[發(fā)明專利]具有獨立環(huán)狀尾部支撐的機器魚及其浮潛方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410088556.0
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN103879534A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧見;湯琳;邵雪明;方舟;李偉榮;簡永青
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: B63H1/36
• 分類號: B63H1/36;B63C11/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及仿生機器魚技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有獨立環(huán)狀尾部支撐的機器魚及其浮潛方法。

背景技術(shù)

機器魚的發(fā)展體現(xiàn)了人類對海洋資源的開發(fā)日益重視，機器魚的研究需結(jié)合仿生學(xué)，機械設(shè)計，材料科學(xué)，控制技術(shù)等多項學(xué)科。環(huán)境領(lǐng)域，軍事領(lǐng)域，生物科學(xué)領(lǐng)域無不體現(xiàn)了機器魚研究的廣闊前景，機器魚自上世紀(jì)90年代以來，逐漸成為了機器人領(lǐng)域又一研究熱點。??????????????????

1994年麻省理工大學(xué)研制出了世界上第一條機器魚RoboTuna，其長1.2米，含40根肋骨，6個直流電機，全身零件多達(dá)2843個，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耗時3年研制完成。自此之后，國內(nèi)外研究者們陸續(xù)研制出了形形色色的機器魚，以身體-尾鰭為主的游動方式（BCF）為例，具有代表性的還有ESSEX大學(xué)胡豁生團(tuán)隊的G系列機器魚，是迄今為止最像魚的機器魚，精密的加工工藝和先進(jìn)的控制策略是其成功的保證；Glasgow大學(xué)的Christopher?Mark?Watts在研究仿魚推進(jìn)性能的優(yōu)越性的基礎(chǔ)上研制出了靠一個電機牽動兩根腱繩從而實現(xiàn)擺動的機器魚，內(nèi)含3個防水腔,身體外層由玻璃纖維包裹；麻省理工大學(xué)Brenden?P.?Epps等人用一整塊融化的聚合材料澆筑制成了一款全身柔軟的機器魚，避免了內(nèi)部零件被水破壞的可能；中國科學(xué)院自動化研究所曹志強等人研制出了一種兩關(guān)節(jié)，尾部帶支撐框的機器魚，每個支撐框都固結(jié)在尾鰭框架上；北京大學(xué)的謝廣明團(tuán)隊研制出的一種多關(guān)節(jié)機器魚，魚身狹長，尾部沒有支撐框，魚皮用橡膠制成水管狀，靠充氣保持尾部形狀及調(diào)整平衡。

?在已經(jīng)研制成功的靠身體---尾鰭驅(qū)動（BCF）的機器魚實物中，能在游動時保持流暢優(yōu)美的曲線，并且在水下身體不會因水壓而變形從而影響平衡，均體現(xiàn)了復(fù)雜的機械設(shè)計，或高成本的加工工藝，或先進(jìn)的材料，這些都會提高實驗室制造機器魚的時間及金錢成本，若是達(dá)不到以上要求，則會一定程度上限制機器魚仿魚的真實性，約束實驗室對仿魚類推進(jìn)研究的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有的以上問題，本發(fā)明的目的是盡可能用簡單的機械結(jié)構(gòu)及低成本的材料，結(jié)合恰當(dāng)?shù)目刂撇呗裕峁┮环N擺動順應(yīng)性良好的具有獨立環(huán)狀尾部支撐的機器魚及其浮潛方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

具有獨立環(huán)狀尾部支撐的機器魚包括頭部、中間支撐板、尾部、胸鰭、尾鰭，所述的頭部包括左頭殼、右頭殼、梯形隔板、胸鰭舵機支座、胸鰭舵機、平面雙搖桿機構(gòu)、胸鰭軸、胸鰭軸支撐件、電池、電路板，所述的尾部包括環(huán)狀尾部支撐、魚皮、第一關(guān)節(jié)、第二關(guān)節(jié)、第三關(guān)節(jié)、第一聯(lián)動盤、第二聯(lián)動盤、舵機固定件、尾鰭夾，所述的尾鰭包括尾鰭片、尾鰭插件，所述的胸鰭包括左胸鰭片、右胸鰭片，所述的中間支撐板的一面上設(shè)有前環(huán)形凸臺，中間支撐板的另一面上設(shè)有后環(huán)形凸臺，所述的左頭殼和右頭殼組成頭部外殼，頭部外殼固定在前環(huán)形凸臺的外環(huán)面上，頭部外殼內(nèi)部中空形成頭腔，梯形隔板設(shè)在頭腔中部將頭腔分成上下兩部分，梯形隔板一端固定在中間支撐板的一面上，梯形隔板下方固定有胸鰭舵機支座，胸鰭舵機支座上固定有胸鰭舵機，胸鰭舵機的輸出軸與平面雙搖桿機構(gòu)的主動搖桿相連，平面雙搖桿機構(gòu)的從動搖桿與胸鰭軸相連，胸鰭軸支撐件固定在中間支撐板的一面上，胸鰭軸支撐件上設(shè)有軸孔，胸鰭軸穿過軸孔，胸鰭軸兩端分別穿出左頭殼、右頭殼，胸鰭軸左端與左胸鰭片相連，胸鰭軸右端與右胸鰭片相連，梯形隔板上固定有電池、電路板；

所述的第一關(guān)節(jié)、第二關(guān)節(jié)、第三關(guān)節(jié)均包括一個舵機座、一個舵機、一個U形連接件，舵機固定在舵機座上，U形連接件的一頭與舵機相連，U形連接件的另一頭與舵機座相連，第一關(guān)節(jié)與第二關(guān)節(jié)之間設(shè)有第一聯(lián)動盤，第二關(guān)節(jié)與第三關(guān)節(jié)之間設(shè)有第二聯(lián)動盤，第一關(guān)節(jié)的U形連接件、第二關(guān)節(jié)的舵機座通過第一聯(lián)動盤相連，第二關(guān)節(jié)的U形連接件、第三關(guān)節(jié)的舵機座通過第二聯(lián)動盤相連，舵機固定件固定在中間支撐板的另一面上，舵機固定件與第一關(guān)節(jié)的舵機座相連，第三關(guān)節(jié)的U形連接件與尾鰭夾相連，尾鰭夾與尾鰭插件相連，尾鰭片插在尾鰭插件上；

所述的環(huán)狀尾部支撐包括第一支撐環(huán)、上下對稱的流線型彈簧鋼片、多個中間支撐環(huán)，第一支撐環(huán)和中間支撐環(huán)的內(nèi)部開有上下對稱的槽孔，流線型彈簧鋼片穿過第一支撐環(huán)和中間支撐環(huán)上的槽孔并與每個支撐環(huán)固結(jié)，每個支撐環(huán)間隔均勻，魚皮包裹在環(huán)狀尾部支撐的外面，第一支撐環(huán)固定在中間支撐板的后環(huán)形凸臺的外環(huán)面上。?