本发明专利技术提供了一种基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人，包括：躯壳单元；鱼鳍单元，包括分别连接于主体躯板两侧的两个波动鳍组件；沉浮单元，位于外壳内且安装于主体躯板上方，沉浮单元包括重心调节机构和驱动重心调节机构运行的第一驱动装置；其中，波动鳍组件包括多个第二驱动装置、多根柔性杆和柔性骨架，多个第二驱动装置沿外壳的头端朝尾端的方向间隔安装，多根柔性杆分别与多个第二驱动装置连接。本发明专利技术借助波动鳍组件产生的推进力而进行运动，并通过沉浮单元控制本发明专利技术的沉浮，使得本发明专利技术具有运动效率高、机动性好、稳定性抗干扰能力强以及环境扰动性小等优点，能够在低速状态下完成水下探测、水下拍摄等任务。水下拍摄等任务。水下拍摄等任务。
【技术实现步骤摘要】
一种基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人
[0001]本专利技术属于仿生机器人
，涉及水下机器人，具体涉及一种基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人。
技术介绍
[0002]地球总体表面有70％以上的面积被水域覆盖，而其中的很大一部分仍未被人类所了解并开发。故水下机器人的研制工作长期受到各国的重视，从而深入开展对水下机器人基础理论和关键技术的研究具有非常重要的实际意义和应用价值。
[0003]仿生学作为科研领域的一门重要学科，其目的旨在学习模仿生物体结构与运动过程，进而获得该生物机构学或动力学的优点，设计出和该生物具有相似特点的仿生机械结构。其中，因鱼类在海洋，水域内部独一无二的适应性，使得鱼类仿生机器人逐渐成为水下仿生机器人中的一个重要组成部分。通过对鱼类仿生学的研究，模拟其在上百万年中进化而成的特殊结构，从而设计出具有水下适应性的机器人，进而便于完成水下任务。
[0004]现有市面上的水下机器人主要分为定点式声呐雷达类机器人和BCF(Body and/or Caudal Fin propulsion)推进模式类鱼型机器人两种。在实际工作中，定点式声呐雷达类机器人主要依靠超声波进行探测工作，而超声波探测会严重降低多种鱼类捕食的成功率，还会影响鱼类的繁殖率，从而对海洋生态环境造成了破坏，使其的使用效果下降。
[0005]而BCF推进模式类鱼型机器人通过拨动或摆动部分身体和尾鳍的方式，利用涡流将水向身后推射，从而利用水的反作用力实现鱼体的向前运动，使得在在高速情况下具有较高的游动效率，且加速和起动性能良好。但是，BCF推进模式类鱼型机器人在低速情况下存在姿态调整、浮沉、转向方面灵敏度不高，响应缓慢等问题，具有局限性。
技术实现思路
[0006]本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人。
[0007]本专利技术提供了一种基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人，具有这样的特征包括：躯壳单元，包括外壳和安装于外壳内的主体躯板；鱼鳍单元，包括分别连接于主体躯板两侧的两个波动鳍组件；沉浮单元，位于外壳内且安装于主体躯板的上方，沉浮单元包括重心调节机构和驱动重心调节机构运行的第一驱动装置；其中，波动鳍组件包括多个第二驱动装置、多根柔性杆和柔性骨架，多个第二驱动装置沿外壳的头端朝尾端的方向间隔安装，多个第二驱动装置的输出轴同轴或平行，多根柔性杆分别与多个第二驱动装置连接，柔性骨架的形状呈鳍型，套设于多根柔性杆上。
[0008]进一步地，多个第二驱动装置驱动对应的柔性杆进行不同步的往复摆动。
[0009]进一步地，柔性骨架包括多层柔性骨片，多层柔性骨片间隔地套设于多根柔性杆上。
[0010]进一步地，每根柔性杆与对应的第二驱动装置的输出轴垂直。
[0011]在本专利技术提供的基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人中，还可以具有这样的特征：波动鳍组件还包括安装板，安装板通过行星轮机构与主体躯板连接，安装板上安装有多个第二驱动装置。
[0012]在本专利技术提供的基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人中，还可以具有这样的特征：波动鳍组件和主体躯板的连接处设有防水柔性面材；波动鳍组件还包括套设于柔性骨架上的防水柔性套。
[0013]在本专利技术提供的基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人中，还可以具有这样的特征：鱼鳍单元还包括与外壳尾端连接的尾鳍。
[0014]在本专利技术提供的基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人中，还可以具有这样的特征：重心调节机构包括导向杆和调节块，导向杆沿外壳头端朝外壳尾端的方向布置于主体躯板上，导向杆与第一驱动装置连接，调节块设于导向杆上，第一驱动装置驱动导向杆使调节块沿导向杆移动。
[0015]在本专利技术提供的基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人中，还可以具有这样的特征：基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人还包括还包括：控制单元，位于外壳内且安装于主体躯板的上方，控制第一驱动装置和多个第二驱动装置工作；每个波动鳍组件的多个第二驱动装置驱动对应的柔性杆，使其带动柔性骨架在外壳的头端朝尾端方向视角下的运动姿态呈正弦曲线状。
[0016]进一步地，控制单元将初相不同的正弦波信号分别传输给多个第二驱动装置，使多个第二驱动装置驱动对应的柔性杆进行往复性摆动。
[0017]在本专利技术提供的基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人中，还可以具有这样的特征：基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人还包括：升降单元，包括安装于主体躯板上方的第三驱动装置、设于主体躯板下方的升降板、以及与第三驱动装置和升降板连接的传动机构；移动单元，安装于主体躯板的下方，移动单元与升降板连接，用于带动躯壳单元移动；控制单元控制第三驱动装置和移动单元工作。
[0018]进一步地，传动机构包括传动杆、连接杆和限位盘，传动杆的一端与第三驱动装置连接，传动杆的另一端与限位盘连接，连接杆的一端与限位盘连接，连接杆的另一端贯穿主体躯板与升降板连接，限位盘设于外壳内且位于主体躯板的上方。
[0019]进一步地，移动单元包括履带移动机构，履带移动机构与升降板连接且位于主体躯板的下方。
[0020]进一步地，外壳的底部设有供移动单元进出的挡板。
[0021]专利技术的作用与效果
[0022]根据本专利技术所涉及的基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人，因为鱼鳍单元中连接于主体躯板两侧的波动鳍组件中的第二驱动装置能够驱动柔性杆带动柔性骨架进行摆动，从而能够带动外壳进行移动。其中，柔性骨架呈鳍型能够更为平稳的带动外壳进行移动。同时，沉浮单元能够控制躯壳单元进行沉浮。
[0023]综上，本专利技术借助波动鳍组件运动而产生推进力从而带动躯壳单元运动，并且本专利技术通过沉浮单元控制躯壳单元沉浮，使得本专利技术具有运动效率高、机动性好、稳定性抗干扰能力强以及环境扰动性小等优点，能够在低速状态下完成水下探测、水下拍摄等任务。
附图说明
[0024]图1是本专利技术的实施例中基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人的结构示意图；
[0025]图2是本专利技术的实施例中基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人的局部剖视图；
[0026]图3是本专利技术的实施例中躯壳单元及其内部的爆炸图；
[0027]图4是本专利技术的实施例中躯壳单元内部的结构示意图；
[0028]图5是本专利技术的实施例中主体躯板上方的结构示意图；
[0029]图6是本专利技术的实施例中波动鳍组件的结构示意图；
[0030]图7是本专利技术的实施例中波动鳍组件的爆炸图。
[0031]10、躯壳单元；11、外壳；111、挡板；12、主体躯板；20、沉浮单元；21、第一驱动装置；22、重心调节机构；221、导向杆；222、调节块；30、鱼鳍单元；31、波动鳍组件；311、第二驱动装置；312、柔性杆；313、柔性骨架；3131、柔性骨片；314、安装板；3141、行星轮机构；32、尾鳍；40、升降单元本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人，其特征在于，包括：躯壳单元，包括外壳和安装于所述外壳内的主体躯板；鱼鳍单元，包括分别连接于所述主体躯板两侧的两个波动鳍组件；沉浮单元，位于所述外壳内且安装于所述主体躯板的上方，所述沉浮单元包括重心调节机构和驱动所述重心调节机构运行的第一驱动装置；其中，所述波动鳍组件包括多个第二驱动装置、多根柔性杆和柔性骨架，多个所述第二驱动装置沿所述外壳的头端朝尾端的方向间隔安装，多个所述第二驱动装置的输出轴同轴或平行，多根所述柔性杆分别与多个所述第二驱动装置连接，所述柔性骨架的形状呈鳍型，套设于多根所述柔性杆上。2.根据权利要求1所述的基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人，其特征在于：其中，多个所述第二驱动装置驱动对应的所述柔性杆进行不同步的往复摆动。3.根据权利要求1所述的基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人，其特征在于：其中，所述柔性骨架包括多层柔性骨片，多层所述柔性骨片间隔地套设于多根所述柔性杆上。4.根据权利要求1所述的基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人，其特征在于：其中，每根所述柔性杆与对应的所述第二驱动装置的输出轴垂直。5.根据权利要求1所述的基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人，其特征在于：其中，所述波动鳍组件还包括安装板，所述安装板通过行星轮机构与所述主体躯板连接，所述安装板上安装有多个所述第二驱动装置。6.根据权利要求1所述的基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人，其特征在于：其中，所述波动鳍组件和所述主体躯板的连接处设有防水柔性面材；所述波动鳍组件还包括套设于所述柔性骨架上的防水柔性套。7.根据权利要求1所述的基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人，其特征在于：其中，所述鱼鳍单元还包括与所述外壳尾端连接的尾鳍。8.根据权利要求1所述的基于正弦摆动波动鳍结构的仿生魔鬼鱼机器人，其特征在于：其中，所述重心调节机构包括导向杆和调节块，所述导向杆沿所述外壳头端朝所述外壳尾端的方向布置于所述主体躯板上，所述导向杆与所述第一驱动...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴炳晖，龙思清，赵逸晗，汪家宁，陈圆，顾申杰，陆怡彤，周纪蓬，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：
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