[發明專利]一種仿生機器鯊魚

在審

• 申請號: 201811265157.1
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109319075A
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 謝其宸;何汶峰;任露露;張宇;楊晨;張穎;呂巧伶
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B63H1/36
• 分類號: B63H1/36;B63G8/14;B63G8/20
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 張素斌

一種仿生機器鯊魚，涉及仿生水下潛器領域，包括魚頭、胸鰭系統、背鰭、魚身骨架、設備艙和魚尾驅動系統；所述魚頭與魚身骨架通過頭部舵機連接，頭部舵機固定在魚身骨架前部，可以控制魚頭左右搖擺；所述胸鰭系統通過改變胸鰭角度實現機器鯊魚運動中的上浮下潛；背鰭固定在魚身骨架上，魚身骨架內放置設備艙，魚身骨架上開有螺絲孔，用以連接舵機以及其他擴展設備；設備艙內放置單片機和電池等；魚尾驅動系統通過聯動件牽引實現主舵機帶動整個尾部柔性擺動，最后一個尾部關節有尾鰭舵機，單獨控制尾鰭擺動。本發明結構簡單，仿生效果逼真，擴展性強，可實現水下三維運動。

技術領域

本發明涉及仿生水下潛器領域，尤其涉及一種仿生機器鯊魚。

背景技術

仿真魚可以更逼真的模擬魚的游動原理，使水下的機器人運動更符合流體力學原理，具有更好的加速和轉向能力，利用它們可以探測海洋，尋找和檢測海域中受污染的地方，也可以用來勘探地形；鯊魚作為海洋中優秀的掠食者，其整體綜合性能經過長期自然選擇和優勝略汰，已進化至卓越。例如鯊魚皮的獨特減阻結構，吸引了許多人研究。鯊魚是軟骨魚，游動時主要是靠身體配合尾鰭像櫓一樣的擺動向前推進，穩定和控制主要是運用背鰭和胸鰭，其修長柔軟的形體恰好適合實現柔性的驅動方式。

目前大部分機器魚采用多關節串聯驅動方式，即一個電機驅動一個關節，通過控制每個電機的運動來控制每節魚體的擺動角度和速度，以此來擬合魚游動的身體曲線。這種方式基本接近魚類游動時的體態，但在關節較少時游動較為生硬，隨著關節數量的增多控制起來也比較復雜，功耗較高。這些因素導致仿生機器魚難以實現柔性的推進運動，推進效果難以與魚類媲美。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中的上述問題，提供一種仿生機器鯊魚，利用鯊魚修長柔軟的形體，并利用單舵機和鋼絲牽引克服多舵機非柔性驅動，可實現在水下的三維運動。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種仿生機器鯊魚，包括魚頭、胸鰭系統、魚身骨架、背鰭、設備艙和魚尾驅動系統；

所述魚頭包括魚頭外殼和頭部舵機，所述魚頭外殼和頭部舵機連接，所述頭部舵機設于魚身骨架的前部；

所述胸鰭系統包括胸鰭舵機和連接在胸鰭舵機上的胸鰭；所述胸鰭舵機裝接于魚身骨架前部的側面；

所述背鰭固定在魚身骨架上；

所述設備艙安裝于魚身骨架內，設備艙內裝有單片機和電池；

所述魚尾驅動系統包括尾部關節、主舵機、主舵盤、聯動件和彈性件；所述主舵機設于魚身骨架的后部，主舵機連接主舵盤；所述尾部關節通過聯動件與主舵盤連接；所述彈性件設于尾部關節內并貫穿尾部關節。

本發明還包括頭部支架、頭部舵機支架和設備艙支架；頭部支架與頭部舵機固定連接，魚頭外殼固定在頭部支架上；頭部舵機支架固定于魚身骨架的前部，頭部舵機固定于頭部舵機支架上；所述設備艙通過設備艙支架安裝在魚身骨架內。

所述胸鰭系統還包括胸鰭舵機支架和圓形舵盤；所述胸鰭舵機通過胸鰭舵機支架與魚身骨架連接；所述胸鰭與胸鰭舵機通過圓形舵盤連接。

所述胸鰭包括上胸鰭片、下胸鰭片和橡膠胸鰭片，橡膠胸鰭片夾持于上胸鰭片和下胸鰭片的中間，上胸鰭片、下胸鰭片和橡膠胸鰭片固定連接。

所述魚身骨架包括水平魚骨、豎直魚骨和環形魚骨，所述豎直魚骨設于水平魚骨的上下方，且水平魚骨和豎直魚骨之間通過環形魚骨連接。

所述魚尾驅動系統還包括尾鰭舵機和與尾鰭舵機連接的尾鰭，所述尾鰭舵機設于尾部關節的后面。

所述聯動件為鋼絲，鋼絲的一端固定在主舵盤上，鋼絲的另一端固定在尾部關節上。

所述尾部關節的個數至少為2，尾部關節之間通過合頁連接。