[實用新型]三維運動仿生機器魚

有效

• 申請號: 200720169762.X
• 申請日: 2007-07-18
• 公開（公告）號: CN201102625Y
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 譚民;曹志強;王碩;周超
• 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
• 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

本實用新型涉及仿生機器人技術領域，特別是一種三維運動仿生機器魚。

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，機器人技術、仿生學、電子技術、材料科學和控制技術的新發展，模擬魚類游動機理的新型水下機器人-仿生機器魚受到了國內外廣泛的關注。美國麻省理工學院根據提出的魚尾推進的“射流推進理論”，研制出長1.2米的仿生金槍魚和長0.8米的仿生梭魚。美國東北大學海洋科學中心利用形狀記憶合金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。英國Essex大學設計了具有三維運動能力的機器魚。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。日本名古屋大學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。在國內，哈爾濱工程大學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系列仿生機器魚。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研發出微小型機器魚、多傳感器仿生機器魚等。

隨著機器魚應用范圍的擴展，環境復雜性逐漸增加，希望機器魚的運動更加靈活，應用范圍更加廣泛。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種三維運動仿生機器魚，運動更加靈活，應用范圍更加廣泛，可在水下勘探、救撈、海洋資源的開發利用、水下設備的檢修與維護等任務中使用。

為達到上述目的，本實用新型的技術解決方案是：

一種三維運動仿生機器魚，包括魚身、魚尾，魚身呈魚形，前部有堅硬外殼，后部柔軟，后部外罩魚皮，魚尾由尾鰭構成；其中，魚身堅硬外殼內有控制模塊、通訊模塊、充電電池，魚身柔軟部分內包含多數個尾部電機和多數個外骨架，尾部電機分別與控制模塊電連接，尾部電機轉軸兩端經傳動裝置和外骨架動連接；其特征在于，

魚身堅硬外殼內還有重心改變裝置，包括直流電機、絲杠、絲杠螺母、滑塊、線性位置傳感器；直流電機軸向水平設置，絲杠同軸固定安裝在電機轉軸輸出端上，滑塊固定在絲杠螺母上，線性位置傳感器和絲杠螺母連接在一起，直流電機和線性位置傳感器分別與控制模塊電連接。

所述的三維運動仿生機器魚，其所述重心改變裝置的滑塊的位置通過線性位置傳感器測量，并將滑塊位置信息傳輸給控制模塊。

所述的三維運動仿生機器魚，其機器魚重心的前移，是直流電機通過轉動，帶動絲杠轉動，使絲杠螺母前移，推動滑塊前移實現的；其重心的后移，是直流電機通過反向轉動，帶動絲杠反向轉動，使絲杠螺母后移，推動滑塊后移實現的。

所述的三維運動仿生機器魚，其所述多數個尾部電機和多數個外骨架，是尾部電機和外骨架一一配套，各為三個。

本實用新型的有益效果是，本實用新型一種三維運動仿生機器魚，制作簡單，且在水下勘探、水下救撈、海洋資源的開發與利用、水下設備的檢修與維護等任務中具有廣泛應用前景。

附圖說明

圖1是本實用新型三維運動仿生機器魚結構示意圖。

具體實施方式

下面結合圖1對本實用新型所提供的三維運動仿生機器魚做出說明。

圖1中，仿生機器魚魚身前部有一堅硬外殼17，后部柔軟，機器魚魚尾主要由尾鰭14構成。前部堅硬外殼17內腔1里面有控制模塊10、通訊模塊8、充電電池11、重心改變裝置；后部內腔2里面包含三個尾部電機13和三個外骨架15，后部外罩魚皮16。尾部電機13分別與控制模塊10電連接，尾部電機13轉軸兩端經傳動裝置和外骨架15動連接。充電接頭12固定于外殼17上，與充電電池11相連，通訊模塊8上有通訊天線9，通訊天線9端頭伸出于外殼17外。

重心改變裝置，包括絲杠螺母3、滑塊4、絲杠5、直流電機6、線性位置傳感器7。滑塊4固定安裝在絲杠螺母3上，絲杠螺母3安裝在絲杠5上，絲杠5固定在直流電機6轉軸的輸出端上。線性位置傳感器7，和絲杠螺母3連接在一起。直流電機6和線性位置傳感器7分別與控制模塊10電連接。重心改變裝置的滑塊4的位置通過線性位置傳感器7測量，并將滑塊4位置信息傳輸給控制模塊10。

其它各部件為常規連接，在此不作贅述。