[發明專利]一種拉線式柔性仿生機器魚身

在審

• 申請號: 201810725484.4
• 申請日: 2018-07-04
• 公開（公告）號: CN108557045A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 陳佩雨;王馳宇;張進軍
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B63H1/36
• 分類號: B63H1/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種拉線式柔性仿生機器魚身；拉線式柔性仿生機器魚身包括軀干、魚尾、細線和定位銷。軀干和魚尾依次通過細線串聯成一個整體，細線首端通過舵機等動力裝置拉動，末端粘于魚尾根部，各軀干側面開設小孔用于穿線。各軀干及魚尾之間用定位銷從底部穿過連接，定位銷底部與軀干和魚尾底部通過靜摩擦力連接，上部與軀干和魚尾無接觸，不影響各魚身段間及魚身與魚尾段之間的相互轉動。軀干及魚尾之間設定最大轉動角度，整條魚身的最大擺動角度可達80°。本發明相比較傳統的機器魚，采用拉線驅動，控制方便可靠，結構小巧簡單，同時高柔性的特點使得仿生度大大提高。

技術領域

本發明設計機器魚領域，特別是一種拉線式柔性仿生機器魚身。

背景技術

隨著人工智能學科的興起以及國家大力發展海洋的戰略需求，越來越多的水下航行器開始在各個領域得到應用，傳統的水下航行器大多利用螺旋槳推進或者泵噴推進，噪聲大、隱蔽性低，并且在如有水藻的的特殊水下環境下作業困難。突破單一的水下推進方式已經成為了現在研究的熱點，各種仿生技術也就應運而生，其中包括對魚類的仿生。魚類在水底游動的整體綜合性能好，噪聲小，效率高等特點吸引了更多專家展開了對仿生機器魚的研究。

然而，現有仿生機器魚一種為單關節設計，即頭部與身體為一體，僅依靠尾巴的擺動提供前進動力，仿生度太低，推進動力不足，難以快速游動。另一部分比較常見的仿生機器魚大多采用多關節串聯驅動方式，一般通過一個電機或者一個舵機驅動一個關節，通過控制每個電機或舵機的運動來控制每個關節的擺動角度。這種方法控制復雜，對各個電機的同步性要求很高，同時機械機構相當復雜，制作成本高，很難做到小型化。

發明專利CN10608135B公開了一種仿生機器魚，可以通過魚身擺動裝置提供前進動力，通過鰭部轉動裝置實現上浮或下潛功能。該發明為多關節驅動方式，柔性好，仿生度高，但是結構冗雜，電機數量多，控制難度大，可靠性不高。

基于上述原因，有必要探索一種結構簡單、柔性好、仿生度高、控制簡單等多種優點基于一體的仿生機器魚，可簡單地實現其在水中運動的功能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種拉線式柔性仿生機器魚身，軀干和魚尾依次通過細線串聯成一個整體，細線首端通過舵機等動力裝置拉動，末端粘于魚尾根部。各軀干及魚尾之間用定位銷進行連接，不影響各段之間的相互轉動，各段間設定最大轉動角度。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：一種拉線式柔性仿生機器魚身，包括軀干、魚尾、細線和定位銷。

所述的軀干數量為4個，結構相似，尺寸由大依次變小。

所述的軀干前半部分中部掏出扁圓柱形空腔，后半部分中部凸出扁圓柱型實體，按照從大到小的順序扁圓柱形空腔依次接入前一個軀干的扁圓柱形實體。軀干的底部開設定位銷孔槽，孔槽與扁圓柱形空腔相通。扁圓柱形實體打通相同尺寸的孔槽。定位銷打入各孔槽中，在底部通過靜摩擦力固定。

所述的軀干的扁圓形空腔兩側鉆有小孔，沿魚身方向直線打通。

所述的魚尾前半部分中部掏出扁圓柱形空腔，接入最后一個軀干的扁圓柱形實體。魚尾底部開設定位銷孔槽，定位銷打入孔槽中與最后一個軀干連接。

所述的細線依次穿過軀干側面的小孔，粘于魚尾根部，將各軀干及魚尾連接起來。

所述定位銷數量為5個。

所述的定位銷打入各軀干及魚尾的底部定位銷孔槽中，通過靜摩擦力連接，上部與軀干和魚尾無接觸，不影響各魚身段間及魚身與魚尾段之間的相互轉動。

所述的各軀干之間以及最后一個軀干與魚尾之間可通過拉兩側的細線最大擺動角度均為20°，魚身整體最大可雙側擺動80°提供前進動力。

相比較現有的機器魚，本發明具有如下優點：