[實用新型]仿生蝠鲼裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720770326.1
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN207374621U
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 錢衛(wèi)國;邱瑾;俞海睿;王諾;王冉;方琳;孔祥洪;許慶
• 申請（專利權(quán)）人: 上海海洋大學(xué)
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52
• 代理公司: 上海卓陽知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31262
• 代理人: 周春洪

本實用新型涉及一種仿生蝠鲼裝置，所述的仿生蝠鲼裝置包括蝠鲼本體、胸鰭本體、多路舵機控制板、主控單片機；在蝠鲼本體固定安裝有聲波傳感器、磁場傳感器、加速度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器和多通道無線通訊收發(fā)裝置，蝠鲼本體前端設(shè)有高清微型攝像頭；紅外避障儀、水壓傳感器、溫度傳感器、聲波傳感器、加速度傳感器和磁場傳感器的信號輸出端分別與主控單片機的各個信號輸入端電連接。其優(yōu)點表現(xiàn)在：能夠?qū)崿F(xiàn)全柔性防生運動，阻力低、速度快且靈活，可以加速啟動、便于水下通訊及時反饋數(shù)據(jù)，滑翔的動力機制使得該生蝠鲼裝置在游動時噪聲很大程度上的減小，利于隱蔽，在海洋生物研究和海底勘測中有著很好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及水下航行與探測裝置，是一種以蝠鲼生物形態(tài)的仿生裝置。

背景技術(shù)

探索海洋科學(xué)是21世紀(jì)最重大的問題之一。傳統(tǒng)的“螺旋槳”的航行裝置隨著時代的進(jìn)步逐漸的被淘汰。而水下機器人則成為現(xiàn)代探索海洋資源的重要工具。作為融合仿生學(xué)、流體動力學(xué)、材料學(xué)、工程學(xué)、自動控制理論及機器人學(xué)的交叉學(xué)科，仿生型水下航行器具備海蛇類對水域環(huán)境適應(yīng)性強、靈活性高、體積小、推進(jìn)效率高、噪聲低、流體擾動小、機動性好等優(yōu)點；但仍然存在一些如重量、幾何尺寸、噪音大、靈活性和隱蔽性差、對環(huán)境擾動大等諸多自身不足。在仿生機器魚的研究上國內(nèi)起步較晚，但隨著高速發(fā)展的經(jīng)濟對進(jìn)一步開發(fā)近海直至遠(yuǎn)洋的迫切需求，越來越多的科研機構(gòu)開始從事這方面的研究工作，近年來隨著微電子機械系統(tǒng)的發(fā)展，通過施加特定激勵信號，使特殊功能材料產(chǎn)生物理變形，推進(jìn)微型水下機器人靈活游動，在空間狹小的環(huán)境進(jìn)行檢測、維護(hù)等作業(yè)。

國內(nèi)外科研人員模仿魚類游動模式研制了多種仿生機器魚。研究的熱點主要集中在尾鰭擺動推進(jìn)機器魚，這種模式下的機器魚游動速度很快，但靈活性差，而采用中央鰭/對鰭推進(jìn)模式游動的機器魚游動速度慢，但穩(wěn)定性高、機動性好。

近幾年來，越來越多的科研人員開始研究采用MPF推進(jìn)模式游動的機器魚。愛沙尼亞學(xué)者Anton等人研制了離子交換膜金屬復(fù)合材料驅(qū)動的仿胸鰭波動機構(gòu)。美國西北大學(xué)的Epstein等人研制了仿生帶狀長鰭推進(jìn)器。日本的 Yamamoto等基于撲翼原理模仿雙吻前口蝠鲼研制了柔性機器魚。中國國防科技大學(xué)研究了柔性長鰭波動推進(jìn)的仿生水下機器人和胸鰭擺動模式推進(jìn)機器魚。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)章永華等人開發(fā)了形狀記憶合金(shapememory alloy，SMA) 驅(qū)動的可實現(xiàn)波狀運動的仿生魚鰭模型。北京航空航天大學(xué)研制了單自由度的仿蝠鲼水下機器魚。但是,目前用于MPF推進(jìn)模式游動機器魚的仿生魚鰭都很難實現(xiàn)全柔性的仿生運動。

綜上所述，需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)全柔性防生運動，阻力低、速度快且靈活，可以加速啟動、便于水下通訊及時反饋數(shù)據(jù)的仿生蝠鲼裝置，而關(guān)于這種仿生蝠鲼裝置目前還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供種一能夠?qū)崿F(xiàn)全柔性防生運動，阻力低、速度快且靈活，可以加速啟動、便于水下通訊時反饋數(shù)據(jù)的仿生蝠鲼裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案是：

一種仿生蝠鲼裝置，所述的仿生蝠鲼裝置包括蝠鲼本體、胸鰭本體、多路舵機控制板、主控單片機；所述的胸鰭本體共有兩個，分布在蝠鲼本體兩側(cè)；所述的蝠鲼本體內(nèi)設(shè)有包括至少4個支架和4個舵機，在每個支架內(nèi)分別安裝有舵機，支架依序固定連接在一起；雙胸鰭本體分別經(jīng)支架固定連接在蝠鲼本體上；多路舵機控制板的多路信號輸出端分別與各個舵機的信號輸入端電連接；多路舵機控制板與主控單片機之間雙向電連接；在蝠鲼本體固定安裝有聲波傳感器、磁場傳感器、加速度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器和多通道無線通訊收發(fā)裝置，蝠鲼本體前端設(shè)有高清微型攝像頭；紅外避障儀、水壓傳感器、溫度傳感器、聲波傳感器、加速度傳感器和磁場傳感器的信號輸出端分別與主控單片機的各個信號輸入端電連接，主控單片機的無線通訊端、多路舵機控制板的無線通訊端分別與多通道無線收發(fā)裝置的信號端通訊連接。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，在支架和舵機上均分別安裝有浮力塊，該浮力塊呈半橢圓柱形。