【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供了一种孪生体仿生机器鱼，属于水下机器人。
技术介绍
1、在现代机器人技术中，水下机器人在执行各种任务时需要依赖声呐和摄像头等感知设备来获取环境信息，以进行识别、导航、定位和决策。然而，水下机器人在执行近距离任务时，其视野范围受到限制，无法完整识别环境中的关键信息，导致定位和导航失败，无法有效地执行任务。
2、本专利技术旨在提供一种孪生体仿生机器鱼，以克服视野范围受限的问题，为仿生机器鱼在执行不同任务时提供更大的灵活性和多功能性。
技术实现思路
1、本专利技术为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种孪生体仿生机器鱼硬件结构的改进。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种孪生体仿生机器鱼，包括仿生鱼身，鱼身设置为可分离拆卸的两部分，在孪生状态下，孪生体仿生机器鱼为一个整体，共享一套电源模块、主控模块、驱动模块、通信模块；在分离状态下，孪生体仿生机器鱼分离为观测体机器鱼和机动体机器鱼两个个体，两个个体分别使用各自的电源模块、主控模块、驱动模块、通信模块，通过各自的通信系统进行相互通信；
3、观测体机器鱼和机动体机器鱼之间通过连接模块实现机械和电气上的分离与连接，其中连接模块包括机械连接模块、驱动连接模块和电气连接模块，机械连接模块用于实现观测体机器鱼和机动体机器鱼之间的机械连接和断开，驱动连接模块在孪生状态下连接两个个体的全部或部分驱动模块连接，实现驱动系统的统一，电气连接模块包括近场通信连接模块和
4、所述机械连接模块包括引导机构和固定机构，其中引导机构用于在孪生体仿生机器鱼由分离状态转向孪生状态时提供导引，固定机构用于将孪生体仿生机器鱼固定为一个整体，机动体机器鱼在引导机构的辅助下与观测体机器鱼对接，并在固定机构的作用下与观测体机器鱼固定，从而在机械结构上变成一个整体。
5、所述引导机构具体采用电磁引导、激光引导或超声波引导中的一种或几种。
6、所述固定机构具体采用能够自行分离的电控机械连接装置。
7、所述观测体机器鱼内部设置有观测模块、观测体机器鱼近场通信连接模块、观测体机器鱼主控模块、观测体机器鱼电池组、观测体机器鱼充电连接模块和观测体机器鱼驱动连接模块，观测体机器鱼电池组用于给各个电模块供电；
8、其中观测模块设置在观测体机器鱼的前侧，观测模块用于检测和定位机动体机器鱼及任务目标，并将定位信息传输至观测体机器鱼主控模块进行处理，观测体机器鱼主控模块根据任务需求通过观测体机器鱼近场通信连接模块向机动体机器鱼发布任务指令。
9、所述机动体机器鱼内部设置有机动体机器鱼驱动连接模块、机动体机器鱼充电连接模块、机动体机器鱼电池组、任务执行模块、机动体机器鱼近场通信连接模块和机动体机器鱼主控模块，任务执行模块根据特定任务需求进行配置，实现环境感知、物体搬运、电能补充任务；机动体机器鱼主控模块在机动体机器鱼近场通信连接模块接收任务指令后控制机动体机器鱼驱动连接模块和任务执行模块执行任务指令。
10、需要合体的时候观测体机器鱼运动到机动体机器鱼上而后发出指令指导机动体机器鱼连接机构动作，实现自主对接，具体步骤如下：
11、步骤1：对接初始阶段，观测体机器鱼与机动体机器鱼分离，观测体机器鱼采集图像，通过目标识别算法检测到机动体机器鱼和对接平台后，进入到第二步指导对接；
12、步骤2：观测体机器鱼实时采集图像数据然后经过二值化、增强、复原、目标检测和识别方法检测机动体机器鱼和对接平台的位置偏差，利用模型预测控制算法为机动体机器鱼规划出最佳对接路径监测并指导机动体机器鱼对接；
13、步骤3：机动体机器鱼和对接平台建立电气和通信连接后向观测体机器鱼发送对接成功指令，观测体机器鱼结束监测，进行下一个任务或依靠自身运动系统回收至机动体机器鱼上。
14、观测体机器鱼或机动体机器鱼的主控模块、通信模块和驱动模块在孪生状态下分别进入或不进入休眠状态。
15、本专利技术相对于现有技术具备的有益效果为：
16、1.本专利技术提供的孪生体仿生机器鱼实现了机器鱼任务执行过程中的关键数据采集和监测；
17、2.本专利技术提供的可分离式观测体机器鱼实现了机器鱼的全局视野监测，可生成时间短、精度高的任务决策，解决了机器鱼任务完成效率低下，质量不高的问题；
18、3.本专利技术提供的孪生体仿生机器鱼实现了实时图像数据传输和高频率驱动对接，构建了能够清晰监测机器鱼水下对接过程并实时指导对接动作的新模式；
19、4.本专利技术提供的孪生体仿生机器鱼可以进行多任务执行，通过可分离的观测体机器鱼，机器鱼能够探测并采集一些无法进入的狭小水域的内部图像，对海洋探索研究具有潜在意义。
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1.一种孪生体仿生机器鱼，包括仿生鱼身，其特征在于：鱼身设置为可分离拆卸的两部分，在孪生状态下，孪生体仿生机器鱼为一个整体，共享一套电源模块、主控模块、驱动模块、通信模块；在分离状态下，孪生体仿生机器鱼分离为观测体机器鱼和机动体机器鱼两个个体，两个个体分别使用各自的电源模块、主控模块、驱动模块、通信模块，通过各自的通信系统进行相互通信；
2.根据权利要求1所述的一种孪生体仿生机器鱼，其特征在于：所述机械连接模块包括引导机构和固定机构，其中引导机构用于在孪生体仿生机器鱼由分离状态转向孪生状态时提供导引，固定机构用于将孪生体仿生机器鱼固定为一个整体，机动体机器鱼在引导机构的辅助下与观测体机器鱼对接，并在固定机构的作用下与观测体机器鱼固定，从而在机械结构上变成一个整体。
3.根据权利要求2所述的一种孪生体仿生机器鱼，其特征在于：所述引导机构具体采用电磁引导、激光引导或超声波引导中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的一种孪生体仿生机器鱼，其特征在于：所述固定机构具体采用能够自行分离的电控机械连接装置。
5.根据权利要求3或4所述的一种孪
6.根据权利要求5所述的一种孪生体仿生机器鱼，其特征在于：所述机动体机器鱼内部设置有机动体机器鱼驱动连接模块、机动体机器鱼充电连接模块、机动体机器鱼电池组、任务执行模块、机动体机器鱼近场通信连接模块和机动体机器鱼主控模块，任务执行模块根据特定任务需求进行配置，实现环境感知、物体搬运、电能补充任务；机动体机器鱼主控模块在机动体机器鱼近场通信连接模块接收任务指令后控制机动体机器鱼驱动连接模块和任务执行模块执行任务指令。
7.根据权利要求6所述的一种孪生体仿生机器鱼，其特征在于：需要合体的时候观测体机器鱼运动到机动体机器鱼上而后发出指令指导机动体机器鱼连接机构动作，实现自主对接，具体步骤如下：
8.根据权利要求7所述的一种孪生体仿生机器鱼，其特征在于：观测体机器鱼或机动体机器鱼的主控模块、通信模块和驱动模块在孪生状态下分别进入或不进入休眠状态。
...【技术特征摘要】
1.一种孪生体仿生机器鱼，包括仿生鱼身，其特征在于：鱼身设置为可分离拆卸的两部分，在孪生状态下，孪生体仿生机器鱼为一个整体，共享一套电源模块、主控模块、驱动模块、通信模块；在分离状态下，孪生体仿生机器鱼分离为观测体机器鱼和机动体机器鱼两个个体，两个个体分别使用各自的电源模块、主控模块、驱动模块、通信模块，通过各自的通信系统进行相互通信；
2.根据权利要求1所述的一种孪生体仿生机器鱼，其特征在于：所述机械连接模块包括引导机构和固定机构，其中引导机构用于在孪生体仿生机器鱼由分离状态转向孪生状态时提供导引，固定机构用于将孪生体仿生机器鱼固定为一个整体，机动体机器鱼在引导机构的辅助下与观测体机器鱼对接，并在固定机构的作用下与观测体机器鱼固定，从而在机械结构上变成一个整体。
3.根据权利要求2所述的一种孪生体仿生机器鱼，其特征在于：所述引导机构具体采用电磁引导、激光引导或超声波引导中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的一种孪生体仿生机器鱼，其特征在于：所述固定机构具体采用能够自行分离的电控机械连接装置。
5.根据权利要求3或4所述的一种孪生体仿生机...
【专利技术属性】
技术研发人员：董会杰，宋家理，乔铁柱，侯成成，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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