[实用新型]一种机器鱼复合转弯装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种转弯装置，特别是一种应用于机器鱼上的复合转弯装置，属于水下机器人研究领域。 

背景技术

目前，海洋和陆上对水体测量监控的需求非常广，主要有以下几大方面：养殖监测方面，如水产养殖、海洋牧场；污染监测方面，如水体河口污染，非法偷排；水质监测方面，如海洋发电系统等对水质有较高的要求的场所；其它监测方面，如珊瑚礁监控、石油开采平台监控、管道监控系统、城市水源地的反恐性监控等。如此巨大的需求量，急需一种高效、稳定的水体环境监测技术。 

水体监测现在分为固定传感器采样、人工采样和移动传感器采样三种。机器人作为水下科研的重要辅助仪器，它具有立体监控和移动监测的优点，然而其对水体干扰大的缺点，影响了水下机器人完美的完成工作。 

仿生机器鱼不仅可以进行立体监控、移动监测，还有对水体干扰小的特点。然而当前机器鱼的驱动效率并不高，转弯半径太大，使其不能逼真的实现鱼流畅自如的运动，不能完全达到仿生机器鱼对水体干扰小的要求。 

专利号为03129536.3的机器鱼发明专利，其将鱼体分为头部驱动、控制转弯的鱼身和尾部三段，可以实现鱼的波动前进，另外利用水流对 机器鱼腹鳍的反推力和机器鱼的单侧摆尾共同实现机器鱼的转弯，但其结构太复杂，能耗较大，需要技术改进。本发明将鱼头、鱼鳍和鱼尾三者有机结合且单独采用一个电机控制转弯，采用标准件作为零件，简化机器鱼的内部结构的同时，提高其仿真性，有效提升机器鱼运动的灵活度。 

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，设计提供一种应用于机器鱼上的复合转弯装置，帮助仿真机器鱼实现高效率转弯。 

本发明的技术方案如下，一种机器鱼复合转弯装置，分为驱动系统和联动转向系统，这两个系统的各个部件都定位在鱼身的骨架上。 

本发明的驱动系统采用直流电机驱动转盘旋转，转盘边缘处设有销钉孔，摆杆上开有销钉槽，销钉穿过销钉槽连接摆杆与转盘。摆杆上销钉槽的长度等于销钉在转盘上转动半径的两倍。 

摆杆的末端与鱼尾固定连接，摆杆靠近末端处设有尾转轴，它是摆杆转动的支点。当转盘旋转时，销钉带动摆杆以尾转轴为支点摆动，销钉则相对于摆杆在摆杆槽中移动。销钉只限制摆杆垂直于转盘方向的一个移动自由度，当转盘旋转一周，相对于销钉槽，销钉在销钉槽中做一次往复直线运动，相对于摆动支点，摆杆绕尾转轴摆动一个周期。直流电机、转盘、摆杆和尾转轴共同控制鱼尾对称摆动，驱动鱼体前进。 

固定在骨架上的步进电机是驱动三联动转向机构的，步进电机的输出轴穿过骨架上设置的轴承，通过键、键槽与主齿轮连接。主齿轮与副齿轮相啮合。与摆杆的后部连接的尾转轴固定在副齿轮偏心处，转盘及尾转轴支撑着摆杆位于主齿轮与副齿轮的上部空间。 

头转轴销钉两头各设有一个钢丝孔，且与设置在骨架上的头转轴呈十字架状；鳍转轴销钉两头各设有一个钢丝孔，且与设置在骨架上的鳍转轴呈十字架状；主齿轮销钉两头各设有一个钢丝孔，且与设置在骨架上的轴承外侧固连，初始方向垂直于机器鱼的对称中心线。 

两根钢丝分别穿入三个销钉两侧的小孔，将头转轴销钉、鳍转轴销钉、主齿轮销钉串联。当主齿轮转动时，机器鱼的头转轴和鳍转轴也会以设定的方式转向，同时，主齿轮会带动副齿轮转动，使尾转轴即摆杆的转动支点偏离鱼体的对称中心线，此时往复摆动的鱼尾不仅是驱动机器鱼前进，而是驱动机器鱼边前进边转弯。当钢丝带动头转轴转动时，鱼头也会跟着转向；同理，当钢丝带动鳍转轴转动时，鱼鳍也会跟着转向。头、鳍、尾三联动转向机构中，鱼尾、鱼鳍和鱼头在钢丝的牵扯下共同改变角度，增大水流对鱼头部及鱼鳍的反推力，提高机器鱼的转弯效率。 

本发明的有益效果是：提供了一种机器鱼的复合转弯装置，对鱼头、鱼鳍和鱼尾三者进行联动控制，提高了机器鱼的转弯效率，节约转弯耗能，缩小转弯半径。 

附图说明

图1是发明的结构示意图； 

图2是本发明的鳍转轴销钉示意图； 

具体实施例

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 

一种机器鱼复合转弯装置，装在机器鱼的腹腔内，控制机器鱼前进及转弯。 

驱动系统1和联动转向系统2都定位在骨架3上。驱动系统1的直流电机11固定在骨架3上，其输出轴穿过骨架3上的孔，与转盘12连接，传输动力使转盘转动。