仿生肌腱驱动的机器鱼系统及运行控制方法技术方案

本发明专利技术涉及水下机器人技术领域，提供一种仿生肌腱驱动的机器鱼系统及运行控制方法，仿生肌腱驱动的机器鱼系统包括本体，本体包括尾部被动关节和尾部躯干，尾部被动关节与尾部躯干转动连接；尾部躯干包括多连杆结构和驱动机构，驱动机构包括伺服舵机和刚度调节线，刚度调节线一端与伺服舵机相连接，另一端贯穿多连杆结构上的关节定位口并与尾部被动关节相连接，刚度调节线用于调节多连杆结构和尾部躯干之间的刚度，进而控制本体的游动状态。通过伺服舵机控制刚度调节线，调节尾部躯干和尾部被动关节的刚度，进而控制本体的游动状态，如此实现尾部躯干和尾部被动关节的良好结合，能够实现高效灵活的波动运动。实现高效灵活的波动运动。实现高效灵活的波动运动。

【技术实现步骤摘要】
仿生肌腱驱动的机器鱼系统及运行控制方法


[0001]本专利技术涉及水下机器人
，尤其涉及一种仿生肌腱驱动的机器鱼系统及运行控制方法。

技术介绍

[0002]仿生机器鱼主要应用为：在水下探测、环境检测、军事侦察等方面，具有推进效率高、机动性强、隐蔽性强和环境友好性出众等优点，具有广阔的应用前景。
[0003]现有的机器鱼通过设置驱动器驱动机器鱼实现各类游动动作，但是冗余的驱动器不利于能量利用效率，尾鳍机构的运动状态控制与真实鱼类存在较大差距。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种仿生肌腱驱动的机器鱼系统及运行控制方法，用以解决现有技术中机器鱼运行状态机动性不强的技术问题。
[0005]本专利技术实施例提供一种仿生肌腱驱动的机器鱼系统，包括：本体，包括尾部被动关节和尾部躯干，所述尾部被动关节与所述尾部躯干转动连接；
[0006]所述尾部躯干包括多连杆结构和驱动机构，所述驱动机构包括伺服舵机和刚度调节线，所述刚度调节线一端与所述伺服舵机相连接，另一端贯穿所述多连杆结构上的关节定位口并与所述尾部被动关节相连接，所述刚度调节线用于调节所述多连杆结构和所述尾部躯干之间的刚度，进而控制所述本体的游动状态。
[0007]根据本专利技术一个实施例的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，所述刚度调节线上设有被动弹簧，所述伺服舵机和所述多连杆结构适于拉动所述被动弹簧伸缩。
[0008]根据本专利技术一个实施例的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，所述多连杆结构包括至少两组连接杆组，相邻的所述连接杆组之间通过转轴转动连接，所述转轴上套设有至少一个扭簧，所述扭簧的相对两侧分别连接相邻的所述连接杆组；
[0009]所述刚度调节线贯穿每一所述转轴并与所述尾部被动关节相连接。
[0010]根据本专利技术一个实施例的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，所述连接杆组包括支撑骨架和设于所述支撑骨架相对两侧的伸出部，相邻所述连接杆组的所述伸出部通过所述转轴转动连接；
[0011]所述支撑骨架上设有至少一个卡接件，所述扭簧的相对两端分别与相邻的所述连接杆组上的所述卡接件相连接。
[0012]根据本专利技术一个实施例的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，每一所述转轴上至少设置两个所述扭簧。
[0013]根据本专利技术一个实施例的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，所述尾部躯干还包括转动组件，所述转动组件包括第一转组和第二转组；
[0014]所述第一转组包括第一绕线轮和缠绕于所述第一绕线轮上的第一驱动线，所述第一驱动线依次穿过所述连接杆组；
[0015]所述第二转组包括第二绕线轮和缠绕于所述第二绕线轮上的第二驱动线，所述第二驱动线依次穿过所述连接杆组；
[0016]所述第一转组和所述第二转组相对设置且所述第一驱动线和所述第二驱动线的绕线方向相反。
[0017]根据本专利技术一个实施例的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，所述第一绕线轮和所述第二绕线轮通过连接轴同步转动，所述第一绕线轮和/或所述第二绕线轮一侧连接有驱动电机，所述驱动电机适于带动所述第一绕线轮和/或所述第二绕线轮转动，以带动所述尾部躯干摆动。
[0018]根据本专利技术一个实施例的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，所述第一绕线轮和/或所述第二绕线轮与所述驱动电机之间还设有齿轮组，所述驱动电机输出端与所述齿轮组相连接，所述驱动电机适于通过所述齿轮组带动所述第一绕线轮和/或所述第二绕线轮转动。
[0019]根据本专利技术一个实施例的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，所述本体内还设有控制板，所述控制板与所述伺服舵机电连接，用于调节所述刚度调节线的预张紧量。
[0020]本专利技术实施例还提供一种仿生肌腱驱动的机器鱼系统运行控制方法，采用上述的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，包括：
[0021]获取本体的游动状态值，所述游动状态值包括游动频率、游动速度以及游动灵活性；
[0022]接收伺服舵机连接的刚度调节线的预张紧量；
[0023]在所述预张紧量大于阈值状态下，向所述伺服舵机发送控制信号，对所述预张紧量调节至预设范围内。
[0024]本专利技术实施例提供的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，通过伺服舵机控制刚度调节线，调节尾部躯干和尾部被动关节的刚度，进而控制本体的游动状态，如此实现尾部躯干和尾部被动关节的良好结合，能够实现高效灵活的波动运动。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术实施例仿生肌腱驱动的机器鱼系统的结构示意图；
[0027]图2为图1所示的内部结构示意图；
[0028]图3为图2所示的部分结构示意图；
[0029]图4为本专利技术实施例的转动组件的结构简图；
[0030]图5为本专利技术实施例的刚度调节线拉动连接杆组的运动简图；
[0031]图6为本专利技术实施例仿生肌腱驱动的机器鱼系统运行控制方法的流程图；
[0032]附图标记：
[0033]10、本体；110、控制板；
[0034]20、尾部被动关节；
[0035]30、尾部躯干；310、多连杆结构；3110、连接杆组；3120、转轴；3130、扭簧；3140、支
撑骨架；3150、伸出部；3160、卡接件；320、驱动机构；3210、伺服舵机；3220、刚度调节线；3230、被动弹簧；330、转动组件；3310、第一转组；33110、第一绕线轮；33120、第一驱动线；3320、第二转组；33210、第二绕线轮；33220、第二驱动线；33230、连接轴；3330、驱动电机；3340、齿轮组。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]请参照图1至图5，本专利技术提出保护一种仿生肌腱驱动的机器鱼系统，包括本体10，本体10包括尾部被动关节20和尾部躯干30，尾部被动关节20与尾部躯干30转动连接；尾部躯干30包括多连杆结构310和驱动机构320，驱动机构320包括伺服舵机3210和刚度调节线3220，刚度调节线3220一端与伺服舵机3210相连接，另一端贯穿多连杆结构310上的关节定位口并与尾部被动关节20相连接，刚度调节线3220用于调节多连杆结构310和尾部躯干30之间的刚度，进而控制本体10的游动状态。
[0038]机器鱼在水中游动时，因为尾部被动关节20与尾部躯干30转动连接，所以尾部躯干30的转动会带动尾部被动关节20也发生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿生肌腱驱动的机器鱼系统，其特征在于，包括：本体，包括尾部被动关节和尾部躯干，所述尾部被动关节与所述尾部躯干转动连接；所述尾部躯干包括多连杆结构和驱动机构，所述驱动机构包括伺服舵机和刚度调节线，所述刚度调节线一端与所述伺服舵机相连接，另一端贯穿所述多连杆结构上的关节定位口并与所述尾部被动关节相连接，所述刚度调节线用于调节所述多连杆结构和所述尾部躯干之间的刚度，进而控制所述本体的游动状态。2.根据权利要求1所述的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，其特征在于，所述刚度调节线上设有被动弹簧，所述伺服舵机和所述多连杆结构适于拉动所述被动弹簧伸缩。3.根据权利要求1所述的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，其特征在于，所述多连杆结构包括至少两组连接杆组，相邻的所述连接杆组之间通过转轴转动连接，所述转轴上套设有至少一个扭簧，所述扭簧的相对两侧分别连接相邻的所述连接杆组；所述刚度调节线贯穿每一所述转轴并与所述尾部被动关节相连接。4.根据权利要求3所述的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，其特征在于，所述连接杆组包括支撑骨架和设于所述支撑骨架相对两侧的伸出部，相邻所述连接杆组的所述伸出部通过所述转轴转动连接；所述支撑骨架上设有至少一个卡接件，所述扭簧的相对两端分别与相邻的所述连接杆组上的所述卡接件相连接。5.根据权利要求3所述的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，其特征在于，每一所述转轴上至少设置两个所述扭簧。6.根据权利要求3所述的仿生肌腱驱动的机器鱼系统，其特征在于，所述尾部躯干还包括转动组件，所述转动组件包括第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻俊志，吴正兴，邱常林，王健，谭民，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：