[發明專利]基于頭部及多魚鰭協同運動的智能仿生機器魚

在審

• 申請號: 202210042369.3
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114394219A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 謝鋒然;鄭長鎮;左啟陽;董兵兵;徐耀輝;何凱
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: B63H1/36
• 分類號: B63H1/36;B25J11/00
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 許爍

本申請公開了一種基于頭部及多魚鰭協同運動的智能仿生機器魚，包括具有機架的魚體、控制器、與控制器電連接的慣性傳感器、轉動安裝于魚體的一端且具有尾鰭件的魚尾組件、轉動安裝于魚體的另一端的魚頭組件、用于驅動魚尾組件擺動且與控制器電連接的魚尾驅動機構，以及用于驅動魚頭組件擺動且與控制器電連接的魚頭驅動機構。慣性傳感器檢測實時采集當前機器魚的偏航角度，并把該數據信息回傳至控制器，通過對數據的解析處理，得到魚頭組件需要調整的運動角度值，魚頭驅動機構根據控制器的控制命令調整其運動方向，實現控制魚頭組件的擺動方向，進而利用魚頭組件的實時角度調整，減小魚頭組件晃動的幅度，有效解決機器魚偏航的問題。

技術領域

本申請涉及仿生機器魚領域，尤其涉及一種基于頭部及多魚鰭協同運動的智能仿生機器魚。

背景技術

仿生機器魚根據其推進方式的不同，主要分為：身體尾鰭推進模式(BCF)的機器魚以及中間鰭對鰭推進模式(MPF)的機器魚。因前者與后者相比，具有推進力效率高、啟動速度快并且可長時間在水下進行高速作業等特點，受到研發者的青睞。然而，該類機器魚在巡游過程中由于身體的擺動使周圍液體產生了側向反作用力，進而導致頭部產生周期性晃動。這種晃動增加了機器魚的游動阻力，從而削弱了游動性能，影響相機拍攝、聲吶測距等工作。

發明內容

本申請的目的在于提供一種基于頭部及多魚鰭協同運動的智能仿生機器魚，旨在解決現有技術中，仿生機器魚游動性能差的問題。

為達此目的，本申請實施例采用以下技術方案：

基于頭部及多魚鰭協同運動的智能仿生機器魚，包括具有機架的魚體、控制器、與所述控制器電連接的慣性傳感器、轉動安裝于所述魚體的一端且具有尾鰭件的魚尾組件、轉動安裝于所述魚體的另一端的魚頭組件、用于驅動所述魚尾組件擺動且與所述控制器電連接的魚尾驅動機構，以及用于驅動所述魚頭組件擺動且與所述控制器電連接的魚頭驅動機構。

魚尾組件擺動驅動機器魚推進的過程中，通過設置在魚體前中側的慣性傳感器檢測實時采集當前機器魚的偏航角度，并把該數據信息回傳至控制器，通過對數據的解析處理，得到魚頭組件需要調整的運動角度值，相應的，魚頭驅動機構根據控制器的控制命令調整其運動方向(與后坐力產生的方向相反)，實現控制魚頭組件的擺動方向，進而利用魚頭組件的實時角度調整，減小魚頭組件晃動的幅度，有效解決機器魚偏航的問題，實現機器魚運動的穩定性。

在一個實施例中，所述魚尾組件的轉動軸線與所述魚頭組件的轉動軸線相互平行，且所述魚尾組件的轉動軸線與所述魚頭組件的轉動軸線位于同一平面內。將魚尾組件的轉動軸線設置為與魚頭組件的轉動軸線位于同一平面內，并將魚尾組件的轉動軸線設置為與魚頭組件的轉動軸線相互平行，魚頭組件自身的主動擺動不易于影響機器魚運動的平穩性，魚頭組件擺動時調整魚尾組件擺動的造成的周期性晃動并導致的偏航時，機器魚整體運動時更為平穩，不易于產生誤差，可更加有效的解決魚尾組件擺動時帶來的魚頭組件的晃動。

在一個實施例中，還包括轉動安裝于所述魚體的背鰭件、轉動安裝于所述魚體的臀鰭件、用于驅動所述背鰭件轉動且與所述控制器電連接的背鰭驅動機構，以及用于驅動所述臀鰭件轉動且與所述控制器電連接的臀鰭驅動機構，所述背鰭件的轉動軸線與所述臀鰭件的轉動軸線共線。

在一個實施例中，所述背鰭件的轉動軸線、所述臀鰭件的轉動軸線、所述魚尾組件的轉動軸線和所述魚頭組件的轉動軸線均位于同一平面內。

在一個實施例中，所述背鰭件的轉動軸線與所述魚頭組件的轉動軸線相互平行。

在一個實施例中，所述臀鰭驅動機構包括與所述機架固定連接的臀鰭連接架，以及安裝于所述臀鰭連接架上的臀鰭電機；所述臀鰭件與所述臀鰭電機的轉軸相連；所述背鰭驅動機構包括固定安裝于所述機架的背鰭電機，所述背鰭件與所述背鰭電機的轉軸相連。