (en) 2021-12-07
US20210276678A1 (en) 2021-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI711516B (zh) 機器魚
KR101744642B1 (ko) 물고기 로봇
CN111422334A (zh) 一种仿生波动鳍推进的水下多用途机器人
CN104015904B (zh) 多组合推进式柔性仿生机器鱼
JP2018075702A (ja) 急加速推進が可能な多関節魚ロボット
Yu et al. A framework for biomimetic robot fish's design and its realization
CN100491197C (zh) 双体机器鱼
Chen et al. Bioinspired closed-loop CPG-based control of a robot fish for obstacle avoidance and direction tracking
CN110228575B (zh) 一种水下仿生引导机器鱼及引导鱼类运动方法
KR101222135B1 (ko) 물고기 유영 방식을 이용하는 수중 로봇의 옆 지느러미 장치
CN110920334B (zh) 足桨－翼混合驱动式水陆两栖作业仿生机器人及运动方法
Corke et al. Construction and modelling of a carangiform robotic fish
CN112093018A (zh) 仿生蝠鲼机器人
CN109115979A (zh) 便携式多功能立体水质探测装置
CN110562419A (zh) 一种基于视觉的多鳍协作驱动机器鱼
CN209043886U (zh) 一种便携式多功能立体水质探测装置
CN107161305A (zh) 一种三自由度仿鲹科自主机器鱼
Sun et al. A miniature robotic turtle with target tracking and wireless charging systems based on IPMCs
CN111846165A (zh) 一种串联式柔性驱动的仿生机器鱼
Yang et al. Design and implementation of a robotic shark with a novel embedded vision system
KR102087718B1 (ko) 로봇 물고기
CN212738470U (zh) 一种串联式柔性驱动的仿生机器鱼
CN114537629B (zh) 基于复合连杆机构的尾鳍推进自主游动仿生机器鱼
CN104875868A (zh) 一种基于双斜面偏转关节的机器鱼
CN210734464U (zh) 一种基于视觉的多鳍协作驱动机器鱼