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一种基于混联气动肌肉的仿生鱼系统技术方案

技术编号:18669073 阅读:27 留言:0更新日期:2018-08-14 20:51
本发明专利技术公开一种基于混联气动肌肉的仿生鱼系统,以气动肌肉模拟鱼的肌肉驱动多关节鱼的运动,具有完全模拟鱼运动的功能。所述的仿生鱼包括鱼头、气动肌肉连接板、尾鳍、脊柱、单关节气动肌肉、两关节气动肌肉、三关节气动肌肉···n‑1关节气动肌肉组成。鱼头与脊柱、气动肌肉连接板与脊柱之间可转动连接,气动肌肉两端分别与气动肌肉连接板可转动连接,单关节气动肌肉、两关节气动肌肉、三关节气动肌肉···n‑1关节气动肌肉分别同时连接单个关节、两个关节、三个关节···n‑1个关节,根据实际需要控制对各气动肌肉充放气,实现鱼不同速度的游动。本发明专利技术专利以气动肌肉驱动,具有结构紧凑、清洁、防爆性能好的特点,可用于水下和水面作业、教学演示、科学研究。

A bionic fish system based on hybrid pneumatic muscles

The invention discloses a bionic fish system based on a hybrid pneumatic muscle, in which the pneumatic muscle simulates the muscle of a fish to drive the motion of a multi-joint fish, and has the function of completely simulating the motion of a fish. The bionic fish comprises a fish head, a pneumatic muscle connecting plate, a caudal fin, a spine, a single joint pneumatic muscle, two joint pneumatic muscles and three joint pneumatic muscles. The fish head is rotatably connected with the spine, the pneumatic muscle connecting plate with the spine, and the pneumatic muscle connecting plate with the pneumatic muscle connecting plate at both ends of the pneumatic muscle can be rotatably connected. The pneumatic muscle of the single joint, the pneumatic muscle of the two joints and the pneumatic muscle of the three joints are simultaneously connected with the single joint, the two joints and the three joints respectively. _n_1 joint, according to the actual needs of the control of pneumatic muscles to fill and deflate, to achieve fish swimming at different speeds. The patent of the invention is driven by pneumatic muscles and has the characteristics of compact structure, clean and good explosion-proof performance, and can be used for underwater and surface work, teaching demonstration and scientific research.

【技术实现步骤摘要】
一种基于混联气动肌肉的仿生鱼系统
本专利技术属于仿生机器人
,具体涉及一种基于混联气动肌肉的仿生鱼系统。
技术介绍
鱼在水中游动,主要由肌肉驱动鱼脊柱带动尾部的摆动完成的,为了解鱼游动中的影响因素和肌肉在鱼游动中的作用,中国专利201610718523.9、201610717838.1采用偏心轮与杆机构设计仿生鱼,中国专利201410358254.0、201610682541.6、201710232618.4、201611224006.2则采用电机串联驱动放生鱼,以上均为刚性元件组成的元件,不具备柔顺性。气动肌肉具有很好的柔顺性,中国专利201610398696.7采用多根气动肌肉并联组成并联机构作为放生鱼的单关节,之后串联多个气动肌肉并联的关节,并不能模拟鱼类实际的肌肉分布,中国专利20171035116.X采用气动肌肉驱动绳索设计仿生鱼,仅模拟了尾部肌肉的分布情况,各关节刚度一致不能随机调节各关节的刚度,并且其运动空间受到气动肌肉实际收缩量的限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有的技术缺陷,提供了一种基于混联气动肌肉的仿生鱼系统,本专利技术结构紧凑,干净、防爆等。为了实现上述目的,本专利技术采取的技术方案是:一种基于混联气动肌肉的仿生鱼系统,它包括鱼头、尾鳍以及连接在所述的鱼头和尾鳍之间的n个单关节气动肌肉层和n个脊柱,n≥4,相邻的气动肌肉层之间通过气动肌肉连接板连接,其中,鱼头、第一个单关节气动肌肉层中的气动肌肉和脊柱一、第一层气动肌肉连接板、第二个单关节气动肌肉层中的气动肌肉和脊柱二、第二层气动肌肉连接板、···、第n个单关节气动肌肉层中的气动肌肉和脊柱n、第n层气动肌肉连接板依次可转动连接,第n层气动肌肉连接板与尾鳍固定连接,所述的脊柱布置在所述的单关节气动肌肉层的中间位置,所述的气动肌肉层中的气动肌肉沿鱼的长度方向为左右对称布置;所述的仿生鱼系统还包括:可转动连接在所述的鱼头1和第二层气动肌肉连接板之间、第一层气动肌肉连接板和第三层气动肌肉连接板、第二层气动肌肉连接板与第四次肌肉连接板之间···第n-2层气动肌肉连接板与第n层气动肌肉连接板之间的两关节气动肌肉层;可转动连接在所述的鱼头和第三层气动肌肉连接板之间、第一层气动肌肉连接板和第四层气动肌肉连接板之间、···、第n-3层气动肌肉连接板与第n层气动肌肉连接板之间的三关节气动肌肉层;以此类推,可转动连接在所述的鱼头和第n-1层气动肌肉连接板之间的n-1关节气动肌肉层;且所述的两关节气动肌肉层、三关节气动肌肉层,···,n-1关节气动肌肉层中的气动肌肉沿鱼的长度方向为左右对称布置。进一步地,每个单关节气动肌肉层中的气动肌肉的数目不少于8个。进一步地,所述的鱼头、尾鳍和气动肌肉连接板采用塑料制成。进一步地,所述的气动肌肉采用多根并联乳胶管代替。进一步地,所述的气动肌肉的内部注入水或油。本专利技术的有益效果是:1.本专利技术利用多根单关节气动肌肉,两关节气动肌肉、三关节气动肌肉···n关节气动肌肉驱动关节,可以实现关节同时由多个关节的气动肌肉驱动;2.本专利技术利用气动肌肉驱动具有较大的功率/质量比、较好的柔顺性、结构紧凑等优点;3.本专利技术可以同时实现单关节气动肌肉、两关节气动肌肉、三关节气动肌肉···n-1关节气动肌肉驱动关节多种运动模式的自由切换,可以形象地模拟鱼在不同游动模式的各种动作,有助于了解鱼结构和每根肌肉在鱼游动中的作用。附图说明图1是仿生鱼总体机械结构图;图2是仿生鱼单关节气动肌肉机械结构图;图3是仿生鱼两关节气动肌肉机械结构图;图4是仿生鱼三关节气动肌肉机械结构图;图中:鱼头1、第一层气动肌肉连接板2、第二层气动肌肉连接板3、第三层气动肌肉连接板4、第四层气动肌肉连接板5、尾鳍6、脊柱一7、脊柱二8、脊柱三9、脊柱四10、第一层气动肌肉一11、第一层气动肌肉二12、第一层气动肌肉三13、第一层气动肌肉四14、第二层气动肌肉一15、第二层气动肌肉二16、第二层气动肌肉三17、第二层气动肌肉四18、第三层气动肌肉一19、第三层气动肌肉二20、第三层气动肌肉三21、第三层气动肌肉四22、第四层气动肌肉一23、第四层气动肌肉二24、第四层气动肌肉三25、第四层气动肌肉四26、第一层气动肌肉五27、第一层气动肌肉六28、第一层气动肌肉七29、第一层气动肌肉八30、第二层气动肌肉五31、第二层气动肌肉六32、第二层气动肌肉七33、第二层气动肌肉八34、第三层气动肌肉五35、第三层气动肌肉六36、第三层气动肌肉七37、第三层气动肌肉八38、第四层气动肌肉五39、第四层气动肌肉六40、第四层气动肌肉七41、第四层气动肌肉八42、两关节气动肌肉一43、两关节气动肌肉二44、两关节气动肌肉三45、两关节气动肌肉四46、两关节气动肌肉五47、两关节气动肌肉六48、两关节气动肌肉七49、两关节气动肌肉八50、两关节气动肌肉九51、两关节气动肌肉十52、两关节气动肌肉十一53、两关节气动肌肉十二54、三关节气动肌肉一55、三关节气动肌肉二56、三关节气动肌肉三57、三关节气动肌肉四58、三关节气动肌肉五59、三关节气动肌肉六60、三关节气动肌肉七61、三关节气动肌肉八62。具体实施方式下面根据附图和优选实施例详细描述本专利技术,本专利技术的目的和效果将变得更加明白,以下结合附图和实施例,对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。以n=4为例,具体如图1-4所示,本专利技术的一种基于混联气动肌肉的仿生鱼系统包括:鱼头1、第一层气动肌肉连接板2、第二层气动肌肉连接板3、第三层气动肌肉连接板4、第四层气动肌肉连接板5、尾鳍6、脊柱一7、脊柱二8、脊柱三9、脊柱四10、第一层气动肌肉一11、第一层气动肌肉二12、第一层气动肌肉三13、第一层气动肌肉四14、第二层气动肌肉一15、第二层气动肌肉二16、第二层气动肌肉三17、第二层气动肌肉四18、第三层气动肌肉一19、第三层气动肌肉二20、第三层气动肌肉三21、第三层气动肌肉四22、第四层气动肌肉一23、第四层气动肌肉二24、第四层气动肌肉三25、第四层气动肌肉四26、第一层气动肌肉五27、第一层气动肌肉六28、第一层气动肌肉七29、第一层气动肌肉八30、第二层气动肌肉五31、第二层气动肌肉六32、第二层气动肌肉七33、第二层气动肌肉八34、第三层气动肌肉五35、第三层气动肌肉六36、第三层气动肌肉七37、第三层气动肌肉八38、第四层气动肌肉五39、第四层气动肌肉六40、第四层气动肌肉七41、第四层气动肌肉八42、两关节气动肌肉一43、两关节气动肌肉二44、两关节气动肌肉三45、两关节气动肌肉四46、两关节气动肌肉五47、两关节气动肌肉六48、两关节气动肌肉七49、两关节气动肌肉八50、两关节气动肌肉九51、两关节气动肌肉十52、两关节气动肌肉十一53、两关节气动肌肉十二54、三关节气动肌肉一55、三关节气动肌肉二56、三关节气动肌肉三57、三关节气动肌肉四58、三关节气动肌肉五59、三关节气动肌肉六60、三关节气动肌肉七61、三关节气动肌肉八62。其中,鱼头1与脊柱一7的一端之间可转动连接,第一层气动肌肉连接板2两端分别与脊柱一7的另一端、脊柱二8的一端可转动连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于混联气动肌肉的仿生鱼系统,其特征在于,它包括鱼头(1)、尾鳍(6)以及连接在所述的鱼头(1)和尾鳍(6)之间的n个单关节气动肌肉层和n个脊柱,n≥4,相邻的气动肌肉层之间通过气动肌肉连接板连接,其中,鱼头(1)、第一个单关节气动肌肉层中的气动肌肉和脊柱一(7)、第一层气动肌肉连接板(2)、第二个单关节气动肌肉层中的气动肌肉和脊柱二(8)、第二层气动肌肉连接板(3)、···、第n个单关节气动肌肉层中的气动肌肉和脊柱n、第n层气动肌肉连接板依次可转动连接,第n层气动肌肉连接板与尾鳍(6)固定连接,所述的脊柱布置在所述的单关节气动肌肉层的中间位置,所述的气动肌肉层中的气动肌肉沿鱼的长度方向为左右对称布置;所述的仿生鱼系统还包括:可转动连接在所述的鱼头(1)和第二层气动肌肉连接板之间、第一层气动肌肉连接板(2)和第三层气动肌肉连接板(2)、第二层气动肌肉连接板与第四次肌肉连接板之间···第n‑2层气动肌肉连接板与第n层气动肌肉连接板之间的两关节气动肌肉层;可转动连接在所述的鱼头(1)和第三层气动肌肉连接板之间、第一层气动肌肉连接板(2)和第四层气动肌肉连接板之间、···、第n‑3层气动肌肉连接板与第n层气动肌肉连接板之间的三关节气动肌肉层;以此类推,可转动连接在所述的鱼头(1)和第n‑1层气动肌肉连接板之间的n‑1关节气动肌肉层;且所述的两关节气动肌肉层、三关节气动肌肉层,···,n‑1关节气动肌肉层中的气动肌肉沿鱼的长度方向为左右对称布置。...

【技术特征摘要】
1.一种基于混联气动肌肉的仿生鱼系统,其特征在于,它包括鱼头(1)、尾鳍(6)以及连接在所述的鱼头(1)和尾鳍(6)之间的n个单关节气动肌肉层和n个脊柱,n≥4,相邻的气动肌肉层之间通过气动肌肉连接板连接,其中,鱼头(1)、第一个单关节气动肌肉层中的气动肌肉和脊柱一(7)、第一层气动肌肉连接板(2)、第二个单关节气动肌肉层中的气动肌肉和脊柱二(8)、第二层气动肌肉连接板(3)、···、第n个单关节气动肌肉层中的气动肌肉和脊柱n、第n层气动肌肉连接板依次可转动连接,第n层气动肌肉连接板与尾鳍(6)固定连接,所述的脊柱布置在所述的单关节气动肌肉层的中间位置,所述的气动肌肉层中的气动肌肉沿鱼的长度方向为左右对称布置;所述的仿生鱼系统还包括:可转动连接在所述的鱼头(1)和第二层气动肌肉连接板之间、第一层气动肌肉连接板(2)和第三层气动肌肉连接板(2)、第二层气动肌肉连接板与第四次肌肉连接板之间···第n-2层气动肌肉连接板与第n层气动肌肉连接板之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员:姜飞龙朱荷蕾殷小亮宋玉来钱承刘睿莹杨立娜张海军朱海滨
申请(专利权)人:嘉兴学院
类型:发明
国别省市:浙江,33

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