一种仿生鳐鱼制造技术

本实用新型专利技术公开了一种仿生鳐鱼，整个装置包括一含密闭腔室的鱼体和若干依序对称排列在鱼体两侧边的鳍条，所述各鳍条外部由一柔软薄翼依序连接在一起，各鳍条尾部伸入所述鱼体侧边上设置的对应安装槽中，每个鳍条的尾部均直接与一经防水处理的电机本体固连，所述防水电机可进行周期性的正反转运动，防水电机的转轴从电机本体两侧伸出并与所述安装槽两侧壁固连。本实用新型专利技术仿生鳐鱼结构，其仿照鳐鱼柔性鳍波动推进的游动模式而设计，具有重复性好、游动规划安排方便的特点，可为研制高效、高机动性、低噪声和易隐蔽的水下航行器提供了一种新的思路。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种应用于仿生学的实验装置，特别是一种仿生鳐鱼。
技术介绍
目前，作为水下潜器和水下机器人关键技术之一的推进系统，多采用螺旋桨和叶轮式等原理的常规推进器，并多以电磁马达或液压马达驱动，这些常规推进器存在能源利用率低、结构尺寸和重量大、对环境扰动大、噪音大、动密封和可靠性差等许多缺点。另外，以常规推进方式驱动的水下运动装置存在起动、加速性能弱，运动灵活性以及隐蔽性能差 等缺点，且受承载空间和承载能力的限制，造成水下潜器和水下机器人作业时间短、范围小，限制了它们的应用。而海洋中的水生动物，经过漫长的自然选择过程，发展了各具特色的水中运动能力，十几亿年的进化造就了完美的运动方式，其超凡的水中运动能力为各式现代化的水面舰船和水下航行器所望尘莫及。其中波状摆动推进是各类水生动物中最广泛采用的一种游动方式，而这种方式中有很大一部分是主要借助尾鳍以外的其它鳍的运动产生推进力的运动方式，称为MPF，MPF游动模式集较高的推进效率、优良的机动性、稳定性于一体，不仅适用于远洋航行，还具有低速灵活机动、抗扰动能力强的特点，适用于近海等复杂环境。基于该种模式设计的水下仿生推进器，由于仅仅依靠鱼鳍波动推进，而本体不参与运动，因此，可设计成较大的内部空间容纳各种科学探测仪器进行水下探测、军事侦察、资源开发等活动，具有非常广泛的应用前景和理论及实际价值。受生物实验技术和非定常流体动力学理论的制约，早期的研究主要集中在依靠身体和尾鳍作为动作单元的BCF模式和MPF模式中的胸鳍摆动方式上。而对MPF模式中依靠波动鳍推进的研究尚属起步阶段。然而随着科技的进步，波动鳍推进模式所表现出的优越性能越来越引起科研人员的兴趣。因此，近几年仿鱼形推进器研究人员及工程师开始关注和着手研究诸如刀鱼、魔鬼鱼、鳐鱼等依靠柔性鳍波动推进游动模式的鱼类。然而对于这些活体鱼类进行实验研究的可重复性相当的差，活鱼无法按照科学家预期的安排进行游动。因此，从科学研究角度也急需设计出能实现类似于鱼鳍波状运动的仿生鳍来揭示此类游动模式的鱼类的运动规律。
技术实现思路
针对上述问题，本技术设计了一种仿生鳐鱼，其仿照鳐鱼柔性鳍波动推进的游动模式而设计，具有重复性好、游动规划安排方便的特点，它为研制高效、高机动性、低噪声和易隐蔽的水下航行器提供了一种新的思路。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案一种仿生鳐鱼，其特征在于整个装置包括一含密闭腔室的鱼体和若干依序对称排列在鱼体两侧边的鳍条，所述各鳍条外部由一柔软薄翼依序连接在一起，各鳍条尾部伸入所述鱼体侧边上设置的对应安装槽中，每个鳍条的尾部均直接与一经防水处理的电机本体固连，所述防水电机可进行周期性的正反转运动，防水电机的转轴从电机本体两侧伸出并与所述安装槽两侧壁固连。进一步地，上述鱼体的密闭腔室中设置有鱼体重心调节装置，所述重心调节装置包括固定座、调节电机、调节螺杆、调节块及定位杆；其中固定座为两沿鱼体纵向间隔排列设置的突起；所述调节螺杆和定位杆并行设置在固定座的两突起上，且调节螺杆的一端穿过固定座后与调节电机连接；所述调节块同时定位于调节螺杆和定位杆上，调节块上设有连接调节螺杆的螺纹孔和连接定位杆的导向孔，当调节螺杆转动时，调节块将沿定位杆前移或后移而实现重心调节。进一步地，上述鱼体尾部设置有一鱼体方向控制装置，其由尾鳍和防水的尾鳍电机构成；所述尾鳍下部为可摆动的自由端，尾鳍的上部直接与尾鳍电机本体固连；所述尾鳍电机的转轴从电机的两侧伸出并与鱼体上的定位座固连在一起。 进一步地，上述防水电机的导线穿过本体而与位于密闭腔室中的电源连通。进一步地，上述每侧相邻各鳍条之间的间隔距离相等。进一步地，上述各防水电机的周期性正反转运动依序错开相应的角度，使得各鳍条在运转中的倾角位置对应于一不少于四分之一周期的正弦波上的各倾角。本技术鱼体两侧的各鳍条在周期性运动中的倾角位置始终依序错开相应的角度并对应正弦波上的角度，从而使连接各鳍条的薄翼形成一种周期性的正弦波动运动，进而实现鱼体的前进或后退。本技术仿生鳐鱼的整个运动方式，其仿照鳐鱼柔性鳍的波动推进游动模式进行设计，可根据实验需要方便地对仿生鳐鱼的数目、状态进行规划，并具有很好的重复性，为鱼类仿生学的科学研究提供了一种很好的实验装置。在此，为应对水下暗流、回旋等多变的使用环境，所述鱼体的密闭腔室中设有重心调节装置，该装置中的调节块可相对鱼体的纵向前后移动，以此来实现整个鱼体的前后重心调节功能。再者，为实现鱼体在水里的转向，本技术在鱼体尾端设有鱼体方向控制装置，在使用时，通过尾鳍的摆动来实现整个鱼体的转向。附图说明图I、本技术的立体结构示意图；图2、本技术重心调节装置的结构示意图。具体实施方式如图I所示，一种仿生鳐鱼，整个装置包括一含密闭腔室的鱼体I和若干依序对称排列在鱼体I两侧边的鳍条2。 所述鱼体I在两侧边对称设有多个用于安装鳍条2的安装槽11。所述各鳍条2外部由一柔软薄翼3依序连接在一起，各鳍条2尾部伸入所述鱼体I对应侧边上的安装槽11中，每个鳍条2的尾部均直接与一经防水处理的电机4本体固连，该防水电机4可进行周期性的正反转运动，其电机转轴41从电机4本体两侧伸出并与所述安装槽11两侧壁固连，同时防水电机4的导线穿过本体I而与位于密闭腔室中的电源连通。在此，出于加工方便的考虑，同时也为了保证各鳍条2运动的平稳性，所述相邻各鳍条2之间的间隔距离保持相等。另外，所述各防水电机4的周期性正反转运动依序错开相应的角度，使得各鳍条2在运转中的倾角位置对应于一不少于四分之一周期的正弦波上的各倾角，在实际中，所取的对应正弦波周期大小可根据需要进行设定。在使用时，因防水电机4的主轴41与安装槽11的两侧壁固连，当电机4进行周期性的正反转运动时，将直接使电机4本体进行正反转运动，进而实现与电机4本体固连的各鳍条2的周期性上下摆动，使连接各鳍条2的薄翼3形成一种周期性的正弦波动运动，实现整个鱼体I的前进或后退。 因实际当中的水下环境复杂多变，本技术在鱼体的密闭腔室中设有重心调节装置5。如图2所示，所述重心调节装置5包括固定座51、调节电机52、调节螺杆53、调节块54及定位杆55。其中固定座51为沿鱼体I纵向间隔排列设置的两突起。所述调节螺杆53和定位杆55并行设置在固定座51的两个突起上，且调节螺杆53的一端穿过固定座51后与调节电机52连接。所述调节块54同时定位于调节螺杆53和定位杆55上，调节块54上设有连接调节螺杆53的螺纹孔541和连接定位杆55的导向孔542。当调节螺杆53在调节电机52的带动下转动时，调节块54将沿定位杆55前移或后移，以此来实现整个鱼体I的前后重心调节功能，可有效应对水下暗流、回旋等多变的使用环境。再者，鱼体I在水中的动作不仅仅是前进和后移，更多的则是转向运动，为此，本技术在鱼体I尾端设有鱼体方向控制装置6。所述鱼体方向控制装置6由尾鳍61和防水的尾鳍电机62构成。其中尾鳍61下部为可摆动的弧形弯曲自由端,尾鳍61的上部直接与尾鳍电机62本体固连。所述尾鳍电机62的转轴从电机的两侧伸出并与鱼体I上的定位座12固连在一起。当需要转向时，启动尾鳍电机62，因尾鳍电机62主轴不动，尾鳍电机62本体将相对主轴产生摆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生鳐鱼，其特征在于：整个装置包括一含密闭腔室的鱼体和若干依序对称排列在鱼体两侧边的鳍条，所述各鳍条外部由一柔软薄翼依序连接在一起，各鳍条尾部伸入所述鱼体侧边上设置的对应安装槽中，每个鳍条的尾部均直接与一经防水处理的电机本体固连，所述防水电机可进行周期性的正反转运动，防水电机的转轴从电机本体两侧伸出并与所述安装槽两侧壁固连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：章永华，何建慧，
申请(专利权)人：台州职业技术学院，
类型：实用新型
国别省市：