[實(shí)用新型]一種三自由度仿鲹科自主機(jī)器魚

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720689223.2
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN207225628U
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葛立明;嚴(yán)健;李宗剛;石慧榮;麻有田;冀慶恩;夏文卿
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州交通大學(xué);蘭州天佑機(jī)器人科技有限公司
• 主分類號: B63G8/00
• 分類號: B63G8/00;B63H1/36
• 代理公司: 北京挺立專利事務(wù)所(普通合伙)11265
• 代理人: 倪鉅芳

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及仿生機(jī)器魚技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種三自由度仿鲹科自主機(jī)器魚。通過胸尾鰭協(xié)同推進(jìn)來實(shí)現(xiàn)仿生機(jī)器魚的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等基本運(yùn)動(dòng)的仿生機(jī)器魚。

背景技術(shù)

近些年來，隨著科學(xué)技術(shù)的大力發(fā)展以及日益進(jìn)步，海上作業(yè)受到了人們越來越多的關(guān)注，包括水下勘察、管道檢查、水質(zhì)監(jiān)測、海洋資源開采、電纜鋪設(shè)等方面。

傳統(tǒng)的水下探測器因其具有效率低、機(jī)動(dòng)性差、噪音高等缺點(diǎn)已經(jīng)不能滿足科研和工程上的需要。仿生學(xué)研究表明，仿生機(jī)器魚通過胸尾鰭的協(xié)同驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、前進(jìn)后退、上升下潛、懸停定位以及機(jī)動(dòng)轉(zhuǎn)彎等，具有高效率、高穩(wěn)定性、優(yōu)良的機(jī)動(dòng)性、噪音低、對環(huán)境擾動(dòng)小等優(yōu)勢，市場急需研制效率高、機(jī)動(dòng)性好和噪聲低的水下航行器滿足需求。但機(jī)械魚的協(xié)同驅(qū)動(dòng)研制和協(xié)同工作存在很大難度，目前現(xiàn)有的絕大多數(shù)仿生機(jī)器魚都是利用胸鰭或尾鰭單一的驅(qū)動(dòng)形式來實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚的驅(qū)動(dòng)，單自由度或二自由度運(yùn)動(dòng)機(jī)械魚居多，而三自由度運(yùn)動(dòng)機(jī)械魚很多設(shè)計(jì)不完善的地方，實(shí)際使用中存在很多不足導(dǎo)致機(jī)械魚無法滿足市場和科研需求。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型解決現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種動(dòng)作自如、運(yùn)行穩(wěn)定的三自由度仿鲹科自主機(jī)器魚。

本實(shí)用新型解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

一種三自由度仿鲹科自主機(jī)器魚，包括輸出軸、框架、仿生胸鰭、柔性蒙皮、仿生機(jī)器魚外殼、仿生尾鰭和驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括胸鰭驅(qū)動(dòng)組件和尾鰭驅(qū)動(dòng)組件，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)仿生胸鰭和仿生尾鰭運(yùn)動(dòng)，所述框架上連接輸出軸、仿生機(jī)器魚外殼，輸出軸與仿生胸鰭連接，框架外側(cè)設(shè)有柔性蒙皮。

所述胸鰭驅(qū)動(dòng)組件包括拍翼機(jī)構(gòu)，所述拍翼機(jī)構(gòu)的輸出軸設(shè)在中間滑塊上，中間滑塊上連接橫縱雙向的滑桿，框架上設(shè)有皮帶輪、機(jī)架和線軸承，機(jī)架之間設(shè)有連接桿，連接桿上設(shè)有移動(dòng)塊，移動(dòng)塊與滑桿連接，皮帶輪之間設(shè)有皮帶，拍翼步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶帶動(dòng)移動(dòng)塊、連接桿和滑桿運(yùn)動(dòng)，連接桿和滑桿帶動(dòng)中間滑塊移動(dòng)。

所述胸鰭驅(qū)動(dòng)組件還包括搖翼機(jī)構(gòu)，所述搖翼機(jī)構(gòu)在框架上設(shè)置底板，底板上設(shè)有連接片，連接片上連接搖翼步進(jìn)電機(jī)、齒輪對、軸承座；搖翼步進(jìn)電機(jī)通過齒輪對帶動(dòng)輸出軸旋轉(zhuǎn)。

所述仿生機(jī)器魚外殼上設(shè)有魚殼支撐片，魚殼支撐片上連接三節(jié)活動(dòng)尾鰭驅(qū)動(dòng)組件，三節(jié)活動(dòng)尾鰭驅(qū)動(dòng)組件上連接尾柄和仿生尾鰭片組成仿生尾鰭，第一節(jié)活動(dòng)尾鰭驅(qū)動(dòng)組件包括第一支架、第一舵機(jī)、第一連接件、第一圓片；第二節(jié)活動(dòng)尾鰭驅(qū)動(dòng)組件包括第二支架、第二舵機(jī)、第二連接件、第二圓片；第三節(jié)活動(dòng)尾鰭驅(qū)動(dòng)組件包括第三支架、第三舵機(jī)、第三連接件。

所述仿生機(jī)器魚外殼包括機(jī)構(gòu)支撐架、電池模塊區(qū)域和蒙皮位置，機(jī)構(gòu)支撐架上連接框架，電池模塊區(qū)域上連接電池，電池與驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)連通，蒙皮位置上設(shè)有柔性蒙皮。

所述仿生機(jī)器魚外殼還包括密封件，密封件為硅膠薄膜，密封件設(shè)在輸出軸與框架接觸處。

所述仿生機(jī)器魚外殼分為兩半，兩半殼體通過階梯狀凹槽扣合成一體。

所述階梯狀凹槽填充703硅橡膠。

所述仿生機(jī)器魚外殼的長400-500mm、寬200-260mm、高220-280mm。

所述柔性蒙皮通過703硅橡膠連接在仿生機(jī)器魚外殼上，柔性蒙皮4為仿魚皮橡膠。

本實(shí)用新型的有益效果為：

1、一種三自由度仿鲹科自主機(jī)器魚，包括輸出軸、框架、仿生胸鰭、柔性蒙皮、仿生機(jī)器魚外殼、仿生尾鰭和驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括胸鰭驅(qū)動(dòng)組件和尾鰭驅(qū)動(dòng)組件，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)仿生胸鰭和仿生尾鰭運(yùn)動(dòng)，所述框架上連接輸出軸、仿生機(jī)器魚外殼，輸出軸與仿生胸鰭連接，框架外側(cè)設(shè)有柔性蒙皮。分設(shè)胸鰭驅(qū)動(dòng)組件和尾鰭驅(qū)動(dòng)組件，胸鰭和尾鰭聯(lián)合驅(qū)動(dòng)使得使機(jī)器魚更加自如、穩(wěn)定的游動(dòng)，具有更高的機(jī)動(dòng)性能，更高的效率，框架外側(cè)設(shè)有柔性蒙皮保證機(jī)械魚水下運(yùn)行穩(wěn)定。

2、胸鰭驅(qū)動(dòng)組件包括拍翼機(jī)構(gòu)和搖翼機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)仿生機(jī)器魚在水中的多種復(fù)雜動(dòng)作，例如前進(jìn)后退、上升下潛、懸停轉(zhuǎn)彎等等，同時(shí)配合仿生尾鰭聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器魚在空間中的復(fù)雜三維運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)性能更佳貼合仿生生物。

3、仿生機(jī)器魚外殼上設(shè)有魚殼支撐片，魚殼支撐片上連接三節(jié)活動(dòng)尾鰭驅(qū)動(dòng)組件，三節(jié)活動(dòng)尾鰭驅(qū)動(dòng)組件上連接尾柄和仿生尾鰭片組成仿生尾鰭，三節(jié)活動(dòng)尾鰭驅(qū)動(dòng)組件使得尾鰭具有更好的靈活度，尾鰭外側(cè)設(shè)有柔性蒙皮，密封件為硅膠薄膜，密封件設(shè)在輸出軸與框架接觸處，保證靈活度和運(yùn)行安全，柔性蒙皮為仿魚皮橡膠，運(yùn)動(dòng)特性更接近仿生生物。