一种水下仿生机器鱼制造技术

本发明专利技术涉及一种水下仿生机器鱼，它包括一主舱体，主舱体两侧分别设置有胸鳍，主舱体后部设置有驱动模块，驱动模块后部设置有通过上下两连杆连接驱动模块的扇形尾鳍，上连杆与驱动模块输出端之间设置有动密封机构；主舱体包括具有左右两侧窗口和底部窗口的壳体，各窗口分别密封连接有侧盖和底盖，底盖上连接有滑块装置；滑块装置包括设置在底盖上的前支架和后支架，前、后支架上通过轴承连接丝杠和光杆，丝杠和光杆上穿设有滑块，丝杠的一端穿过后支架后连接下齿轮，下齿轮啮合上齿轮，上齿轮固定连接在串口电机的输出端，串口电机固定在后支架上部。本发明专利技术具有良好的水下三维运动能力和一定的环境适应能力，稳定可靠，运动灵活，可用于水底资源勘察，海上打捞、救助等任务，在未来的海上作战任务中也能发挥重要作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机器鱼，特别是关于一种具有滑块式升潜机构的水下仿生机器鱼。
技术介绍
随着各国经济的发展以及人口的增长，人类消耗的资源越来越多，而陆地上的资 源却越来越少，因此能源短缺成为21世纪全世界面临的一个重大难题。浩瀚的海洋占据了 地球表面积的71 % ，海底蕴藏着丰富的矿产资源，在资源短缺的今天，对海洋的开发无疑成 为了世界各国重要的战略目标和竞争的焦点。但因海底世界环境非常恶劣，给开发工作带 来了前所未有的挑战。水下机器人作为一种高新技术的手段，在海洋开发和利用领域发挥 了重要作用，为人类解开海洋之谜以及开拓更广阔的生存空间带来了希望。 水下自主机器人(Autonomous Underwater Vehicle, AUV)，因其活动不受电缆约 束，活动范围广，成本低，无论从军事还是民用的角度看，都具有巨大的应用前景。鱼类具有 非凡的水中运动能力，其推进效率和机动性能都远远超过现有的人造水下航行器，因此以 鱼类为原型设计水下仿生自主机器人成为国际海洋工程界的一个研究热点。升潜技术是 进行海洋开发的必要手段，也是水下自主机器人领域的一个研究难点。众所周知，水下压力 大，光线黑暗，环境非常恶劣，无论海底资源探测，还是打捞救助，都要求航行器具有一定的 水下三维运动能力。有缆水下航行器的深潜技术已经比较成熟，但是自主水下推进器的深 潜技术目前还处于研究和试用阶段，还有一些关键技术问题有待解决，例如动力源问题、信 息处理问题、图像识别问题、导航定位问题等等。小型水下推进器，因其功耗低、研究成本 低、研究耗时短、多样的运动能力强，成为水下机器人领域的重要研究对象。设计一个易于 安装和拆卸并且可以广泛应用于小型水下推进器的升潜机构，结合鱼类的推进方式，实现 具有三维运动能力以及一定信息感知能力的机器鱼是水下仿生机器人领域中亟待解决的 问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种结构简单、升潜方便、环境扰动小且能实 现水下三维运动的仿生机器鱼。 为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案一种水下仿生机器鱼，其特征在于 它包括一主舱体，所述主舱体两侧分别设置有一胸鳍，所述主舱体后部设置有一驱动模块， 所述驱动模块后部设置有一通过上、下两连杆摆动连接所述驱动模块的扇形尾鳍，所述上 连杆与所述驱动模块的输出端之间设置有动密封机构；所述主舱体包括一具有左右两侧 窗口和底部窗口的壳体，所述两侧窗口分别密封连接有侧盖，所述底部窗口密封连接有一 底盖，所述底盖上固定连接有一滑块装置；所述滑块装置包括设置在所述底盖上的一前支 架和一后支架，所述前、后支架上通过轴承连接一丝杠和一光杆，所述丝杠和光杆上穿设有 一滑块，所述丝杠的一端穿过所述后支架的轴承后，连接一下齿轮，所述下齿轮啮合一上齿轮，所述上齿轮固定连接在一串口电机的输出端，所述串口电机固定在所述后支架上部。 所述主舱体的所述壳体前下方设置有一压力传感器，前方和左右两所述侧盖上分 别设置有一红外测距传感器，所述壳体的空腔内还设置有一控制装置、一通信装置和一电 源装置。 所述壳体上设置有一防水的电源开关、 一 电源充电插头和一用于机器人无线通信 的天线，各部件密封连接在所述壳体上。 所述驱动模块包括一具有左右两侧窗口和顶部窗口的框架，所述两侧窗口分别密 封连接有侧盖，所述顶部窗口密封连接有一顶盖，所述框架内设置有一大扭矩直流伺服的 舵机，所述舵机通过一联轴器将力矩传递给一输出轴；所述顶盖上设置有与所述输出轴同 轴的所述动密封结构，所述框架的底部连接有一被动转轴装置的被动输出轴，所述被动输 出轴通过一法兰盖固定在所述驱动模块底部，且所述被动输出轴与所述输出轴同心。 所述上连接杆的一端与所述驱动模块的输出轴连接，所述下连接杆的一端与所述 驱动模块的被动输出轴连接，所述上连接杆和下连接杆另一端通过螺杆和螺母与所述扇形 尾鳍连接。 所述壳体、底盖、支架、框架以及框架的顶盖均采用轻质铝合金材料制成；所述驱 动模块侧盖和主舱体侧盖采用有机玻璃制制成；所述扇形尾鳍采用柔软橡胶材料制成。 本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本专利技术由于采用仿生的鱼体 /尾鳍推进模式，靠扇形尾鳍作为主要的推进机构，可实现水下的前进和转弯运动，并根据 红外测距传感器的信息自主进行避障，因此具有良好的环境适应能力。2、本专利技术采用的滑 块装置，通过改变滑块的重量占整个鱼体的比例，调整机器鱼升潜运动的效果。通过滑块的 移动，可以改变鱼体重心，在一定前进速度的前提下，完成上升或是下潜的运动，结合扇形 尾鳍的摆动，不仅可以使机器鱼在复杂的非结构环境中实现多种游动步态，而且实现了机 器鱼的水下三维运动能力。3、本专利技术采用的扇形尾鳍是由柔软的橡胶材料制成，用来模拟 鱼的尾鳍，对于小型水下推进器来说，扇形尾鳍相比常用的月牙形尾鳍，具有更高的推进效 率以及更好的机动性，有效的提高了水下机器鱼的游动速度，并且实现了小半径的转弯运 动。4、本专利技术采用的滑块装置是基于改变重心位置来实现升潜运动的原理，整个装置置于 机器鱼体内整体密封，所以对周围水环境的扰动非常小，具有很好的隐蔽性能。5、本专利技术采 用的滑块装置原理通俗，并且经过简单改装，就可以广泛应用于各种小型水下推进器中，具 有适应范围广、稳定性高、可移植性好等优点。本专利技术具有良好的水下三维运动能力和一定 的环境适应能力，稳定可靠，运动灵活，可用于水底资源勘察，海上打捞、救助等任务，在未 来的海上作战任务中也能发挥重要作用。附图说明 图1是本专利技术的整体结构示意图 图2是本专利技术的主舱体结构分解示意图 图3是本专利技术的滑块装置示意图 图4是本专利技术的驱动模块结构示意图具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。 如图1所示，本专利技术包括一机器鱼的主舱体IO，主舱体10两侧分别设置有一胸鳍 40，主舱体10后端部设置有一用于驱动整个装置工作的驱动模块50，并在驱动模块50的 后部设置有一通过上、下两连接杆60、61摆动连接驱动模块50的扇形尾鳍62，上连接杆60 与驱动模块50的输出端之间设置有一动密封机构70。其中，扇形尾鳍62采用柔软橡胶材 质制成。 如图2所示，本专利技术的主舱体10包括一由轻质铝合金材料制成的壳体11，为了减 小本专利技术游动时的流体阻力，壳体11的前端设置为类似鱼头的扁圆弧形。壳体11的左右 两侧和底部分别设置有窗口，在壳体11的左右两侧窗口上分别设置有一个与其形状对应 由有机玻璃材料制成的侧盖12，底部窗口上设置有一与其形状对应由轻质铝合金材料制成 的底盖13。左右两个侧盖12通过固定胶和防水密封胶分别粘接到壳体11的左右两个窗口 上。并在底盖13上表面固定连接一用来改变升潜模态的滑块装置14，该滑块装置14通过 底部窗口穿入壳体ll内部，且为了达到防水密封的目的，在壳体ll的底部窗口上设置有0 形密封圈，底盖13通过螺纹固定连接到壳体11上。在壳体11的前下方设置有一压力传感 器15，用来检测机器鱼的深度信息；在壳体11的前方和左右两侧盖12上分别设置有一红 外测距传感器16，用来检测周围水环境的障碍物信息以采取相应的运动方式。壳体11的空 腔内还设置有一控制装置17、一通信装置18和一电源装置19。 在壳体1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下仿生机器鱼，其特征在于：它包括一主舱体，所述主舱体两侧分别设置有一胸鳍，所述主舱体后部设置有一驱动模块，所述驱动模块后部设置有一通过上、下两连杆摆动连接所述驱动模块的扇形尾鳍，所述上连杆与所述驱动模块的输出端之间设置有动密封机构；所述主舱体包括一具有左右两侧窗口和底部窗口的壳体，所述两侧窗口分别密封连接有侧盖，所述底部窗口密封连接有一底盖，所述底盖上固定连接有一滑块装置；所述滑块装置包括设置在所述底盖上的一前支架和一后支架，所述前、后支架上通过轴承连接一丝杠和一光杆，所述丝杠和光杆上穿设有一滑块，所述丝杠的一端穿过所述后支架的轴承后，连接一下齿轮，所述下齿轮啮合一上齿轮，所述上齿轮固定连接在一串口电机的输出端，所述串口电机固定在所述后支架上部。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贾永楠，王龙，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]