仿生机器鱼及鱼嘴张合控制方法技术

本发明专利技术公开了一种仿生机器鱼，包括上颌、下颌、张合机构及控制系统，上颌通过张合机构与下颌连接，并且张合机构用于驱动下颌相对于上颌做张合运动，控制系统包括与张合机构电性连接的微处理器及与微处理器连接的无线信号接收器，无线信号接收器用于接收无线遥控信号并将无线遥控信号传送至微处理器，微处理器根据无线遥控信号判断无线遥控信号所代表的运动模式，当微处理器判断出无线遥控信号代表的运动模式为鱼嘴张合运动时，微处理器控制张合机构驱动下颌相对于上颌进行张合运动。本发明专利技术的仿生机器鱼，其鱼嘴张合通过张合机构控制，结构简单，且具有逼真的仿生效果。本发明专利技术还提供一种仿生机器鱼的鱼嘴张合控制方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于仿生机器人
，具体涉及一种仿生机器鱼及鱼嘴张合控制方法。
技术介绍
20世纪90年代以前对于鱼类仿生学的研究主要集中于理论方面，随着鱼类推进机理研究的深入，机器人技术、仿生学、电子技术、材料科学和控制技术的新发展，模拟鱼类游动机理的新型水下机器人——仿生机器鱼受到了国内外的广泛关注。美国麻绳理工学院根据提出的鱼尾推进的“射流推进理论”，研制出长1.2米的仿生金枪鱼和长0.8米的仿生梭鱼。美国东北大学海洋科学中心利用形状记忆合金和连杆机构开发了波动推进的机器鳗鱼。美国新墨西哥大学利用高分子电解质离子交换膜IEM，镀在仿生机器鱼鱼鳍的金属薄片上，通过外加电场实现人造肌运动，产生类似鳗鱼的游动方法。英国Essex大学设计了具有三维运动能力的机器鱼。日本东京大学研制了两关节推进的机器海豚。Kato等研究了对鱼鳍推进机构的控制并开发了机器鱼样机黑鲈。日本名古屋大学研制出形状记忆合金驱动微型身体波动式水下推进器和压电陶瓷驱动的双鳍鱼型微型机器人。在国内，哈尔滨工程工程大学开展了仿生机器张宇的研究工作。北京航空航天大学机器人研究所研制了机器鳗鱼、机器海豚以及采用扁平宽大的斧形水动力外型的SPC系列仿生机器鱼。中科院沈阳自动化研究所研制了两关节的仿生机器鱼模型。北京大学力学与工程科学系研制了仿生海豚样机。中科院北京自动化研究所研发出微小型机器鱼、多传感器仿生机器鱼等。然而，目前国内外仿生机器鱼的鱼头中的鱼嘴张合结构与张合方法复杂，制造成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于解决上述技术问题的仿生机器鱼。本专利技术实施例提供一种仿生机器鱼，包括上颌、下颌、张合机构及控制系统，所述上颌通过所述张合机构与所述下颌连接，并且所述张合机构用于所述驱动下颌相对于所述上颌做张合运动，所述控制系统包括与张合机构电性连接的微处理器及与所述微处理器连接的无线信号接收器，所述无线信号接收器用于接收无线遥控信号并将无线遥控信号传送至所述微处理器，所述微处理器根据无线遥控信号判断无线遥控信号所代表的运动模式，当所述微处理器判断出无线遥控信号代表的运动模式为鱼嘴张合运动时，所述微处理器控制所述张合机构驱动所述下颌相对于所述上颌进行张合运动。进一步地，所述张合机构包括张合电机、第一齿轮及第二齿轮，张合电机与上颌固接，第一齿轮与张合电机的转轴连接，第二齿轮与第一齿轮啮合，并且第二齿轮与下颌固接且与上颌连接。进一步地，所述张合机构包括固定架，所述固定架设置在所述上颌与下颌之间并与上颌固接，所述固定架包括第一固定板，张合电机设置在固定架上，并且张合电机的转轴穿出第一固定板后与第一齿轮连接，第一固定板上设有枢轴，第二齿轮通过枢轴与第一固定板枢转的连接。进一步地，枢轴与第二齿轮的圆心铰接。进一步地，所述张合机构还包括固接板，固接板与下颌固接，固接板与第二齿轮固接，固接板与枢轴铰接。进一步地，第一固定板还设置有限位轴，限位轴位于第二齿轮与枢轴的下方或后下方，以在下颌向下转动时，限位轴与固接板抵靠。进一步地，固定架还包括第二固定板，第一固定板与第二固定板连接，第二固定板与上颌固接，并且张合电机的主体固定在第二固定板上。进一步地，固定架还包括第三固定板，第三固定板与第二固定板及第一固定板连接，第三固定板的内侧面上设有与枢轴连接的防脱片。进一步地，第二齿轮的直径大于第一齿轮的直径。本专利技术还提供一种上述的仿生机器鱼的鱼嘴张合控制方法，包括以下步骤：：接收无线遥控信号；判断无线遥控信号所代表的运动模式；以及当判断出无线遥控信号所代表的运动模式为鱼嘴张合运动时，进行鱼嘴张合运动。由于上述技术方案的应用，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的仿生机器鱼及鱼嘴张合控制方法中的鱼嘴张合通过张合机构控制，结构简单，张合机构的作动是通过无线信号接收器接受外部的命令信号后
传送至微处理器，微处理器仅需要对外部信号进行判断，在判断出外部的信号为鱼嘴张合信号时，即控制张合机构作动，控制方法简单，且具有逼真的仿生效果。附图说明图1为本专利技术较佳实施例所提供仿生机器鱼的立体结构示意图。图2为图1的平面结构示意图。图3为图1中的鱼头的分解示意图。图4为图1中的鱼头的剖视示意图。图5为图1中的鱼身的局部分解示意图，具体为鱼躯干前部与鱼颈的分解示意图。图6为图1中的鱼身的局部分解示意图，具体为鱼躯干后与鱼尾部的分解示意图。图7为图1中的鱼身摆动装置的示意图。图8-10为图1中的鱼身摆动装置驱动鱼身的躯干骨架摆动的示意图。图11为图1中的鳍部的示意图。图12为图11中的柔性关节的示意图。图13为图11中的电机盒的示意图。图14为本专利技术仿生机器鱼的上浮下潜机构的示意图。图15为本专利技术仿生机器鱼的控制系统的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术较佳实施例提供的仿生机器鱼可以逼真的模拟出鱼类的头部上浮与下潜，同时还可以逼真地模拟出鱼类的嘴部张合。请结合参照图1、图2、图14与图15，本专利技术的仿生机器鱼，包括鱼头1、鱼身3、上浮下潜机构6及控制系统7。首先为了便于对该机器仿生机器鱼进行描述，首先建立指教坐标系，定义X、Y、Z方向分别为第一方向、第二方向及第三方向，第一方向水平方向并且为鱼前行方向，第二方向为水平方向其与第一方向垂直，第三方向为竖直，鱼沿着第三方向上升与下潜。具体地请参照图3与图4，在本实施例中，所述鱼头1包括上颌11、下颌12及张合机构13，上颌11通过张合机构13与下颌12连接，并且张合机构13用于驱动下颌12相对于上颌11进行张合运动，以呈现该仿生机器鱼中嘴巴部位的张开及闭合。在本实施例中，所述张合机构13设置在上颌11与下颌12靠近鱼身3的一端，以便于仿生机器鱼的嘴巴部位的张开及闭合。在本实施例中，所述张合机构13包括张合电机14、第一齿轮15及第二齿轮16，张合电机14与上颌11固接，第一齿轮15与张合电机14的转轴连接，第二齿轮16与第一齿轮15啮合，并且第二齿轮16与下颌12固接且与上颌11铰接。这样该张合机构13在工作时，张合电机14通过第一齿轮15带动第二齿轮16绕第二齿轮16与上颌11的铰接点进行转动，使得第二齿轮16带动下颌12进行绕第二齿轮16与上颌11的铰接点进行转动，进而实现了该下颌12相对于上颌11进行张合运动。需要说明的是，第一齿轮15为圆形齿轮，第二齿轮16为扇形齿轮。具体地，当张合电机14顺时针驱动第一齿轮15转动时，所述第二齿轮16在第一齿轮15的传动下做逆时针转动，第二齿轮16带动下颌12做相对于上颌11张开的运动；反之，第二齿轮16带动下颌12做相对于上颌11闭合的运动。
进一步地，第二齿轮16位于第一齿轮15的后方，以便于逼真地模拟出鱼类的嘴部张合，需要说明的是，第二齿轮16位于第一齿轮15的后方指的是，相对于第一齿轮15而言，第二齿轮16更靠近鱼身。优选地，第二齿轮16的直径大于第一齿轮15的直径，以便于控制鱼嘴的张合度。在本实施例中，枢轴171与第二齿轮16的圆心铰接，并且第二齿轮16的圆心相对于第二齿轮16的齿部更靠近鱼身3，以保证逼真地模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生机器鱼，其特征在于，包括上颌(11)、下颌(12)、张合机构(13)及控制系统(7)，所述上颌(11)通过所述张合机构(13)与所述下颌(12)连接，并且所述张合机构(13)用于所述驱动下颌(12)相对于所述上颌(11)做张合运动，所述控制系统(7)包括与张合机构(13)电性连接的微处理器(71)及与所述微处理器(71)连接的无线信号接收器(72)，所述无线信号接收器(72)用于接收无线遥控信号并将无线遥控信号传送至所述微处理器(71)，所述微处理器(71)根据无线遥控信号判断无线遥控信号所代表的运动模式，当所述微处理器(71)判断出无线遥控信号代表的运动模式为鱼嘴张合运动时，所述微处理器(71)控制所述张合机构(13)驱动所述下颌(12)相对于所述上颌(11)进行张合运动。

【技术特征摘要】
1.一种仿生机器鱼，其特征在于，包括上颌(11)、下颌(12)、张合机构(13)及控制系统(7)，所述上颌(11)通过所述张合机构(13)与所述下颌(12)连接，并且所述张合机构(13)用于所述驱动下颌(12)相对于所述上颌(11)做张合运动，所述控制系统(7)包括与张合机构(13)电性连接的微处理器(71)及与所述微处理器(71)连接的无线信号接收器(72)，所述无线信号接收器(72)用于接收无线遥控信号并将无线遥控信号传送至所述微处理器(71)，所述微处理器(71)根据无线遥控信号判断无线遥控信号所代表的运动模式，当所述微处理器(71)判断出无线遥控信号代表的运动模式为鱼嘴张合运动时，所述微处理器(71)控制所述张合机构(13)驱动所述下颌(12)相对于所述上颌(11)进行张合运动。2.如权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述张合机构(13)包括张合电机(14)、第一齿轮(15)及第二齿轮(16)，张合电机(14)与上颌(11)固接，第一齿轮(15)与张合电机(14)的转轴连接，第二齿轮(16)与第一齿轮(15)啮合，并且第二齿轮(16)与下颌(12)固接且与上颌(11)连接。3.如权利要求2所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述张合机构(13)包括固定架(17)，所述固定架(17)设置在所述上颌(11)与下颌(12)之间并与上颌(11)固接，所述固定架(17)包括第一固定板(170)，张合电机(14)
\t设置在固定架(17)上，并且张合电机(14)的转轴穿出第一固定板(170)后与第一齿轮(15)连接，第一固定板(170)上设有枢轴(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：应佳伟，陈辉，
申请(专利权)人：杭州畅动智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33