一种液压驱动式并联仿生机器鱼及其工作方法技术

本发明专利技术公开了一种液压驱动式并联仿生机器鱼，包括鱼头模块，驱动器及控制模块，一级并联变形模块，二级并联变形模块，随动关节模块，鱼尾模块和柔性仿生鱼皮结构。本发明专利技术采用并联式液压驱动杆为仿生机器鱼提供多自由度转向功能，能够实现在复杂水文条件下的复杂运动控制。

Hydraulic driving parallel bionic robot fish and its working method

The invention discloses a hydraulic driven parallel bionic robot fish, which comprises a fish head module, a driver and a control module, a first-level parallel deformation module, a second-level parallel deformation module, a servo joint module, a fish tail module and a flexible bionic fish skin structure. The parallel hydraulic driving rod is used to provide multi-degree-of-freedom steering function for bionic robot fish, and can realize complex motion control under complex hydrological conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种液压驱动式并联仿生机器鱼及其工作方法
本专利技术属于仿生机器人
，具体涉及一种仿生机器鱼。
技术介绍
“蓝色经济”越来越成为沿海地区经济发展的强心剂，大规模的水下资源开发探测、水文监测、水下旅游成为各地政府积极推动和发展的重要产业，为了适应复杂水文环境下的作业活动，研究和开发水下机器人成为极佳的选择，仿生机器鱼就是水下机器人的一个重要类别。采用传统螺旋桨推进器的水下机器人具有能耗高、噪音大、推进效率低等缺陷。经过亿万年的自然进化，水生鱼类具有非凡的水下游动能力，通过身体姿态调整周围水流状态，以此获得推进力，对于涡流的精确控制使得鱼类游动速度快、推进效率高、机动性好。模仿鱼类的游动推进模式，本专利技术提出了一种液压驱动式多级并联机器鱼及其运动方法。
技术实现思路
本专利技术模仿鱼类的游动推进模式，本专利技术提出了一种液压驱动式多级并联机器鱼及其运动方法，本专利技术采用的具体技术方案是：一种液压驱动式并联仿生机器鱼，包括鱼头模块、驱动器及控制模块、一级并联变形模块，二级并联变形模块，随动关节模块，鱼尾模块和柔性仿生鱼皮结构；鱼头模块通过螺栓固定在驱动器及控制模块外壳上，驱动器及控制模块与一级并联变形模块连接，一级并联变形模块与二级并联变形模块连接，二级并联变形模块与随动关节模块连接，随动关节模块与鱼尾模块连接；上述鱼头模块内布置有陀螺仪装置，可以实现对仿生机器鱼运动方向的检测；上述驱动器及控制模块包括驱动器外壳，控制器，液压泵，控制器及液压泵安装在驱动器外壳内支架上；上述驱动器外壳前端开有螺栓孔，鱼头模块通过螺栓连接与驱动器外壳连接，上述驱动器外壳后端面边缘规则布置有多个主动液压杆球头座，后端面中心布置有一个被动推杆球头座；上述一级并联变形模块包括一级连接座，多组一级主动液压杆和一组一级被动推杆；一级连接座两侧均布置有多组一级主动液压杆球头座和一组一级被动推杆球头座；一级主动液压杆一端与主动液压杆球头座连接，另一端与一级主动液压杆球头座连接，一级被动推杆一端与被动推杆球头座连接，另一端与一级被动推杆球头座连接；一级连接座一级连接座端面有开口，液压管道通过开口将液压泵压力传递给二级并联并行模块；上述二级并联变形模块包括二级连接座，多组二级主动液压杆和一组二级被动推杆；二级连接座一侧布置有多组二级主动液压杆球头座和一组二级被动推杆球头座；二级主动液压杆一端与一级主动液压杆球头座连接，另一端与二级主动液压杆球头座连接，二级被动推杆一端与一级被动推杆球头座连接，另一端与二级被动推杆球头座连接；上述随动关节模块包括一级随动关节连接座，二级随动关节连接座，三级随动关节连接座和鱼尾连接器，各随动关节连接座通过螺栓固定连接；鱼尾模块通过螺栓固定在鱼尾连接器上。一种液压驱动式多级并联机器鱼及其运动方法，其特征还在于：上述驱动器外壳外侧开有左右对称分布的排流孔，排流孔与液压泵通过管道连接，排流孔内壁面装有电子液压控制阀，可以根据机器鱼姿态通过电子液压控制阀控制排流孔排出水流压力，从而调整机器鱼姿态。进一步的，上述仿生机器鱼的具体控制方法为，S1，控制器2-2根据陀螺仪检测到的当前运动状态生成平衡鱼身的控制策略，并转化为电子液压控制阀2-1-5的控制信号，稳定鱼身；S2，上述控制器2-2根据内置的任务程序，或者上述控制器2-2配置有通信模块，用于接收外部控制信号，生成仿生机器鱼的行径路线，并转化为控制液压泵2-3的控制信号，使仿生机器鱼前进；S3，通过不断调整电子液压控制阀2-1-5来控制排流孔2-1-1排出水流压力，从而调整机器鱼姿态。通过上述控制器2-2来调整鱼尾模块6中的舵机使鱼尾模块旋转或摆动，加快仿生机器鱼的前进速度。在全速直线前进时，鱼尾模块6左右摆动的角度不超过40度。附图说明图1为液压驱动式多级并联机器鱼整体结构示意图；图2为液压驱动式多级并联机器鱼驱动器及控制模块结构示意图；图3为液压驱动式多级并联机器鱼一级并联变形模块结构示意图；图4为液压驱动式多级并联机器鱼二级并联变形模块结构示意图；图5为液压驱动式多级并联机器鱼随动关节模块结构示意图；图6为液压驱动式多级并联机器鱼鱼皮示意图；图中标号名称：1—鱼头模块，2—驱动器及控制模块，2-1—驱动器外壳，2-1-1—排流孔，2-1-2—主动液压杆球头座，2-1-3—被动推杆球头座，2-1-4—液压通道，2-1-5—电子液压控制阀，2-2—控制器，2-3—液压泵，3—一级并联变形模块，3-1—一级连接座，3-1-1—一级主动液压杆球头座，3-1-2—一级被动推杆球头座，3-2—一级主动液压杆，3-3—一级被动推杆，4—二级并联变形模块，4-1—二级连接座，4-1-1—二级主动液压杆球头座，4-1-2—二级被动推杆球头座，4-2—二级主动液压杆，4-3—二级被动推杆，5—随动关节模块，5-1—一级随动关节连接座，5-2—二级随动关节连接座，5-3—三级随动关节连接座，5-4—鱼尾连接器，6—鱼尾模块，7—柔性仿生鱼皮结构。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实现方式做详细说明。实施例1如图1所示，本专利技术提供的一种液压驱动式并联仿生机器鱼包括鱼头模块1、驱动器及控制模块2、一级并联变形模块3，二级并联变形模块4，随动关节模块5，鱼尾模块6和柔性仿生鱼皮结构7；鱼头模块1通过螺栓固定在驱动器及控制模块2外壳上，驱动器及控制模块2与一级并联变形模块3连接，一级并联变形模块3与二级并联变形模块4连接，二级并联变形模块3与随动关节模块5连接，随动关节模块5与鱼尾模块6连接；上述鱼头模块1内布置有陀螺仪装置，可以实现对仿生机器鱼运动方向的检测；上述驱动器及控制模块2包括驱动器外壳2-1，控制器2-2，液压泵2-3，控制器2-2及液压泵2-3安装在驱动器外壳2-1内支架上；如图2所示，上述驱动器外壳2-1前端开有螺栓孔，鱼头模块1通过螺栓连接与驱动器外壳2-1连接，上述驱动器外壳2-1后端面边缘规则布置有多个主动液压杆球头座2-1-2，后端面中心布置有一个被动推杆球头座2-1-3；如图3所示，上述一级并联变形模块3包括一级连接座3-1，多组一级主动液压杆3-2和一组一级被动推杆3-3；一级连接座3-1两侧均布置有多组一级主动液压杆球头座3-1-1和一组一级被动推杆球头座3-1-2；一级主动液压杆3-2一端与主动液压杆球头座2-1-2连接，另一端与一级主动液压杆球头座3-1-1连接，一级被动推杆3-3一端与被动推杆球头座2-1-3连接，另一端与一级被动推杆球头座3-1-2连接；一级连接座一级连接座3-1端面有开口，液压管道通过开口将液压泵2-3压力传递给二级并联并行模块4；如图4所示，上述二级并联变形模块4包括二级连接座4-1，多组二级主动液压杆4-2和一组二级被动推杆4-3；二级连接座4-1一侧布置有多组二级主动液压杆球头座4-1-1和一组二级被动推杆球头座4-1-2；二级主动液压杆4-2一端与一级主动液压杆球头座3-1-1连接，另一端与二级主动液压杆球头座4-1-1连接，二级被动推杆4-3一端与一级被动推杆球头座3-1-2连接，另一端与二级被动推杆球头座4-1-2连接；如图5所示，上述随动关节模块5包括一级随动关节连接座5-1，二级随动关节连接座5-2，三级随动关节连接座5-3和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液压驱动式并联仿生机器鱼，其特征在于：包括鱼头模块（1）、驱动器及控制模块（2）、一级并联变形模块（3），二级并联变形模块（4），随动关节模块（5），鱼尾模块（6）和柔性仿生鱼皮结构（7）；鱼头模块（1）通过螺栓固定在驱动器及控制模块（2）外壳上，驱动器及控制模块（2）与一级并联变形模块（3）连接，一级并联变形模块（3）与二级并联变形模块（4）连接，二级并联变形模块（3）与随动关节模块（5）连接，随动关节模块（5）与鱼尾模块（6）连接；上述鱼头模块（1）内布置有陀螺仪装置，可以实现对仿生机器鱼运动方向的检测；上述驱动器及控制模块（2）包括驱动器外壳（2‑1），控制器（2‑2），液压泵（2‑3），控制器（2‑2）及液压泵（2‑3）安装在驱动器外壳（2‑1）内支架上；上述驱动器外壳（2‑1）前端开有螺栓孔，鱼头模块（1）通过螺栓连接与驱动器外壳（2‑1）连接，上述驱动器外壳（2‑1）后端面边缘规则布置有多个主动液压杆球头座（2‑1‑2），后端面中心布置有一个被动推杆球头座（2‑1‑3）；上述一级并联变形模块（3）包括一级连接座（3‑1），多组一级主动液压杆（3‑2）和一组一级被动推杆（3‑3）；一级连接座（3‑1）两侧均布置有多组一级主动液压杆球头座（3‑1‑1）和一组一级被动推杆球头座（3‑1‑2）；一级主动液压杆（3‑2）一端与主动液压杆球头座（2‑1‑2）连接，另一端与一级主动液压杆球头座（3‑1‑1）连接，一级被动推杆（3‑3）一端与被动推杆球头座（2‑1‑3）连接，另一端与一级被动推杆球头座（3‑1‑2）连接；一级连接座一级连接座（3‑1）端面有开口，液压管道通过开口将液压泵（2‑3）压力传递给二级并联并行模块（4）；上述二级并联变形模块（4）包括二级连接座（4‑1），多组二级主动液压杆（4‑2）和一组二级被动推杆（4‑3）；二级连接座（4‑1）一侧布置有多组二级主动液压杆球头座（4‑1‑1）和一组二级被动推杆球头座（4‑1‑2）；二级主动液压杆（4‑2）一端与一级主动液压杆球头座（3‑1‑1）连接，另一端与二级主动液压杆球头座（4‑1‑1）连接，二级被动推杆（4‑3）一端与一级被动推杆球头座（3‑1‑2）连接，另一端与二级被动推杆球头座（4‑1‑2）连接；上述随动关节模块（5）包括一级随动关节连接座（5‑1），二级随动关节连接座（5‑2），三级随动关节连接座（5‑3）和鱼尾连接器（5‑4），各随动关节连接座通过螺栓固定连接；鱼尾模块（6）通过螺栓固定在鱼尾连接器（5‑4）上。...

【技术特征摘要】
1.一种液压驱动式并联仿生机器鱼，其特征在于：包括鱼头模块（1）、驱动器及控制模块（2）、一级并联变形模块（3），二级并联变形模块（4），随动关节模块（5），鱼尾模块（6）和柔性仿生鱼皮结构（7）；鱼头模块（1）通过螺栓固定在驱动器及控制模块（2）外壳上，驱动器及控制模块（2）与一级并联变形模块（3）连接，一级并联变形模块（3）与二级并联变形模块（4）连接，二级并联变形模块（3）与随动关节模块（5）连接，随动关节模块（5）与鱼尾模块（6）连接；上述鱼头模块（1）内布置有陀螺仪装置，可以实现对仿生机器鱼运动方向的检测；上述驱动器及控制模块（2）包括驱动器外壳（2-1），控制器（2-2），液压泵（2-3），控制器（2-2）及液压泵（2-3）安装在驱动器外壳（2-1）内支架上；上述驱动器外壳（2-1）前端开有螺栓孔，鱼头模块（1）通过螺栓连接与驱动器外壳（2-1）连接，上述驱动器外壳（2-1）后端面边缘规则布置有多个主动液压杆球头座（2-1-2），后端面中心布置有一个被动推杆球头座（2-1-3）；上述一级并联变形模块（3）包括一级连接座（3-1），多组一级主动液压杆（3-2）和一组一级被动推杆（3-3）；一级连接座（3-1）两侧均布置有多组一级主动液压杆球头座（3-1-1）和一组一级被动推杆球头座（3-1-2）；一级主动液压杆（3-2）一端与主动液压杆球头座（2-1-2）连接，另一端与一级主动液压杆球头座（3-1-1）连接，一级被动推杆（3-3）一端与被动推杆球头座（2-1-3）连接，另一端与一级被动推杆球头座（3-1-2）连接；一级连接座一级连接座（3-1）端面有开口，液压管道通过开口将液压泵（2-3）压力传递给二级并联并行模块（4）；上述二级并联变形模块（4）包括二级连接座（4-1），多组二级主动液压杆（4-2）和一组二级被动推杆（4-3）；二级连接座（4-1）一侧布置有多组二级主动液压杆球头座（4-1-1）和一组二级被动推杆球头座（4-1-2）；二级主动液压杆（4-2）一端与一级主动液压杆球头座（3-1-1）连接，另一端与二级主动液压杆球头座（4-1-1）连接，二级被动推杆（4-3）一端与一级被动推杆球头座（3-1-2）连接，另一端与二级被动推杆球头座（4-1-2）连接；上述随动关节模块（5）包括一级随动关节连接座（5-1），二级...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏懿，
申请(专利权)人：夏懿，
类型：发明
国别省市：江苏,32