[發明專利]一種仿生魚魚皮及包含該魚皮的仿生魚

有效

• 申請號: 201611223937.0
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106628069B
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 梁新;李申堂;王成才;成小彬;戴磊;肖琳;何宇帆;張克雷;徐歌
• 申請（專利權）人: 中電科海洋信息技術研究院有限公司;中電科海洋信息技術（北京）有限公司
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52;B63B5/00
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 陳姍姍

本發明公開了一種仿生魚魚皮及包含該魚皮的仿生魚，屬于水下機器人技術領域，該魚皮包括魚皮本體，魚皮本體整體為流線型結構，魚皮本體的側壁上設置多個溝槽，溝槽沿魚皮本體的長軸線方向并列分布，使魚皮本體形成柔性伸縮結構；該仿生魚包含上述魚皮。本發明的仿生魚魚皮整體仍然呈流線型結構，有助于降低流體阻力，同時設置溝槽增大了排水面積，進而增大了仿生魚的浮力，使其內部可以設置更多的搭載模塊。魚皮本體側壁的溝槽在材料不變的情況下增大了其抗壓強度，減小了仿生魚在水壓作用下的魚體變形量。

技術領域

本發明涉及水下機器人技術領域，尤其涉及一種仿生魚魚皮及包含該魚皮的仿生魚。

背景技術

隨著人類對海洋資源的不斷開發和利用，當今的自主水下機器人(AutonomousUnderwater Vehicle,AUV)已經成為人類進行海洋研究和探索的重要平臺。近年來，隨著人類對魚類游動機理認識的不斷探索和相關制造技術、控制技術的發展，一種采用魚體仿生推進機理的水下潛器應運而生，為研制高效率、高機動性、低噪音和易隱蔽的水下航行器提供了一種新思路。

機器魚是一種利用魚類游動機理實現推進的水下潛器，裝配各種微小型傳感器，利用先進的控制和通訊手段，可以構成一套類似魚體結構的，可以游動的傳感器。裝有不同傳感器的機器魚具有良好的機動性和隱蔽性，可以在狹小的空間內作業并實現低噪音運動。技術一旦成熟，機器魚將在復雜環境的水下作業、海洋監測、海洋生物觀察、軍事偵察及排雷、布雷等方面發揮重大作用。

現階段仿生魚魚皮多采用硅膠皮蒙覆結構，對魚皮具體結構的研究還相對較少，致使現階段的仿生魚魚皮普遍存在下水后易變形、魚體擺動時，魚皮對其擺動效果影響大等缺陷。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種仿生魚魚皮及包含該魚皮的仿生魚，在魚體擺動時可有效降低魚皮變形對其擺動效果帶來的影響。

根據本發明的一個方面，提供了一種仿生魚魚皮，包括魚皮本體，魚皮本體整體為流線型結構，魚皮本體的側壁上設置多個溝槽，溝槽沿魚皮本體的長軸線方向并列分布，使魚皮本體形成柔性伸縮結構。

魚皮本體優選采用硅膠皮，硅膠皮為柔性材料且具有彈性，使魚皮本體成為帶有彈性的柔性伸縮結構。魚皮本體側壁上的溝槽在魚皮擺動時產生補償作用，降低了魚皮變形量，從而降低魚皮變形對其擺動效果帶來的影響。

進一步的，溝槽為圍繞魚皮本體的側壁首尾相接的環形溝槽。魚體在擺動時，魚皮本體的一側被拉伸，魚皮本體的另一側被壓縮，溝槽在魚皮本體的周向上形成完整的環，拉伸變形和壓縮變形的補償點規整一致，魚皮本體的拉開和壓縮只需要很小的力就能實現，且不需要克服魚皮本體的大幅度彈性變形產生的阻力，避免了魚皮對仿生魚游動的影響。

一種可選擇的技術方案為：魚皮本體的側壁的縱向截面由多個V形結構依次連接構成，V形結構的凹陷處形成溝槽，相鄰的兩個V形結構的連接處形成波峰。V形結構使魚皮本體形成波紋管結構，加工工藝性好。

另一種可選擇的技術方案為：魚皮本體的側壁的縱向截面由多個U形結構和多個倒U形結構組成，U形結構和倒U形結構間隔設置，U形結構的凹陷處形成溝槽，倒U形結構的頂點處形成波峰。

優選的，溝槽的深度為6～8mm，相鄰的波峰的距離為5～7mm。

優選的，V形結構的初始結構尺寸為：V形結構的夾角為40°～50°，V形結構的單邊長度為7～9mm。V形結構形成等腰三角形的兩個腰。本發明所稱的“初始狀態”，即為自然伸展狀態，既沒有拉伸也沒有壓縮。

優選的，魚皮本體的總長度為L，魚皮本體的側壁上由V形結構形成的齒數為n，n＝L/7。

優選的，魚皮本體的兩側的間距為a，則魚皮本體拉伸后的極限狀態可以達到夾角為θ的一段同心圓圓弧，θ＝4L/3a。