一种仿生金枪鱼吊装式机器鱼测试平台制造技术

本发明专利技术公开了一种仿生金枪鱼吊装式机器鱼测试平台

【技术实现步骤摘要】
一种仿生金枪鱼吊装式机器鱼测试平台


[0001]本专利技术涉及仿生
，尤其涉及一种仿生金枪鱼吊装式机器鱼测试平台
。

技术介绍

[0002]机器人系统正变得越来越无处不在，无论是在陆地
、
空中还是在水中
。
在水生领域，包括遥控水下机器人
(ROV)
和自主水下航行器
(AUV)
在内的水生无人机为研究海洋深度开辟了新的机会，为海洋环境下的生态检测
、
资源勘探
、
灾难救援等工作提供了极大的便利，利用机器人系统极大减轻了大型船只船员和人类潜水员的作业难度
。
[0003]现行趋势下，在复杂的海洋环境中，传统的水生机器人系统在实际的水下运动中存在局限性，主要体现在运动效率低下
、
机动性差
、
隐蔽性差等方面，主要由于传统的水生机器人系统形态结构及驱动方式与自然的水生生物相比相差甚远
。
一种新型的仿生自主水下航行器
BAUV
正在研发中，这些仿生自主水下航行器主要是基于动物的形态结构和运动方式进行设计，有望提高在各种海洋环境中的性能
。
动物与传统
AUV
和
BAUV
的游泳性能比较表明，自然系统仍然具有超越当前
AUV
技术水平的游泳能力
。
然而，水生动物在游泳速度
、
效率
、
机动性和隐蔽性方面的表现可以作为指导仿生
AUV
技术发展的基准
。
[0004]现行需求中，对新一代的仿生自主水下航行器
BAUV
的研发需要一套测试平台作为测量机器人各项参数指标的实验装置，并且通过测试结果对机器人进行迭代优化，从而提升各项性能
。
同时，在自然界中，金枪鱼作为一种鲔游式的远航鱼类生物，通过研究金枪鱼的身体结构和游动方式等有助于指导新一代的仿生自主水下航行器
BAUV
的研发，从而提升现有的水下潜航器的运动性能
。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种仿生金枪鱼吊装式机器鱼测试平台，能够模拟机器鱼的实际游动过程，得到一些相关的测量参数，并且可以通过对实验数据的研究分析实现对机器鱼的进一步改进，有助于指导新一代的仿生自主水下航行器
BAUV
的研发
。
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供一种仿生金枪鱼吊装式机器鱼测试平台，包括：循环水洞装置
、
机器鱼控制及功率采集系统；
[0007]循环水洞装置包括循环水洞进水装置
、
导轨
、
水槽
、
循环水洞出水装置以及水泵；循环水洞进水装置与水槽与循环水洞出水装置联通，内部形成回形水路，水泵设置于循环水洞出水装置并连入水路；水槽上端面设置有开口，开口上端悬吊有仿生机器鱼，该仿生机器鱼与机器鱼控制及功率采集系统电连接
。
[0008]在上述技术方案中，设计了一套吊装式机器鱼测试平台，用于对机器鱼进行实验测量，能够模拟机器鱼的实际游动过程，得到一些相关的测量参数，并且可以通过对实验数据的研究分析实现对机器鱼的进一步改进，有助于指导新一代的仿生自主水下航行器
BAUV
的研发
。
[0009]在一些实施例中，还包括：
[0010]导轨，固设于水槽顶端；
[0011]移动平台，可滑动连接于导轨，该移动平台用于悬吊吊装式仿生机器鱼
。
[0012]在上述技术方案中，导轨，其由金属材料制造，位于循环水洞装置顶端，为移动平台提供移动单自由度；移动平台，其由金属材料制造，位于循环水洞装置顶端，其底部滑轮与导轨配合实现单自由度运动，并且底端有开孔能够与吊装式仿生机器鱼顶部固定，能够在操作过程中调节吊装式仿生机器鱼在流场中的水平位置
。
[0013]在一些实施例中，所述水槽由玻璃材质制成
。
[0014]在上述技术方案中，水槽，其由玻璃材料制造，位于循环水洞装置中部为位置，处于循环水洞进水装置和循环水洞出水装置之间，在循环水洞装置运转过程中，水槽内为主要操作及观察区域，其内部能够产生稳定的水流
。
[0015]在一些实施例中，所述机器鱼控制及功率采集系统包括如下模块：
[0016]电源模块：用于为仿生机器鱼提供供电；
[0017]电流采集模块：用于采集仿生机器鱼消耗电流；
[0018]分析模块：用于存储电流信号；
[0019]控制模块：用于控制仿生机器鱼动作
。
[0020]在上述技术方案中，机器鱼控制及功率采集系统3，包括：电源模块，主要用于对吊装式仿生机器鱼运动过程中驱动的舵机供电；电流采集模块，用于测试和采集机器鱼吊装式仿生机器鱼运动过程中驱动的舵机消耗的电流信号；分析模块，用于显示采集到的信号并储存；控制模块，用于接收分析模块烧入的程序并控制舵机运动，从而控制吊装式仿生机器鱼的运动情况
。
[0021]在一些实施例中，还包括：
[0022]吊装式仿生机器鱼，该吊装式仿生机器鱼包括：
[0023]固定机器鱼头部；
[0024]整流罩，该整流罩固定连接于固定机器鱼头上端；
[0025]吊装杆，该吊装杆固定设置于整流罩上端，并设置有力传感器，用于连接吊装式仿生机器鱼与所述移动平台；
[0026]机器鱼尾部，该机器鱼尾部通过舵机可转动地与固定机器鱼头部连接，该机器鱼尾部上端设置有仿生金枪鱼背鳍，后端设置有仿生金枪鱼尾龙骨；
[0027]尾鳍，该尾鳍可转动地连接于机器鱼尾部后端
。
[0028]在上述技术方案中，本方案通过模仿金枪鱼的身体结构并且根据
NACA
机翼曲线的优化设计了一个仿生金枪鱼的水下机器人，并且在内置驱动舵机的条件下保证了身体的流线型最大程度的不受影响，解决了机器鱼驱动模式与身体流线型的水动力影响之间的矛盾
。
现有的吊装式机器鱼一般都采用外置舵机的方式，因为要达到良好的输出功率一般需要比较大的舵机，若要内置所要占据的机器鱼内部空间较大
。
而对于吊装式机器鱼测试平台而言一般要求机器鱼的截面积要在水流截面的十分之一以下才能保证准确性，因此又限制了机器鱼的体积，若要实现内置舵机一般会破坏机器鱼整体的流线型设计
。
而本方案及实现了舵机的内置同时也最大程度地保证了机器鱼的表面流线型结构不被破坏
。
传统的仿生机器鱼没有研究过金枪鱼背鳍
、
尾龙骨和尾鳍三者之间的协同作用关系，现有技术也没有同时具有这三个结构的机器鱼，因此本方案设计了同时具有背鳍
、
尾龙骨和尾鳍的机器
鱼，能够实现对这三者间相互作用的研究，这对水下机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种仿生金枪鱼吊装式机器鱼测试平台，其特征在于，包括：循环水洞装置
、
机器鱼控制及功率采集系统；循环水洞装置包括循环水洞进水装置
、
导轨
、
水槽
、
循环水洞出水装置以及水泵；循环水洞进水装置与水槽与循环水洞出水装置联通，内部形成回形水路，水泵设置于循环水洞出水装置并连入水路；水槽上端面设置有开口，开口上端悬吊有仿生机器鱼，该仿生机器鱼与机器鱼控制及功率采集系统电连接
。2.
如权利要求1所述的一种仿生金枪鱼吊装式机器鱼测试平台，其特征在于，还包括：导轨，固设于水槽顶端；移动平台，可滑动连接于导轨，该移动平台用于悬吊吊装式仿生机器鱼
。3.
如权利要求1所述的一种仿生金枪鱼吊装式机器鱼测试平台，其特征在于，所述水槽由玻璃材质制成
。4.
如权利要求1所述的一种仿生金枪鱼吊装式机器鱼测试平台，其特征在于，所述机器鱼控制及功率采集系统包括如下模块：电源模块：用于为仿生机器鱼提供供电；电流采集模块：用于采集仿生机器鱼消耗电流；分析模块：用于存储电流信号；控制模块：用于控制仿生机器鱼动作
。5.
如权利要求2所述的一种仿生金枪鱼吊装式机器鱼测试平台，其特征在于，还包括：吊装式仿生机器鱼，该吊装式仿生机器鱼包括：固定机器鱼头部；整流罩，该整流罩固定连接于固定机器鱼头上端；吊装杆，该吊装杆固定设置于整流罩上端，并设置有力传感器，用于连接吊装式仿生机器鱼与所述移动平台；机器鱼尾部，该机器鱼尾部通过舵机可转动地与固定机器鱼头部连接，该机器鱼尾部上端设置有仿生金枪鱼背鳍，后端设置有仿生金枪鱼尾龙骨；尾鳍，该尾鳍可转动地连接于机器鱼尾部后端

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，郑炜，林中路，张金虎，黄宏斌，周伟，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：