仿生机器鱼制造技术

本实用新型专利技术公开了一种仿生机器鱼，包括鱼头及与鱼头连接的鱼身，所述鱼身包括与鱼头连接的躯干骨架及与所述躯干骨架连接的尾部骨架，其特征在于，躯干骨架包括多个彼此铰接在一起以形成躯干骨架的躯干关节，躯干关节呈U形，包括呈片状且横向设置的第一部，位于第一部下方且呈片状的第二部，以及两端分别与第一部及第二部连接的连接部，其中，相邻的两个躯干关节的两个第一部连接，相邻的两个躯干关节的两个第二部连接。本实用新型专利技术的仿生机器鱼通过将躯干骨架的多个躯干关节设置成U形，相邻两个躯干关节的自由端对应连接在一起，使得多个躯干关节相互铰接，可以进行摆动，结构简单，且具有逼真的仿生效果。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于仿生机器人
，具体涉及一种仿生机器鱼。
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躯干骨架及其摆动装置复杂，制造成本高。
技术实现思路
本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。本技术实施例提供一种仿生机器鱼，包括鱼头及与鱼头连接的鱼身，所述鱼身包括与鱼头连接的躯干骨架及与所述躯干骨架连接的尾部骨架，躯干骨架包括多个彼此铰接在一起以形成躯干骨架的躯干关节，躯干关节呈U形，包括呈片状且横向设置的第一部，位于第一部下方且呈片状的第二部，以及两端分别与第一部及第二部连接的连接部，其中，相邻的两个躯干关节的两个第一部连接，相邻的两个躯干关节的两个第二部连接。进一步地，所述连接部在邻近第一部的端部开设有过口，相邻两个躯干关节的其中一个躯干关节中的第一部插入另一躯干关节的连接部上的过口内且两个第一部相抵靠并通过竖向设置的销轴铰接，两个相邻的躯干关节的两个第二部上下分布并相互接触且通过竖向设置的销轴铰接。进一步地，所述躯干骨架还包括鱼颈骨架，鱼颈骨架呈U形，包括横向设置的第一安装板、位于第一安装板下方的第二安装板及两端分别与第一安装板与第二安装板垂直连接固定片，固定片与鱼头固定连接，第一安装板下方的第二安装板的自由端与躯干骨架的位于最前部的躯干关节铰接。进一步地，所述第一安装板与第二安装板的自由端均分别延伸出一铰接片，第一安装板的铰接片插入位于最前端的躯干关节的过口内并与第一部抵靠并通过竖向设置的销轴铰接，第二安装板上的铰接片与第二部抵靠并且通过销轴铰接。进一步地，所述鱼身还包括躯干摆动装置，所述躯干摆动装置包括鱼身摆动电机、绕线轮及缠绕在绕线轮上的拉绳，其中所述绕线轮套设在鱼身摆动电机的转轴部上，所述拉绳的两端自绕线轮向外伸出，鱼身摆动电机安装在躯干骨架的躯干关节内，拉绳的两端沿着多个躯干关节的排布方向同时向前或向后延伸并依次穿设多个躯干关节后与位于最前端或最后端的躯干关节固定。进一步地，所述躯干骨架上设置有电控盒，电控盒将躯干骨架分成前部躯干骨架与后部躯干骨架，鱼身摆动电机分别设置在前部躯干骨架与后部躯干骨架的靠近电控盒的躯干关节内，所述躯干摆动装置的数量为两个，两个躯干摆动装置的鱼身摆动电机分别设置在前部躯干骨架与后部躯干骨架的躯干关节内。进一步地，前部躯干骨架的位于后端的躯干关节的第一部与第二部的自由端朝向电控盒且与电控盒例如通过螺钉固定连接，后部躯干骨架的位于前端的躯干关节的第一部与第二部的自由端朝向电控盒设置且与电控盒固定连接。进一步地，连接部的顶部对称地开设有两个穿孔，该两个穿孔供拉绳的两端穿过。由于上述技术方案的应用，本技术具有以下有益效果：本技术的仿生机器鱼通过将躯干骨架的多个躯干关节设置成U形，相邻两个躯干关节的自由端对应连接在一起，使得多个躯干关节相互铰接，可以进行摆动，结构简单，且具有逼真的仿生效果。附图说明图1为本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为本技术仿生机器鱼的上浮下潜机构的示意图。图15为本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技术，并不用于限定本技术。本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更靠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生机器鱼，包括鱼头(1)及与鱼头(1)连接的鱼身(3)，所述鱼身(3)包括与鱼头(1)连接的躯干骨架(30)及与所述躯干骨架(30)连接的尾部骨架(40)，其特征在于，躯干骨架(30)包括多个彼此铰接在一起以形成躯干骨架(30)的躯干关节(31)，躯干关节(31)呈U形，包括呈片状且横向设置的第一部(310)，位于第一部(310)下方且呈片状的第二部(311)，以及两端分别与第一部(310)及第二部(311)连接的连接部(312)，其中，相邻的两个躯干关节(31)的两个第一部(310)连接，相邻的两个躯干关节(31)的两个第二部(311)连接。

【技术特征摘要】
1.一种仿生机器鱼，包括鱼头(1)及与鱼头(1)连接的鱼身(3)，所述鱼身(3)包括与鱼头(1)连接的躯干骨架(30)及与所述躯干骨架(30)连接的尾部骨架(40)，其特征在于，躯干骨架(30)包括多个彼此铰接在一起以形成躯干骨架(30)的躯干关节(31)，躯干关节(31)呈U形，包括呈片状且横向设置的第一部(310)，位于第一部(310)下方且呈片状的第二部(311)，以及两端分别与第一部(310)及第二部(311)连接的连接部(312)，其中，相邻的两个躯干关节(31)的两个第一部(310)连接，相邻的两个躯干关节(31)的两个第二部(311)连接。2.如权利要求1所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述连接部(312)在邻近第一部(310)的端部开设有过口(313)，相邻两个躯干关节(31)的其中一个躯干关节(31)中的第一部(310)插入另一躯干关节(31)的连接部(312)上的过口(313)内且两个第一部(310)相抵靠并通过竖向设置的销轴铰接，两个相邻的躯干关节(31)的两个第二部(311)上下分布并相互接触且通过竖向设置的销轴铰接。3.如权利要求2所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述躯干骨架(30)还包括鱼颈骨架(32)，鱼颈骨架(32)呈U形，包括横向设置的第一安装板(320)、位于第一安装板(320)下方的第二安装板(321)及两端分别与第一安装板(320)与第二安装板(321)垂直连接固定片(322)，固定片(322)与鱼头(1)固定连接，第一安装板(320)下方的第二安装板(321)的自由端与躯干骨架(30)的位于最前部的躯干关节(31)铰接。4.如权利要求3所述的仿生机器鱼，其特征在于，所述第一安装板(320)与第二安装板(321)的自由端均分别延伸出一铰接片(323)，第一安装板(320)的铰接片(...

【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：新型
国别省市：浙江;33