本发明专利技术提供的是一种双体机器鱼。它包括机器鱼的鱼头部分，在鱼头部分后面安装有两套尾部摆动驱动机构，两套尾部摆动驱动机构并排与鱼头相连。与单尾鳍推进的机器鱼相比，双体仿生机器鱼即利用并发挥了仿鱼推进的优点，又克服了单尾推进模式存在的艏摇问题，保证了仿生机器鱼航行的稳定性，从而降低了机器鱼的航行阻力，提高了尾部仿生推进器的效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种机器人，特别涉及一种无艏摇运动的仿生鱼机器人。(二)
技术介绍
人类有关鱼类游动机理的现代研究最早是从二十世纪三十年代开始的。但从 公开的文献表明，有关这方面的研究取得迅速进展是在过去的十五年，有关仿鱼 推进机理的大量研究则幵始于九十年代中、后期。Lighthill首先对水中动物的游 动方式进行了分类和力学分析。根据鱼类推进运动的特征，水下推进器可划分为 两种基本模式一类是曲伸式(anguilliform)，如八目鳗等；另 一类是摆尾式 (carangiform)，如海豚和金枪鱼等。曲伸式(anguilliform)特点就是整个身体(或几 乎整个身体)都参与了大振幅的波动，由于在整个身体长度上至少提供了一个完 整的波长，所以使横向力相抵消，使横向的运动趋势减低到最小，很多采用曲伸 式游动的鱼类通过改变波的方向能实现与向前运动一样的向后运动。曲伸式的推 进效率主要与波的传播速度有关，波的传播速度越大，推进效率就越高，与摆尾 式相比而言，身体波动式推进效率较低，主要适用于狭缝中的穿行。摆尾式 (czrangiform)游动的特点是躯体前部几乎不动，仅仅摆动躯体的尾部和一个大展 弦比的尾鳍来获得推力和机动控制力。海洋中游动速度最快的鱼类都采用摆尾 式，在运动过程中尾鳍摆动，而身体仅有小的摆动或波动，甚至保持很大的刚性。 其推进效率主要与下列参数有关l)尾鳍的展弦比；2)尾鳍的后掠角和前端的 曲率；3)尾鳍的刚度；4)尾鳍的形状；5)尾鳍的摆动规律。尾鳍摆动式推进具有很高的效率，适于长时间、长距离的游动，另外，还有一些鱼类通过这种游动方式的阻力很小、效率很高，特别适用于AUV和UUV的推进和机动控制。日本东海大学N. Kat等人研究了黑妒鱼的胸鳍运动原理，初步分析了胸鳍 动作状态与游动姿态的关系。N.Kat。从水下运动装置的机动性能出发主要分析 了在水平面以及垂直面上的盘旋以及转向运动与鱼的胸鳍摆动之间的关系，并研 制了试验样机，该样机可以用PC机来控制以实现类似于鱼类的运动。日本东芝 公司的研究人员研制了无线控制的能象真鱼一样游动的仿鱼机器人，该仿鱼机器人长约60cm，重约6磅，该仿鱼机器人通过一台台式计算机控制它的一个尾鳍、 两个胸鳍的运动，由于没有必要完全精确的复制海洋鱼类的驱动方式，所以采用 弹性振动鳍制作了试验样机。日本东京工业大学研制了一艘1. 75米海豚型潜器 的自航试验模型，其尾部共有两个节点，第一个节点由发动机驱动，第二个节点 以弹簧联结。日本国家海洋研究院(NMRI)也研制了 UPF-2001等仿鱼机器人。在国内，北航机器人研究所、哈尔滨工程大学、中国科学院自动化所、哈尔 滨工业大学、中国科技大学、沈阳自动化研究所等单位开展了鱼类游动机理及水 下机器人仿鱼推进理论研究工作。机器鱼游动过程中，由尾鳍拍动产生侧向力导致的机器鱼的艏摇能够影响航 行器的推进效率。这种不利影响表现在两个方面首先，没有柔性机制的鱼体在 艏摇的情况下增大了迎角，从而产生很大的阻力；其次，目前尾鳍的运动规律是 以鱼体为参照系计算得到，并没有考虑鱼体晃动对于尾鳍运动状态的影响。 Triantafylloul总结大量前人工作后指出，尾鳍高效推进游动有三个条件，其中之 一就是尾鳍的攻角应在一定角度范围之内。而艏摇的存在，会使尾鳍攻角脱离设 定的最佳范围，从而降低推进效率。目前国内外对机器鱼己经开展了大量的研究。 理论工作方面，吴耀祖提出了非定常二维波动板理论，童秉纲、庄礼贤和程建宇 建立了一种半解析、半数值的三维波动板理论，给出了定量的三维非定常理论描 述；在模型试验方面，Cheng等研究了有限展弦比机翼的运动。但是，上述工作 在艏摇对机器鱼稳定性影响方面做的针对性的研究很少，暂时还没有这方面比较 成熟的研究结果，在解决机器鱼游动中艏摇的问题上也没有很好的解决方案。此前，本专利技术的申请人曾经提出了申请号为200710072128.9，名称为一 种多关节波动推进鱼形机器人的专利技术专利申请。它包括多关节尾部摆动驱动机 构、胸鳍同步转动机构、驱动控制电路以及配重、形状支撑和密封部分，多关节 尾部摆动驱动机构包括驱动电机、多级四连杆传动机构和尾鳍，驱动电机连接多 级传动机构，多级四连杆传动机构连接尾鳍，胸鳍同步转动机构包括支撑固定部 件、安装在支撑固定部件上的驱动电机、左右两个胸鳍和传动杆，驱动电机连接 传动杆，传动杆连接两个胸鳍，驱动控制电路包括安装在机器人内的红外遥感控 制部分和下位机电路，红外遥感控制部分通过信号传输接口连接下位机电路。这 种结构的机器人虽然能在水下自由游动、具有上浮和下潜功能、远程遥控、能够 在复杂水流环境下急加速运动等优点。但是仍无法解决机器鱼游动中的艏摇问 题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能在机械结构上解决仿生机器鱼艏向摇摆的问 题的双体机器鱼。本专利技术的目的是这样实现的它包括机器鱼的鱼头部分，在鱼头部分后面安 装有两套尾部摆动驱动机构，两套尾部摆动驱动机构并排与鱼头相连。 本专利技术还可以包括这样一些结构特征1、 所述的尾部摆动驱动机构由一级四连杆机构和尾部连杆组成，其构成包括杆2、 L形连杆4、杆6、杆8;杆8的两端分别与杆2、 L形连杆4的一端通 过转轴l、转轴7铰接，且其铰接点处与鱼头部分连接；杆6的另一端通过转轴 3与L形连杆4的一端铰接；L形连杆4的转折点处通过转轴5与杆2的另一端 铰接。2、 所述的尾部摆动驱动机构由两级连杆机构关节和尾部关节组成；其组成 包括两个驱动电机11、 33，由杆9和杆10、杆32和杆31组成的两个曲柄遥杆 组件，滑槽12，两个滑杆13、 30，由L形杆17、杆[29组成的一级推进关节， 由L形杆22、杆24、杆26、杆28组成的二级推进关节，由L形杆20、杆19、 杆18、杆16、杆15、杆14组成的三级推进关节。3、 所述的尾部摆动驱动机构由两级连杆机构关节和尾部关节组成，其驱动 电机为一个双输出轴驱动电机。本专利技术是根据已有的鱼类仿生学理论，设计出由直流电机灵活驱动的双体 机器鱼多关节波动推进尾部，开发出无艏向摇摆的双体仿生机器鱼。本专利技术特别 是针对目前单尾推进仿生机器鱼游动中产生艏向摆动而使尾部推进效率大大降 低的问题，提出双体仿生机器鱼设计方案，解决机器鱼艏向摆动的问题。双体机 器鱼特征是由两条机器鱼尾部推进，机器鱼前端不动部位(鱼头)相互固联(也 可以釆用一个鱼头两条尾巴推进的方式，原理相同)，简单的说就是将两条单尾 推进机器鱼的前端(鱼头)相互固联，使其成为一体，后面两条多关节机器鱼尾 部对称摆动推进。双体机器鱼减摇原理是利用鱼的两条多关节尾部摆动过程中对 应关节产生大小相等、方向相反的横向作用力相互抵消原理使机器鱼整体始终处 在横向受力平衡的状态，从而从机械本体上解决了单尾仿生机器鱼游动中艏向摇 摆的问题。本装置的专利技术可以为研究鱼类运动的水动力学、游动机理、运动控制 方法提供实验本体，为制造效率高、机动性好、噪音低、对环境扰动小的水下运 输设备提供基本的实验平台，双体的设计思想对提高机器鱼尾部的推进效率和提 高机器鱼游动速度有重要的意义。双体仿生机器鱼与单尾鳍机器鱼相比之优势一般来说，利用单尾鳍推进的机器鱼存在如下问题1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种双体机器鱼，它包括机器鱼的鱼头部分，其特征是：在鱼头部分后面安装有两套尾部摆动驱动机构，两套尾部摆动驱动机构并排与鱼头相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：季宝锋，孙艳杰，陈东良，贾守波，刘增文，王立权，常媛媛，张永锐，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]
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