一种仿生水下推进器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种仿生水下推进器及其控制方法，该推进器包括仿生鱼头、均匀分布于所述仿生鱼头后端外侧面的若干个击水鳍，以及无线控制器，每个所述击水鳍包括两个仿生关节和一个尾鳍顺次连接而成，仿生鱼头包括一壳体和设于所述壳体内的控制电路板，所述仿生关节与所述控制电路板连接，所述控制电路板与所述无线控制器连接，所述尾鳍呈刚度递减的月牙结构。本发明专利技术中，无线控制器发送信号至控制电路板，通过控制电路板控制仿生关节带动尾鳍进行波动运动或拍动运动，实现波动推进或射流推进以及两种模式之间的自由切换，不仅可以满足复杂的水下环境和不断提出的新型水下作业任务要求，而且在推进的过程中不会出现左右摇晃和失衡的问题，稳定可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及仿生
，具体涉及一种仿生水下推进器及其控制方法。
技术介绍
水下生物卓越的游动性能，长久以来一直吸引着众多的科研人员围绕其做研究，期望通过模拟水下生物高超的游动技能，为人类设计的各种水下装置提供性能优异的推进器。波动推进和射流推进是水生动物普遍采用的游动模式，是水生动物在复杂的水环境中生存，历经漫长的进化而形成的各具特色的运动能力。波动推进具有高效、高机动性、对环境振动小的优点；射流推进具有瞬间加速快、环境适应性强的优点。近年来，国内外学者在仿鱼水下波动推进和仿生喷射推进方面都展开了相关的研究，并研制了大量的仿生水下机器人模型。然而，目前的研究工作大多局限在对单体水生动物或单一推进模式的简单模仿，只能在特定的条件下完成有限的任务，无法满足复杂的水下环境和不断提出的新型水下作业任务要求。
技术实现思路
本专利技术提供了一种仿生水下推进器及其控制方法，以解决现有技术中存在的推进模式单一，适用范围局限，无法满足复杂的水下环境和新型水下作业任务的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种仿生水下推进器，包括仿生鱼头、均匀分布于所述仿生鱼头后端外侧面的若干个击水鳍，以及无线控制器，每个所述击水鳍包括两个仿生关节和一个尾鳍顺次连接而成，所述仿
生鱼头包括一壳体和设于所述壳体内的控制电路板，所述仿生关节与所述控制电路板连接，所述控制电路板与所述无线控制器连接，所述尾鳍呈刚度递减的月牙结构。进一步的，所述仿生鱼头还包括设于所述壳体内的支撑框架、设于所述支撑框架上的电池组和若干红外传感器，所述红外传感器设于所述仿生鱼头的前端，且连接至所述控制电路板，所述控制电路板设于所述支撑框架上。进一步的，所述支撑框架包括设于所述仿生鱼头后端内侧面的竖向支撑板和与所述竖向支撑板连接的水平支撑板，所述电池组固设于所述竖向支撑板和横向支撑板上，进一步的，每个所述红外线传感器的下方设有一固定支座，所述固定支座固设于所述支撑框架上。进一步的，所述仿生关节包括舵机、分别套设于所述舵机的上部和下部且紧密配合的上壳体和下壳体、设于所述上壳体上方的第一侧板、活动设于所述下壳体下方的第二侧板、两端分别连接所述第一侧板和第二侧板的摆杆、以及设于所述第一侧板和上壳体之间的盖板，所述舵机的输出轴依次连接一转盘和一伸出轴，所述转盘设于所述上壳体内，所述伸出轴依次穿过所述上壳体和盖板之后与所述第一侧板固定连接，所述上壳体和下壳体采用金属材料制成，所述下壳体的其中一个侧面连接至所述仿生鱼头后端外侧面或相邻仿生关节的摆杆，所述尾鳍连接至相邻所述仿生关节的摆杆上。进一步的，所述上壳体和所述盖板的内部均设有与所述伸出轴相适配的通孔，所述伸出轴与所述上壳体靠近所述盖板一侧的通孔之间设有防水垫圈。进一步的，所述击水鳍的数量为3个或4个，每个所述击水鳍通过一垫板固定在所述仿生鱼头的后端外侧面上。本专利技术还提供一种仿生水下推进器的控制方法，通过无线控制器发送控制信号至控制电路板，通过控制电路板控制所述仿生关节内舵机输出轴的转动参数，从而控制对应摆杆的转动，使所述尾鳍做波动运动或拍动运动，以实现波
动推进或射流推进。进一步的，所述舵机输出轴的转动参数包括转动方向、转动角速度和转动的角度。进一步的，所述尾鳍做波动运动具体为：第一仿生关节中的摆杆相对仿生鱼头的后端面以设定频率和幅度上下摆动，第二仿生关节中的摆杆相对第一仿生关节以设定频率和幅度上下摆动；所述尾鳍做拍动运动具体为：第一仿生关节中的摆杆相对仿生鱼头的后端面以设定频率和幅度上下摆动，第二仿生关节中的摆杆相对第一仿生关节静止。本专利技术一种仿生水下推进器及其控制方法，所述推进器包括仿生鱼头、均匀分布于所述仿生鱼头后端外侧面的若干个击水鳍，以及无线控制器，每个所述击水鳍包括两个仿生关节和一个尾鳍顺次连接而成，所述仿生鱼头包括一壳体和设于所述壳体内的控制电路板，所述仿生关节与所述控制电路板连接，所述控制电路板与所述无线控制器连接，所述尾鳍呈刚度递减的月牙形结构。通过在仿生鱼头后端外侧面上设置若干个击水鳍，每个击水鳍包括至少两个仿生关节和一个尾鳍顺次连接而成，无线控制器发送信号至控制电路板，通过控制电路板控制仿生关节带动尾鳍进行波动运动或拍动运动，实现波动推进或射流推进以及两种模式之间的自由切换，不仅可以满足复杂的水下环境和不断提出的新型水下作业任务要求，而且在推进的过程中不会出现左右摇晃和失衡的问题，稳定可靠；此外通过将尾鳍设置成刚度递减的月牙结构，提高了尾鳍的推进力和推进器的模仿能力。附图说明图1是本专利技术仿生水下推进器的立体图；图2是本专利技术仿生水下推进器的结构示意图；图3是本专利技术仿生水下推进器中仿生关节的结构示意图；图4是本专利技术仿生水下推进器中仿生关节的爆炸图。图中所示：1、仿生鱼头；11、壳体；12、支撑框架；121、竖向支撑板；122、水平支撑板；2、击水鳍；21、仿生关节；21a、第一仿生关节；21b、第二仿生关节；210、防水垫圈；211、舵机；2111、输出轴；2112、水平凸起；212、上壳体；2121、第一水平连接部；213、下壳体；2131、水平台阶；2132、第二水平连接部；2133、圆形连杆；214、第一侧板；215、第二侧板；216、摆杆；217、盖板；218、转盘；2181、圆形卡口；219、伸出轴；22、尾鳍；3、无线控制器；4、垫板；5、电池组；6、红外传感器；7、固定支座。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作详细描述：如图1-2所示，本专利技术提供了一种仿生水下推进器，包括仿生鱼头1、均匀分布于所述仿生鱼头1后端外侧面的若干个击水鳍2，以及无线控制器3，每个所述击水鳍2包括两个仿生关节21和一个尾鳍22顺次连接而成，所述仿生鱼头1包括一壳体11和设于所述壳体11内的控制电路板(图中未标出)，所述仿生关节21与所述控制电路板连接，所述控制电路板与所述无线控制器3连接，所述尾鳍22呈刚度递减的月牙结构。优选的，所述击水鳍2的数量为3个或4个，所述击水鳍2通过一垫板4固定在所述仿生鱼头1的后端外侧面上。具体的，本实施例中击水鳍2的数量为4个，沿仿生鱼头1后端外侧面的边缘均匀分布，每个所述击水鳍2由第一仿生关节21a和第二仿生关节21b和尾鳍22依次连接而成，控制电路板上设有无线接收器用于接收无线控制器的控制指令，并通过控制指令控制第一仿生关节21a和第二仿生关节21b的转动方式，从而带动尾鳍22做波动运动或拍动运动，当然也可实现转弯和制动等动作，以实现波动推进模式或射流推进模式，以及两者之间的自由切换，不仅可以满足复杂的水下环境和不断提出的新型水下作业任务要求，而且在推动的过程中不会出现左右摇晃和失衡的问题，稳定可靠；将尾鳍22设置成刚度递减的月牙结构，提高了尾鳍22的仿生效果，即与现实鱼类尾巴的结构更加接近，设计更加科学，
进一步提高了推进器的模仿能力。优选的，所述仿生鱼头1还包括设于所述壳体11内的支撑框架12、设于所述支撑框架12上的电池组5和若干红外传感器6，所述红外传感器6设于所述仿生鱼头1的前端，且连接至所述控制电路板，所述控制电路板设于所述支撑框架12上，电池组5用于对控制电路板进行供电，。如图1所示，本实施例中，红外传感器6设有3个，分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生水下推进器，其特征在于，包括仿生鱼头、均匀分布于所述仿生鱼头后端外侧面的若干个击水鳍，以及无线控制器，每个所述击水鳍包括两个仿生关节和一个尾鳍顺次连接而成，所述仿生鱼头包括一壳体和设于所述壳体内的控制电路板，所述仿生关节与所述控制电路板连接，所述控制电路板与所述无线控制器连接，所述尾鳍呈刚度递减的月牙结构。

【技术特征摘要】
1.一种仿生水下推进器，其特征在于，包括仿生鱼头、均匀分布于所述仿生鱼头后端外侧面的若干个击水鳍，以及无线控制器，每个所述击水鳍包括两个仿生关节和一个尾鳍顺次连接而成，所述仿生鱼头包括一壳体和设于所述壳体内的控制电路板，所述仿生关节与所述控制电路板连接，所述控制电路板与所述无线控制器连接，所述尾鳍呈刚度递减的月牙结构。2.根据权利要求1所述的仿生水下推进器，其特征在于，所述仿生鱼头还包括设于所述壳体内的支撑框架、设于所述支撑框架上的电池组和若干红外传感器，所述红外传感器设于所述仿生鱼头的前端，且连接至所述控制电路板，所述控制电路板设于所述支撑框架上。3.根据权利要求2所述的仿生水下推进器，其特征在于，所述支撑框架包括设于所述仿生鱼头后端内侧面的竖向支撑板和与所述竖向支撑板连接的水平支撑板，所述电池组固设于所述竖向支撑板和水平支撑板上。4.根据权利要求3所述的仿生水下推进器，其特征在于，每个所述红外线传感器的下方设有一固定支座，所述固定支座固设于所述支撑框架上。5.根据权利要求1所述的仿生水下推进器，其特征在于，所述仿生关节包括舵机、分别套设于所述舵机的上部和下部且紧密配合的上壳体和下壳体、设于所述上壳体上方的第一侧板、活动设于所述下壳体下方的第二侧板、两端分别连接所述第一侧板和第二侧板的摆杆、以及设于所述第一侧板和上壳体之间的盖板，所述舵机的输出轴依次连接一转盘和一伸出轴，所述转盘设于所述上...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢鸥，颜钦，尚文，
申请(专利权)人：苏州科技学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32