[發(fā)明專利]微型磁驅(qū)動仿生機器魚及其運動控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711171478.0
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN108163168B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 喻俊志;陳星宇;吳正興;孔詩涵
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院自動化研究所
• 主分類號: B63H1/36
• 分類號: B63H1/36;B63H21/21
• 代理公司: 11482 北京瀚仁知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 郭文浩;陳曉鵬<國際申請>=<國際公布>

1.一種微型磁驅(qū)動仿生機器魚，包括魚身和尾鰭，其特征在于，所述魚身內(nèi)設(shè)置有磁驅(qū)動模塊，其中，所述磁驅(qū)動模塊包括螺線管、驅(qū)動組件、圓柱滑軌和兩塊永磁鐵；

所述螺線管通過所述驅(qū)動組件與所述尾鰭連接；

所述兩塊永磁鐵分別固定在所述圓柱滑軌的兩端，所述螺線管進(jìn)一步設(shè)置在所述兩塊永磁鐵之間，且能夠沿所述圓柱滑軌在所述兩塊永磁鐵之間移動，以帶動所述驅(qū)動組件驅(qū)動所述尾鰭擺動；

所述魚身內(nèi)還設(shè)置有控制模塊；所述控制模塊與所述磁驅(qū)動模塊電連接，并配置為控制所述磁驅(qū)動模塊驅(qū)動所述尾鰭擺動；

所述控制模塊包括無線通信單元；所述無線通信單元配置為與終端設(shè)備進(jìn)行信息交互；所述控制模塊進(jìn)一步配置為執(zhí)行下述操作：

接收所述終端設(shè)備發(fā)送的控制指令；所述控制指令包括偏轉(zhuǎn)角占空比和尾鰭擺動頻率，其中，所述偏轉(zhuǎn)角占空比為在尾鰭周期性擺動的情況下，一個擺動周期內(nèi)正偏轉(zhuǎn)角對應(yīng)的時間與所述的一個擺動周期的比值；

依據(jù)所接收的控制指令生成PWM信號；其中，所述PWM信號的頻率與所述尾鰭擺動頻率相同，占空比與所述偏轉(zhuǎn)角占空比相同；

將所生成的PWM信號輸入至所述螺線管，以驅(qū)動所述螺線管在兩塊永磁鐵之間移動，從而帶動所述尾鰭擺動。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生機器魚，其特征在于，所述驅(qū)動組件包括旋轉(zhuǎn)連接件、尾部連桿和尾柄；

所述旋轉(zhuǎn)連接件包括第一卡接件和第二卡接件，所述第一卡接件與所述螺線管固定連接，所述第二卡接件與所述尾部連桿的一端固定連接，并且所述第一卡接件與所述第二卡接件滑動連接，使得所述尾部連桿能夠在所述螺線管驅(qū)動下擺動；

所述尾部連桿的另一端貫穿出魚身底部后與所述尾柄連接；

所述尾柄與所述尾鰭插接連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿生機器魚，其特征在于，所述磁驅(qū)動模塊還包括密封件；所述密封件設(shè)置在所述尾部連桿與所述魚身底部的內(nèi)壁之間，用于防止水流流入所述魚身。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生機器魚，其特征在于，所述魚身內(nèi)還設(shè)置有蓄電池和電源接口；所述電源接口嵌入在所述魚身的外殼上，并與所述蓄電池電連接；

所述蓄電池，用于向所述控制模塊供電。

5.一種仿生機器魚的運動控制方法，其特征在于，所述仿生機器魚為權(quán)利要求1-4任一項所述的微型磁驅(qū)動仿生機器魚，所述方法用于控制所述仿生機器魚按照預(yù)設(shè)軌跡運動，具體為：

依據(jù)所述預(yù)設(shè)軌跡生成對應(yīng)的控制指令；

將所生成的控制指令發(fā)送至所述仿生機器魚，使其按照所述預(yù)設(shè)軌跡運動。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，“依據(jù)所述預(yù)設(shè)軌跡生成對應(yīng)的控制指令”的具體步驟包括：

依據(jù)所述預(yù)設(shè)軌跡中的運動方向和/或轉(zhuǎn)動半徑，計算偏轉(zhuǎn)角占空比和尾鰭擺動頻率；其中，所述偏轉(zhuǎn)角占空比為在尾鰭周期性擺動的情況下，一個擺動周期內(nèi)正偏轉(zhuǎn)角對應(yīng)的時間與所述的一個擺動周期的比值。