一种基于视觉的多鳍协作驱动机器鱼制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于视觉的多鳍协作驱动机器鱼，包括外壳、鱼尾动力模块、鱼鳍辅助模块、摄像头模块、重心调节模块以及用于控制机器鱼运作的控制模块及电源模块，摄像头模块包括摄像头，摄像头的一侧安装有带动摄像头上下及左右转动的二轴云台组件；重心调节模块包括左右重心块和前后重心块，左右重心块的一侧设有带动左右重心块左右摆动的左右重心调节舵机；前后重心块的两侧分别设有主动带轮和从动带轮，主动带轮通过第一同步齿形带与从动带轮连接，主动带轮的上侧连接有前后重心调节舵机，第一同步齿形带的下侧设有线轨，前后重心块与线轨滑动连接。具有防抖动以及使机器鱼实现上升、下潜和灵活的转弯的功能，提高了游动的灵活性。

A vision based multi fin cooperative driving robot fish

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉的多鳍协作驱动机器鱼
本技术涉及仿生机器鱼设备领域，具体涉及一种基于视觉的多鳍协作驱动机器鱼。
技术介绍
仿生机器鱼是通过模仿鱼类的外形和运动规律来推动周围的水，以实现推进和转弯的，具有噪声低、对环境扰动小的特点，适合在长时间无能源补充及远距离条件的水下执行任务。因此，可以将仿生机器鱼应用于海洋勘测、海洋探险、海底管道检测、水下侦查和跟踪、水污染监测等，具有非常广阔的应用前景。目前设计的仿生机器鱼主要包括外壳、头部、鱼鳍、骨架和运动控制单元，通过运动控制单元来控制鱼鳍和骨架的摆动来提高仿生机器鱼动作的仿真程度。其中，鱼鳍主要包括背鳍、胸鳍、腹鳍、臀鳍和尾鳍，不同的鱼鳍具有不同的功能：胸鳍的功能是运动、平衡和掌握运动方向；腹鳍的功能是协助背鳍、臀鳍来维持鱼体的平衡，并具有辅助鱼体升降和拐弯的功能；尾鳍具有平衡、推进和转向的作用，通过尾鳍的摆动使鱼体产生前进运动的推进力。现有的仿生机器鱼的结构不尽相同，但都是通过模仿和控制鱼鳍的运动来实现推进运动的目的。但是，现有的研究中还无法通过鱼鳍的相互配合来实现机器鱼的上浮、下潜和灵活转弯。另外，机器鱼在水中游动的过程中，由于鱼鳍的摆动以及水本身的流动可能会使头部稳定性较差，容易导致摄像头的成像画面不清晰，无法清楚地探测水中的情况，影响机器鱼的智能游动。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术的目的在于提供一种基于视觉的多鳍协作驱动机器鱼，该机器鱼主要通过摄像头与二轴云台的连接结构，来起到防抖动的功能，有助于实时探测水中情况，获取图像，并根据所获取的图像实现智能游动，而且，通过鱼鳍的辅助模块和重心调节模块之间的相互配合，使机器鱼可以实现上升、下潜及水中任意平面直游等运动。为实现上述目的，本技术的技术方案如下。一种基于视觉的多鳍协作驱动机器鱼，包括外壳、鱼尾动力模块、鱼鳍辅助模块、摄像头模块、重心调节模块以及用于控制机器鱼运作的控制模块及电源模块，所述摄像头模块包括摄像头，所述摄像头的一侧安装有用于带动所述摄像头上下及左右转动的二轴云台组件，所述控制模块与所述二轴云台组件电连接；所述重心调节模块包括左右重心块和前后重心块，所述左右重心块的一侧设有用于带动所述左右重心块左右摆动的左右重心调节舵机；所述前后重心块安装于所述左右重心块的下侧，所述前后重心块沿外壳延伸的两侧分别设有主动带轮和从动带轮，所述主动带轮通过第一同步齿形带与所述从动带轮连接，所述主动带轮的上侧连接有前后重心调节舵机，所述第一同步齿形带的下侧设有线轨，所述前后重心块与所述线轨滑动连接。进一步，所述二轴云台组件包括第一电机、第二电机以及用于连接所述第一电机与所述第二电机的L型支撑架，所述摄像头的外侧设有摄像头外壳，所述摄像头外壳的一侧设有带动所述摄像头外壳转动的第一电机，且与所述第一电机的转轴可拆卸连接，所述第一电机的另一侧与所述L型支撑架的竖直部可拆卸连接，所述L型支撑架的下侧通过支撑座连接有带动所述L型支撑架转动的第二电机，且与所述第二电机的转轴可拆卸连接，所述第二电机的下侧安装有摄像头底座。进一步，所述重心调节模块还包括C型的安装壳体，所述左右重心调节舵机通过舵机支撑架与所述安装壳体的上端部可拆卸连接，所述线轴与所述安装壳体的下端部可拆卸连接，所述安装壳体的中部设有水平安装板，所述前后重心调节舵机安装于所述水平安装板的上侧，所述主动带轮与所述从动带轮均安装于所述水平安装板的下侧，且均与所述水平安装板可转动连接，所述从动带轮下端的从动带轮轴与所述线轨的一端可转动连接，所述左右重心块的形状为梨形。(钟摆形状，钟摆结构)更进一步，所述线轨为工字型轨道，所述前后重心块的下侧设有与所述工字型轨道相适配的凹槽，所述凹槽卡接于所述工字型轨道上。进一步，所述控制模块包括控制电路板，所述电源模块包括若干个电池；所述电源模块与所述控制模块电连接，所述控制模块分别与所述摄像头模块、所述重心调节模块、所述鱼尾动力模块、所述鱼鳍辅助模块电连接。进一步，所述鱼尾动力模块包括可转动的安装于所述外壳尾部的鱼尾以及控制所述鱼尾摆动的鱼尾舵机；所述鱼鳍辅助模块包括背鳍、背鳍舵机、胸鳍和胸鳍舵机，位于所述外壳背部的所述背鳍通过所述背鳍舵机与所述外壳可转动连接，位于所述外壳的胸部两侧的所述胸鳍通过所述胸鳍舵机与所述外壳转动连接。更进一步，所述鱼尾舵机的一侧设有鱼尾固定座，所述鱼尾舵机的上端通过舵机固定筒与所述鱼尾固定座可拆卸连接，所述鱼尾舵机的下端通过舵机固定架与所述鱼尾固定座可拆卸连接，所述鱼尾固定座靠近所述鱼尾的一侧设有鱼尾轴，且所述鱼尾轴通过第二轴承与所述鱼尾固定座可转动连接；所述鱼尾的一端上安装有鱼尾连接板，所述鱼尾连接板与所述鱼尾轴可拆卸连接，所述鱼尾轴的下端通过锥齿轮组件与所述鱼尾舵机连接。更进一步，所述锥齿轮组件包括第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述鱼尾舵机的一侧设有鱼尾舵机连接头，且通过鱼尾舵机连接头与所述第二锥齿轮可拆卸连接，所述第一锥齿轮安装于所述鱼尾轴的下侧，且与所述第二锥齿轮齿形啮合；所述鱼尾轴的上端部设有鱼尾轴固定筒，且通过第一轴承与所述鱼尾轴固定筒可转动连接。更进一步，所述背鳍的一端下侧安装有背鳍连接轴，所述背鳍连接轴的一端上设有轴齿轮，所述轴齿轮通过第二同步齿形带与所述背鳍舵机的转轴连接，所述背鳍连接轴通过第三轴承与所述外壳可转动连接。更进一步，所述胸鳍舵机的一侧设有胸鳍舵机连接头，所述胸鳍舵机连接头通过联轴器连接有胸鳍连接轴，所述胸鳍舵机的一侧安装有胸鳍固定架，所述胸鳍连接轴通过第四轴承与所述胸鳍固定架可转动连接，所述胸鳍的一端上安装有胸鳍连接板，所述胸鳍连接轴与所述胸鳍连接板可拆卸连接。本技术的有益效果：与现有技术相比，本技术提供一种基于视觉的多鳍协作驱动机器鱼具有如下有益效果：1、本技术提供的机器鱼，在鱼体头部安装有高清摄像头和二轴云台组件，二轴云台包括两个直流无刷电机，用于控制摄像头在水平方向和竖直方向的转动，给摄像头提供一个稳定的拍摄环境，可抵消掉因鱼体晃动而导致的拍摄画面抖动的现象，即使鱼体在水中游动或者水本身的流动，都能够使拍摄达到稳定的效果；通过鱼体前部安装的高清摄像头和二轴鱼台组件，能够实时探测水中情况，获取高清图像，并能够根据所获取的图像实现智能游动。2、本技术提供的机器鱼，在鱼体中部安装有重心调节模块，能够改变机器鱼的左右、前后重心，再通过与鱼尾、胸鳍、背鳍相互配合来实现鱼体上浮、下潜和灵活的转弯，使鱼体能够在水中的任意平面内游动，且提高了机器鱼游动的灵活性。附图说明图1为本技术实施例1的结构示意图。图2为本技术实施例1的剖面图。图3为本技术实施例1中摄像头模块的爆炸图。图4为本技术实施例1中摄像头模块的结构示意图。图5为本技术实施例1中重心调节模块的结构示意图。图6为本技术实施例1中控制模块及电源模块的结构示意图。图7为本技术实施例1中鱼本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于视觉的多鳍协作驱动机器鱼，包括外壳(3)、鱼尾动力模块(4)、鱼鳍辅助模块(5)、摄像头模块(1)、重心调节模块(2)以及用于控制机器鱼运作的控制模块(6)及电源模块(7)，其特征在于，所述摄像头模块(1)包括摄像头(102)，所述摄像头(102)的一侧安装有用于带动所述摄像头(102)上下及左右转动的二轴云台组件，所述控制模块(6)与所述二轴云台组件电连接；/n所述重心调节模块(2)包括左右重心块(204)和前后重心块(210)，所述左右重心块(204)的一侧设有用于带动所述左右重心块(204)左右摆动的左右重心调节舵机(202)；所述前后重心块(210)安装于所述左右重心块(204)的下侧，所述前后重心块(210)沿外壳延伸的两侧分别设有主动带轮(207)和从动带轮(212)，所述主动带轮(207)通过第一同步齿形带(209)与所述从动带轮(212)连接，所述主动带轮(207)的上侧连接有前后重心调节舵机(205)，所述第一同步齿形带(209)的下侧设有线轨(208)，所述前后重心块(210)与所述线轨(208)滑动连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉的多鳍协作驱动机器鱼，包括外壳(3)、鱼尾动力模块(4)、鱼鳍辅助模块(5)、摄像头模块(1)、重心调节模块(2)以及用于控制机器鱼运作的控制模块(6)及电源模块(7)，其特征在于，所述摄像头模块(1)包括摄像头(102)，所述摄像头(102)的一侧安装有用于带动所述摄像头(102)上下及左右转动的二轴云台组件，所述控制模块(6)与所述二轴云台组件电连接；
所述重心调节模块(2)包括左右重心块(204)和前后重心块(210)，所述左右重心块(204)的一侧设有用于带动所述左右重心块(204)左右摆动的左右重心调节舵机(202)；所述前后重心块(210)安装于所述左右重心块(204)的下侧，所述前后重心块(210)沿外壳延伸的两侧分别设有主动带轮(207)和从动带轮(212)，所述主动带轮(207)通过第一同步齿形带(209)与所述从动带轮(212)连接，所述主动带轮(207)的上侧连接有前后重心调节舵机(205)，所述第一同步齿形带(209)的下侧设有线轨(208)，所述前后重心块(210)与所述线轨(208)滑动连接。


2.根据权利要求1所述的基于视觉的多鳍协作驱动机器鱼，其特征在于，所述二轴云台组件包括第一电机(103)、第二电机(106)以及用于连接所述第一电机(103)与所述第二电机(106)的L型支撑架(104)，所述摄像头(102)的外侧设有摄像头外壳(101)，所述摄像头外壳(101)的一侧设有带动所述摄像头外壳(101)转动的第一电机(103)，且与所述第一电机(103)的转轴可拆卸连接，所述第一电机(103)的另一侧与所述L型支撑架(104)的竖直部可拆卸连接，所述L型支撑架(104)的下侧通过支撑座(105)连接有带动所述L型支撑架(104)转动的第二电机(106)，且与所述第二电机(106)的转轴可拆卸连接，所述第二电机(106)的下侧安装有摄像头底座(107)。


3.根据权利要求1所述的基于视觉的多鳍协作驱动机器鱼，其特征在于，所述重心调节模块(2)还包括C型的安装壳体(201)，所述左右重心调节舵机(202)通过舵机支撑架(203)与所述安装壳体(201)的上端部可拆卸连接，所述线轨(208)与所述安装壳体(201)的下端部可拆卸连接，所述安装壳体(201)的中部设有水平安装板(206)，所述前后重心调节舵机(205)安装于所述水平安装板(206)的上侧，所述主动带轮(207)与所述从动带轮(212)均安装于所述水平安装板(206)的下侧，且均与所述水平安装板(206)可转动连接，所述从动带轮(212)下端的从动带轮轴(211)与所述线轨(208)的一端可转动连接，所述左右重心块(204)的形状为梨形。


4.根据权利要求3所述的基于视觉的多鳍协作驱动机器鱼，其特征在于，所述线轨(208)为工字型轨道，所述前后重心块(210)的下侧设有与所述工字型轨道相适配的凹槽，所述凹槽卡接于所述工字型轨道上。


5.根据权利要求1所述的基于视觉的多鳍协作驱动机器鱼，其特征在于，所述控制模块(6)包括控制电路板，所述电源模块(7...

【专利技术属性】
技术研发人员：李淑娟，王世伟，盛储剑，
申请(专利权)人：淮南师范学院，
类型：新型
国别省市：安徽;34