一种仿生机器鲨鱼制造技术

一种仿生机器鲨鱼，涉及仿生水下潜器领域，包括鱼头、胸鳍系统、背鳍、鱼身骨架、设备舱和鱼尾驱动系统；所述鱼头与鱼身骨架通过头部舵机连接，头部舵机固定在鱼身骨架前部，可以控制鱼头左右摇摆；所述胸鳍系统通过改变胸鳍角度实现机器鲨鱼运动中的上浮下潜；背鳍固定在鱼身骨架上，鱼身骨架内放置设备舱，鱼身骨架上开有螺丝孔，用以连接舵机以及其他扩展设备；设备舱内放置单片机和电池等；鱼尾驱动系统通过联动件牵引实现主舵机带动整个尾部柔性摆动，最后一个尾部关节有尾鳍舵机，单独控制尾鳍摆动。本发明专利技术结构简单，仿生效果逼真，扩展性强，可实现水下三维运动。

A Bionic Machine Shark

A biomimetic machine shark relates to the field of biomimetic underwater vehicle, including head, pectoral fin system, dorsal fin, fish body framework, equipment cabin and fish tail drive system; the fish head and fish body framework are connected by a head steering engine, which is fixed at the front of the fish body framework and can control the fish head to sway left and right; the pectoral fin system realizes the motion of the machine shark by changing the pectoral fin angle. The dorsal fin is fixed on the fish body skeleton, the equipment cabin is placed in the fish body skeleton, and screw holes are opened on the fish body skeleton to connect the steering gear and other expansion equipment; the single chip computer and batteries are placed in the equipment cabin; the main steering gear drives the whole tail flexible swing through the linkage traction, and the last tail joint has the tail fin steering gear, which controls the tail fin independently. Swing. The invention has simple structure, realistic imitation effect and strong expansibility, and can realize underwater three-dimensional motion.

【技术实现步骤摘要】
一种仿生机器鲨鱼
本专利技术涉及仿生水下潜器领域，尤其涉及一种仿生机器鲨鱼。
技术介绍
仿真鱼可以更逼真的模拟鱼的游动原理，使水下的机器人运动更符合流体力学原理，具有更好的加速和转向能力，利用它们可以探测海洋，寻找和检测海域中受污染的地方，也可以用来勘探地形；鲨鱼作为海洋中优秀的掠食者，其整体综合性能经过长期自然选择和优胜略汰，已进化至卓越。例如鲨鱼皮的独特减阻结构，吸引了许多人研究。鲨鱼是软骨鱼，游动时主要是靠身体配合尾鳍像橹一样的摆动向前推进，稳定和控制主要是运用背鳍和胸鳍，其修长柔软的形体恰好适合实现柔性的驱动方式。目前大部分机器鱼采用多关节串联驱动方式，即一个电机驱动一个关节，通过控制每个电机的运动来控制每节鱼体的摆动角度和速度，以此来拟合鱼游动的身体曲线。这种方式基本接近鱼类游动时的体态，但在关节较少时游动较为生硬，随着关节数量的增多控制起来也比较复杂，功耗较高。这些因素导致仿生机器鱼难以实现柔性的推进运动，推进效果难以与鱼类媲美。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种仿生机器鲨鱼，利用鲨鱼修长柔软的形体，并利用单舵机和钢丝牵引克服多舵机非柔性驱动，可实现在水下的三维运动。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种仿生机器鲨鱼，包括鱼头、胸鳍系统、鱼身骨架、背鳍、设备舱和鱼尾驱动系统；所述鱼头包括鱼头外壳和头部舵机，所述鱼头外壳和头部舵机连接，所述头部舵机设于鱼身骨架的前部；所述胸鳍系统包括胸鳍舵机和连接在胸鳍舵机上的胸鳍；所述胸鳍舵机装接于鱼身骨架前部的侧面；所述背鳍固定在鱼身骨架上；所述设备舱安装于鱼身骨架内，设备舱内装有单片机和电池；所述鱼尾驱动系统包括尾部关节、主舵机、主舵盘、联动件和弹性件；所述主舵机设于鱼身骨架的后部，主舵机连接主舵盘；所述尾部关节通过联动件与主舵盘连接；所述弹性件设于尾部关节内并贯穿尾部关节。本专利技术还包括头部支架、头部舵机支架和设备舱支架；头部支架与头部舵机固定连接，鱼头外壳固定在头部支架上；头部舵机支架固定于鱼身骨架的前部，头部舵机固定于头部舵机支架上；所述设备舱通过设备舱支架安装在鱼身骨架内。所述胸鳍系统还包括胸鳍舵机支架和圆形舵盘；所述胸鳍舵机通过胸鳍舵机支架与鱼身骨架连接；所述胸鳍与胸鳍舵机通过圆形舵盘连接。所述胸鳍包括上胸鳍片、下胸鳍片和橡胶胸鳍片，橡胶胸鳍片夹持于上胸鳍片和下胸鳍片的中间，上胸鳍片、下胸鳍片和橡胶胸鳍片固定连接。所述鱼身骨架包括水平鱼骨、竖直鱼骨和环形鱼骨，所述竖直鱼骨设于水平鱼骨的上下方，且水平鱼骨和竖直鱼骨之间通过环形鱼骨连接。所述鱼尾驱动系统还包括尾鳍舵机和与尾鳍舵机连接的尾鳍，所述尾鳍舵机设于尾部关节的后面。所述联动件为钢丝，钢丝的一端固定在主舵盘上，钢丝的另一端固定在尾部关节上。所述尾部关节的个数至少为2，尾部关节之间通过合页连接。所述头部支架、鱼身骨架和尾部关节上开设有螺丝孔。相对于现有技术，本专利技术技术方案取得的有益效果是：1、本专利技术结构简单，具有逼真的仿生效果，推进效果较好，可以实现水下三维运动。2、通过胸鳍舵机转动，带动连接在胸鳍舵机上的胸鳍转动，从而控制机器鲨鱼在行进中的上浮下潜。3、本专利技术通过头部舵机的转动可带动整个鱼头转动。4、所述设备舱通过设备舱支架连接在鱼身骨架内，设备舱内装有单片机和电池等，通过设备舱内的单片机可控制仿生机器鲨鱼的运动。5、所述主舵机通过带动主舵盘转动从而拉动钢丝牵引整个鱼尾柔性摆动，尾鳍舵机单独控制尾鳍摆动，以实现鱼尾柔性、灵活地运动。6、所述头部支架、鱼身骨架和尾部关节上开设有螺丝孔，螺丝孔可用于安装鱼皮及其他扩展设备，扩展性强。附图说明图1为本专利技术的立体结构示意图之一；图2为本专利技术的立体结构示意图之二；图3为鱼头及鱼身前部去除胸鳍及部分鱼身骨架的结构示意图；图4为鱼身骨架前部及胸鳍系统的结构示意图；图5为鱼身骨架的结构示意图；图6为鱼尾驱动系统的结构示意图。附图说明：鱼头1，鱼头外壳11，头部支架12，头部舵机13，头部舵机支架14，胸鳍系统2，胸鳍21，胸鳍舵机22，圆形舵盘23，胸鳍舵机支架24，上胸鳍片25，下胸鳍片26，橡胶胸鳍片27，鱼身骨架3，水平鱼骨31，环形鱼骨32，竖直鱼骨33，鱼身骨架连接件34，鱼身骨架支撑件35，背鳍41，设备舱42，设备舱支架43；鱼尾驱动系统5，主舵机51，主舵机支架52，主舵盘53，钢丝54，第一尾部关节61，第二尾部关节62，第三尾部关节63，第四尾部关节64，第五尾部关节65，尾鳍舵机66，尾鳍67，合页68，弹性杆69，连接件610。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术做进一步详细说明。如图1～2所示，本专利技术的一种仿生机器鲨鱼，造型为鲨鱼，包括鱼头1、胸鳍系统2、鱼身骨架3、背鳍31、设备舱32和鱼尾驱动系统4。参照图3，在本实施例中，所述鱼头1包括鱼头外壳11、头部支架12、头部舵机13和头部舵机支架14。鱼头外壳11为一外形为鲨鱼头的薄壳，通过螺丝固定在头部支架12上，头部支架12开设有多个螺丝孔，螺丝孔用于固定其他扩展设备，如摄像头和探照灯等。头部支架12与头部舵机13通过螺丝连接，头部舵机13通过螺丝螺帽固定在头部舵机支架14上，头部舵机支架14通过螺丝螺帽固定在鱼身骨架3前部；当头部舵机13转动时带动整个鱼头转动。参照图1、2和4，胸鳍系统分别对称地设在鱼身骨架前部的左右两侧。在本实施例中，所述胸鳍系统2包括胸鳍21、胸鳍舵机22、圆形舵盘23和胸鳍舵机支架24。具体的，上胸鳍片25和下胸鳍片26中间夹着橡胶胸鳍片27，并通过螺丝螺帽固定，形成胸鳍21，同理，背鳍41与尾鳍67也采用类似的结构。胸鳍21与圆形舵盘23通过螺丝固定，再通过圆形舵盘23与胸鳍舵机22固定。胸鳍舵机22通过螺丝螺帽固定在胸鳍舵机支架24上，胸鳍舵机支架24通过螺丝螺帽固定在鱼身骨架前部的侧面。胸鳍系统2通过胸鳍舵机22转动，带动连接在胸鳍舵机22上的胸鳍21转动，从而控制机器鲨鱼在行进中的上浮下潜。参照图1～2，鱼身骨架3上开设有多个螺丝孔，所述头部舵机支架14、胸鳍舵机支架24、背鳍41、设备舱支架43、主舵机支架52和第一尾部关节61均通过螺丝孔安装在鱼身骨架3上，多余螺丝孔可用于安装鱼皮及其他扩展设备。参照图5，鱼身骨架3由水平鱼骨31、环形鱼骨32、竖直鱼骨33、鱼身骨架连接件34和鱼身骨架支撑件35组成。竖直鱼骨32设于水平鱼骨31的上下方，环形鱼骨32通过螺丝螺帽与水平鱼骨31、竖直鱼骨33连接，组成整个鱼身骨架3。本实施例中，水平鱼骨31采用分段结构并通过鱼身骨架连接件34连接而成，同样，竖直鱼骨33也采用类似的结构，在制作中，根据实际制作工艺的不同，可选择一体成型或分段拼接。底部的竖直鱼骨33呈并排两组，鱼身骨架支撑件35装接在两组竖直鱼骨33间作为支撑，使仿生机器鲨鱼放置在桌面上时不易侧翻，且可以根据需要鱼身改变骨架支撑件35的数量和位置。设备舱42通过设备舱支架43连接在鱼身骨架3内，所述设备舱42内装有单片机和电池等，通过设备舱42内的单片机可控制仿生机器鲨鱼的运动。本实施例中联动件采用钢丝，弹性件采用弹性杆，尾部关节的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿生机器鲨鱼，其特征在于：包括鱼头、胸鳍系统、鱼身骨架、设备舱和鱼尾驱动系统；所述鱼头包括鱼头外壳和头部舵机，所述鱼头外壳和头部舵机连接，所述头部舵机设于鱼身骨架的前部；所述胸鳍系统包括胸鳍舵机和连接在胸鳍舵机上的胸鳍；所述胸鳍舵机装接于鱼身骨架前部的侧面；所述设备舱安装于鱼身骨架内，设备舱内装有单片机和电池；所述鱼尾驱动系统包括尾部关节、主舵机、主舵盘、联动件和弹性件；所述主舵机设于鱼身骨架的后部，主舵机连接主舵盘；所述尾部关节通过联动件与主舵盘连接；所述弹性件设于尾部关节内并贯穿尾部关节。

【技术特征摘要】
1.一种仿生机器鲨鱼，其特征在于：包括鱼头、胸鳍系统、鱼身骨架、设备舱和鱼尾驱动系统；所述鱼头包括鱼头外壳和头部舵机，所述鱼头外壳和头部舵机连接，所述头部舵机设于鱼身骨架的前部；所述胸鳍系统包括胸鳍舵机和连接在胸鳍舵机上的胸鳍；所述胸鳍舵机装接于鱼身骨架前部的侧面；所述设备舱安装于鱼身骨架内，设备舱内装有单片机和电池；所述鱼尾驱动系统包括尾部关节、主舵机、主舵盘、联动件和弹性件；所述主舵机设于鱼身骨架的后部，主舵机连接主舵盘；所述尾部关节通过联动件与主舵盘连接；所述弹性件设于尾部关节内并贯穿尾部关节。2.如权利要求1所述的一种仿生机器鲨鱼，其特征在于：还包括背鳍，所述背鳍固定在鱼身骨架上。3.如权利要求1所述的一种仿生机器鲨鱼，其特征在于：还包括头部支架、头部舵机支架和设备舱支架；头部支架与头部舵机固定连接，鱼头外壳固定在头部支架上；头部舵机支架固定于鱼身骨架的前部，头部舵机固定于头部舵机支架上；所述设备舱通过设备舱支架安装在鱼身骨架内。4.如权利要求1所述的一种仿生机器鲨鱼，其特征在于：所述胸鳍系统还包括胸鳍...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢其宸，何汶峰，任露露，张宇，杨晨，张颖，吕巧伶，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35