[發(fā)明專利]新型自主式仿生機器魚

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610139531.8
• 申請日: 2016-03-11
• 公開（公告）號: CN105711778B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發(fā)明（設計）人: 謝廣明;王偉;王子劍;王澤睿;王晨;范瑞峰
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52;B63H1/36
• 代理公司: 北京中企鴻陽知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙)11487
• 代理人: 劉葛,郭鴻雁

1.一種新型自主式仿生機器魚，包括主艙體，主艙體由密封的上殼體和下殼體組成，主艙體外部設置有仿鰭組件，仿鰭組件包括一對胸鰭和一個尾鰭，其特征在于：主艙體內部設置有胸鰭組件、尾鰭組件、傳感模塊、控制模塊，其中：

胸鰭組件包括胸鰭舵機固定機構和兩組胸鰭動力傳動機構，胸鰭舵機固定機構固定有第一胸鰭舵機和第二胸鰭舵機，第一胸鰭舵機通過第一輸出機構轉盤連接有第一錐齒輪，第二胸鰭舵機通過第二輸出機構轉盤與錐齒輪連接件一端相連，錐齒輪連接件上固定安裝有第二錐齒輪，第一錐齒輪和第二錐齒輪的尺寸相同且齒面相對，胸鰭動力傳動機構包括胸鰭輸出軸，胸鰭輸出軸上固定有輸出錐齒輪，兩個輸出錐齒輪分別與第一錐齒輪和第二錐齒輪嚙合，胸鰭輸出軸經(jīng)過密封后伸出到主艙體外側，伸出到主艙體外側的胸鰭輸出軸軸體上加工有滑槽，滑槽內安裝有胸鰭；

尾鰭組件包括尾鰭動力傳動機構和被動轉動機構，尾鰭動力傳動機構中設置有尾鰭輸出軸，被動轉動機構中設置有被動轉軸，尾鰭輸出軸和被動轉軸共同連接有尾鰭固定支架，尾鰭固定支架上安裝有尾鰭；

傳感模塊包括視覺傳感器、紅外距離傳感器、IMU姿態(tài)傳感器和多個壓力傳感器，視覺傳感器和紅外距離傳感器位于主艙體內部的前端，所述視覺傳感器用于捕捉所述主艙體外部的圖像信息，所述紅外距離傳感器用于探測所述主艙體外的紅外信號，生成紅外探測信息以感知障礙物的存在；主艙體上對應位置設置有觀察窗，IMU姿態(tài)傳感器放置于胸鰭舵機固定機構上方，IMU姿態(tài)傳感器用于采集所述機器魚的的姿態(tài)信息，多個壓力傳感器陣列分布在主艙體前部和左右兩側，用于采集所述機器魚周邊環(huán)境的壓力信息；

控制模塊包括微控制器、傳感器信息采集處理板、舵機控制單元和通訊單元，傳感器信息采集處理板用于接收來自所述傳感模塊的環(huán)境監(jiān)測信息，其中，所述環(huán)境監(jiān)測信息包括：圖像信息、紅外探測信息、姿態(tài)信息和壓力信息，并經(jīng)過初步處理發(fā)送至微控制器，微控制器用于對所述環(huán)境監(jiān)測信息進行融合分析，根據(jù)融合分析結果生成控制指令并發(fā)送給舵機控制單元，所述舵機控制單元根據(jù)所述控制指令驅動第一胸鰭舵機、第二胸鰭舵機和尾鰭舵機執(zhí)行相應的動作；

同時所述微控制器將所述控制指令和環(huán)境監(jiān)測信息發(fā)送至所述通訊單元，由所述通訊單元進一步轉發(fā)至遠程控制中心，以實現(xiàn)所述遠程控制中心實時掌握機器魚的所在環(huán)境狀態(tài)和工作狀態(tài)；

所述尾鰭組件位于主艙體后部，尾鰭動力傳動機構包括尾鰭舵機，尾鰭舵機安裝在尾鰭舵機固定架上，尾鰭舵機固定架固定在下殼體上，尾鰭舵機通過第三輸出機構轉盤與尾鰭輸出軸相連，尾鰭輸出軸上依次安裝有定位軸承、定位擋圈、尾鰭動密封圈和尾鰭上端蓋和尾鰭套筒，尾鰭套筒套在定位軸承、定位擋圈和尾鰭動密封圈外側，尾鰭套筒與尾鰭上端蓋固定連接，尾鰭上端蓋與上殼體固定連接，被動轉動機構包括尾鰭下端蓋，尾鰭下端蓋與下殼體固定連接，尾鰭下端蓋中部用于安裝被動轉軸。

2.根據(jù)權利要求1所述的新型自主式仿生機器魚，其特征在于：還包括電源模塊和配重塊，電源模塊位于主艙體中部，采用充電式航模動力鎳氫電池，電壓為11V，配重塊安裝在電池模塊上部，選用鋁鋅合金塊。

3.根據(jù)權利要求1所述的新型自主式仿生機器魚，其特征在于：所述胸鰭組件位于主艙體前部左右兩側，胸鰭舵機固定機構包括胸鰭舵機固定架，胸鰭舵機固定架上并列安裝有若干個滑動件，滑動件用于安裝第一胸鰭舵機和第二胸鰭舵機，第一胸鰭舵機和第二胸鰭舵機能夠隨滑動件在胸鰭舵機固定架上橫向移動和鎖緊。

4.根據(jù)權利要求1所述的新型自主式仿生機器魚，其特征在于：所述胸鰭動力傳動機構中輸出錐齒輪與第一錐齒輪和第二錐齒輪的傳動比均為2.5:1，胸鰭動力傳動機構的旋轉角為225°。

5.根據(jù)權利要求1所述的新型自主式仿生機器魚，其特征在于：所述胸鰭輸出軸上加工有內限位凸臺，胸鰭輸出軸上還依次安裝有內軸承、輸出軸擋圈、外軸承、胸鰭動密封圈和胸鰭端蓋，且內軸承、輸出軸擋圈和外軸承依次緊密接觸，胸鰭輸出軸上還套有胸鰭套筒，胸鰭套筒內側加工有外限位凸臺，內軸承的內側面與內限位凸臺的外側面相接觸，外軸承的外側面與外限位凸臺的內側面相接觸，內軸承、輸出軸擋圈和外軸承用于固定胸鰭輸出軸，胸鰭動密封圈周向與胸鰭套筒的內壁相接觸，胸鰭動密封圈外側面與胸鰭端蓋相接觸，胸鰭端蓋與胸鰭套筒外側面固定連接，胸鰭套筒中部外側開有一槽口用于放置O型圈。