[實用新型]一種仿箱鲀科自主機器魚

有效

• 申請號: 201720689754.1
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN207607626U
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 葛立明;梁銘;李宗剛;陳引娟;石慧榮;何吉;劉雪劍
• 申請（專利權）人: 蘭州交通大學
• 主分類號: B63G8/00
• 分類號: B63G8/00;B63G8/20;B63G8/22;B63G8/26
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 倪鉅芳

本實用新型屬于水下仿生機器魚技術領域，尤其涉及一種可實現沉浮運動的仿箱鲀科自主機器魚。本實用新型中采用重心調節法和吸排水的方法實現機器魚既能依靠胸、尾鰭推進，重塊調節傾角的高速水下潛浮運動，也能實現通過自身重力改變實現機器魚低速條件下的潛浮運動，調節范圍和精確程度較之前機構大有改進，能實現仿生機器魚各種速度下的直游、轉向、上浮、下潛等運動，提高了機器魚水下運動的能力。兩殼體之間形成靜密封。所述機構支架上設有限位開關和編碼器，編碼器與滾珠絲杠連接。配重塊運動的情況通過編碼器傳回數據，實現精確度高的閉環回路。經過這樣的設計保證了魚頭能按照需要調整魚體傾角，以達到設定的深度。

技術領域

本實用新型屬于水下仿生機器魚技術領域，尤其涉及一種可實現沉浮運動的仿箱鲀科自主機器魚。

背景技術

隨著人們對于海洋資源開發進程逐步加快，引起人們探索海洋的無限興趣。雖然傳統的水下運載工具已經為人們探索海洋帶來極大的便利，但現有的技術遠不能滿足迫切的需求，一種具備推進效率高、阻力小、機動性高等特點的新型水下運載工具---機器魚應運而生。機器魚具有良好的啟動性能，具備直游、倒游、轉彎、制動、懸停、潛浮等運動，同時游動噪音小、環境干擾力小等優點。

目前國內外對研究機器魚的研究主要集中在水面的游動機理，而對于水下研究則相對較少，實現機器魚的三維運動是實現機器魚水下靈活運動的前提。現有的實現機器魚潛入水下的方法主要有：吸排水法、重心調節法、胸鰭和尾鰭高速擺動法。在專利CN101322878A中在魚體前端和中心軸線交界位置設有一垂直通道，上端位置固定有一直流電機，電機輸出軸連接螺旋槳實現機器魚的沉浮，該方法僅能實現機器魚瞬間快速潛入水下而不能實現機器魚低速情況的水下運動，并且由于螺旋槳安裝在圓形通道內部，極大的影響了螺旋槳的推進效率。在專利CN101348165A中在魚頭部位置安裝有重心調節機構，通過重塊位置的變化實現機器魚頭部傾角的變化，結合胸尾鰭的配合快速潛入水下，但魚尾部占用空間較大且只適用于機器魚運動速度不為零的情況下的運動，采用的線性位置傳感器不能很好的記錄重塊移動的距離，很難形成閉環回路。鑒于上述不足之處，本實用新型為一種仿箱鲀科自主機器魚，通過吸排水和重心調節法相結合的技術方案，實現機器魚水下直游、水下垂直面轉彎、下潛、上浮等多種游動模式。

仿箱鲀科機器魚具有游動性能好、外形體積大、機動性能優等優點，該優點使得仿箱鲀機器魚可以靈活的在水下運動、方便搭載更多的應用型傳感器及其他機構，如，配重調心機構、機械臂機構、復雜的單關節尾鰭機構、高蓄能電源等。通過結合現代傳感器技術、機械密封技術、現代智能控制技術等研究使得仿箱鲀科機器魚的游動機理是未來仿生機器魚研究的熱點和趨勢。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是克服原有機構的缺陷并做出改進，鑒于魚類的游動機理及現實應用需要，為機器魚實現水下復雜運動高效的推進能力提供一種仿箱鲀科自主機器魚。

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了如下的技術方案：

一種仿箱鲀科自主機器魚，包括上殼體、下殼體、尾鰭和胸鰭，所述上殼體分為上殼體上蓋和上殼體連接件，上殼體連接件與下殼體連接，胸鰭與殼體連接處設有密封連接件。

還包括重心調節機構，重心調節機構包括機構支架、配重塊、動力源電機和動力源電機支架，所述動力源電機通過彈性聯軸器與滾珠絲杠連接，滾珠絲杠與配重塊上的滾珠絲杠螺母螺紋連接，配重塊上設有直線軸承，直線軸承與光軸連接。

所述滾珠絲杠兩端設有深溝球軸承；所述機構支架上設有限位開關和編碼器，編碼器與滾珠絲杠連接。

所述尾鰭通過尾鰭擺動架連接固定板，固定板上設有尾鰭電機支架和雙輸出軸電機，尾鰭電機支架的下固定板上設有雙輸出軸電機，雙輸出軸電機分別通過聯軸器與尾鰭擺動架連接。

所述尾鰭擺動架上設有密封組件。

所述下殼體分隔為配重塊安放區、胸鰭固定區、底板安放區和殼體連接區。