[發明專利]子母式仿生機器魚系統

有效

• 申請號: 200710099868.1
• 申請日: 2007-05-31
• 公開（公告）號: CN101314404A
• 公開（公告）日: 2008-12-03
• 發明（設計）人: 周超;曹志強;王碩;譚民;董翔
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: B63H1/36
• 分類號: B63H1/36;B63G8/00;B63C11/52
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及仿生機器人技術領域，特別是一種子母式仿生機器魚系統。

背景技術

20世紀90年代以前對于魚類仿生學的研究主要集中于理論方面，隨著魚類推進機理研究的深入和機器人技術的發展，1994年MIT的M.Triantafyllou研究組成功研制了世界上第一條真正意義上的仿生機器魚，此后，結合仿生學、電子技術、材料科學和控制技術的新發展，仿生機器魚的研究逐漸成為機器人領域的研究熱點。

在國外，美國、日本、英國等國家開展了許多仿生機器魚研究項目，產生了一批實驗樣機。美國麻省理工學院根據提出的魚尾推進的“射流推進理論”，研制出仿生金槍魚和仿生梭魚。美國東北大學海洋科學中心利用形狀記憶合金(SMA)和連桿機構開發了波動推進的機器鰻魚。美國新墨西哥大學Methran?Mojarrad研究小組利用高分子電解質離子交換膜IEM，鍍在仿生魚鰭的金屬簿片上，通過外加電場實現人造合成肌肉運動，產生類似鰻魚的游動方式。日本東京大學研制了兩關節自推進的機器海豚。Kato等研究了對胸鰭推進機構的控制，并開發了機器魚樣機黑鱸(Blackbass)。日本名古屋大學Fukuda教授研制出形狀記憶合金驅動微型身體波動式水下推進器和壓電陶瓷驅動的雙鰭魚型微機器人。此外，英國Essex大學設計了具有三維運動能力的機器魚。

在國內，哈爾濱工程大學在國防基金的支持下開展了仿生機器章魚的研究工作。北京航空航天大學機器人研究所設計研制了機器鰻魚、機器海豚以及采用扁平寬大的斧形水動力外型的SPC仿生機器魚。中科院沈陽自動化研究所制作了兩關節的仿生機器魚模型。北京大學力學與工程科學系研制了仿生海豚樣機。中科院北京自動化研究所也開展了一系列工作，先后研發出仿鲹科機器魚、三維運動機器魚等。

隨著機器魚應用范圍的擴展，環境復雜性逐漸增加，在一些特殊的環境下，單純一類仿生機器魚可能無法滿足任務需求。

發明內容

本發明的目的是提供一種子母式仿生機器魚系統，系統包括兩類機器魚：母機器魚(簡稱母機)和子機器魚(簡稱子機)。母機體積較大，運動和續航能力強，裝有一個可以開啟和關閉的運載艙，能夠裝載一臺或者多臺子機。子機體積較小，機動靈活，且不同子機的功能、體積可能不相同，裝載于運載艙內，可由母機攜帶運動到目的地。

母機與各子機之間可以通過通訊，完成子機出艙、進艙等協調行為。子機在母機運載到目的地后，與母機脫離，在母機的帶領下執行任務或獨立執行任務。

為達到上述目的，本發明的技術解決方案是：

一種子母式仿生機器魚系統，包括母機和子機兩類仿生機器魚，其母機體積大于子機體積，子機尾部關節少于正常數，母機運動和續航能力強，子機機動靈活；其中，

母機頭部空腔內設置一水平隔板，隔板將空腔分為上下兩部分，隔板上方容腔為一個運載艙，運載艙內裝載至少一子機；水平隔板下方是機械倉，母機的通訊模塊、天線、控制模塊和電源，以及控制舵機都設置在機械倉內，控制舵機、通訊模塊、天線、控制模塊和電源按常規電連接；

運載艙前端有一艙門，艙門與外殼間可開啟，與機械倉內的控制舵機動連接，并由控制舵機控制，以打開、閉合；

子機的通訊模塊、天線、控制模塊和電源按常規電連接，并置于子機的頭部空腔內；

母機與子機間進行雙向通訊，子機裝載于運載艙內，由母機攜帶運動到目的地。

所述的子母式仿生機器魚系統，其所述子機為多數個時，各子機的種類和功能相同或不相同。

所述的子母式仿生機器魚系統，其所述子機為多數個時，各子機與母機之間通過雙向通訊，實現相互協調。

所述的子母式仿生機器魚系統，其所述運載艙，采用玻璃鋼制作。

所述的子母式仿生機器魚系統，其所述母機與子機間進行雙向通訊，當母機根據需要打開運載艙門后，發送命令給相應的子機，子機接到信息后，經艙門游出運載艙，都游出運載艙后即通知母機，母機關閉艙門，完成子機出艙程序。

所述的子母式仿生機器魚系統，其所述母機與子機間進行雙向通訊，當子機需要返回母機運載艙時，通知母機打開艙門，母機打開艙門后，經艙門游進母機運載艙，待所有子機都進入運載艙后，子機再發送命令給母機，母機關閉艙門，完成子機進艙程序。

本發明是在中科院北京自動化研究所關節型仿生機器魚基礎上，設計一種子母式的多仿生機器魚系統，能夠根據環境、任務的不同，提供適應不同環境需求的多水下機器人作業平臺，可以充分發揮每個個體的特點，有利于提高效率、拓寬應用范圍。

附圖說明