[发明专利]一种单电机驱动的两关节机器鱼

说明书

技术领域

本发明涉及仿生机器鱼技术领域，更具体地涉及一种单电机驱动的两关节机器鱼。

背景技术

随着仿生技术的迅猛发展，作为模仿鱼类游动的机器系统，仿生机器鱼是仿生学与机电学高度发展相结合的产物，表现出非常强的游动性能，具有高机动、低扰动、无污染等优点。随着研究的逐步深入，机器鱼的高速游动性逐渐引起广大研究者的广泛关注。较快的游速对机器鱼快速高效地完成水下作业具有十分重要的意义。

为了深入了解机器鱼的游动机理，提高机器鱼的游速，各国学者做了大量的研究工作。日本电器通讯大学的Jun Shintak等人于2010年成功开发了一款小型机器鱼，实现4.3倍体长/秒的游速和27°/s的转向速度。英国Essex大学于2014年成功研制了多款机器鱼，最高游速可达到11.6倍体长/秒。然而，为了实现高游速的目的，上述研究的机器鱼除了将电机安装在机器鱼的内部外，电池、主控电路板、驱动板、通讯模块等均设置在机器鱼的外部，这种设计严重限制了机器鱼的应用。

另外，机器鱼通过电机驱动尾部进行持续地往复运动来产生主推动力，拍动频率越高，运动速度越快。传统的控制方法是利用电机的正反转来实现鱼尾的摆动动作，这样电机的利用效率低，不利于实现机器鱼的高速游动。

发明内容

有鉴于此，针对上述存在的不足，本发明的主要目的是提供一种可实现高速游动的仿生机器鱼。

为实现上述目的，本发明提出了一种单电机驱动的两关节仿生机器鱼，所述机器鱼包括：

头部；控制室，包括主控板和电机；所述电机在主控板的控制下转动；

推进机构，包括：第一关节、第二关节、偏心轮、滑槽、偏心轴和尾鳍；

其中，偏心轮的一端与所述电机的输出轴固定连接，另一端通过偏心轴与所述滑槽接触；所述滑槽开在第一关节处；第一关节与第二关节可转动连接；所述尾鳍与所述第二关节固定连接；当所述电机转动时，偏心轮向某个方向转动，偏心轴与滑槽接触点产生作用力，从而带动所述的第一关节进行偏转；当第一关节摆动时，带动第二关节运动。

本发明提出的一种单电机驱动的两关节高游速机器鱼，开发了以偏心轮机构为主驱动的新型高游速机器鱼。通过电机的单方向旋转以及第一关节和第二关节的位置配合关系，实现机器鱼高速游动特性。通过电机不对称快速正反转来实现仿生机器鱼的转向控制。该仿生机器鱼重量轻、体积小、结构设计简洁有利于实现机器鱼的高游速和高机动性。

附图说明

图1为本发明中单电机驱动的两关节机器鱼整体结构示意图；

图2为本发明中机器鱼推进机构的结构示意图。

图3为本发明中机器的鱼样机示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

下面通过结合附图对本发明的技术方案作进一步地阐述说明。

本发明的一种单电机驱动的两关节快速游动仿生机器鱼，结构如图1所示，包括：C形铝制头部1，控制室2与推进机构3。其中：C形铝制头部1位于整个机器鱼前端，该结构外形设计简单并且有利于减少机器鱼游动时的阻力。

所述控制室2位于C形铝制头部1的后方，主要包括：主控板4、锂电池组6、电机驱动模块13、直流电机14、无线通讯模块5；所述的主控板4与无线通信模块5、电机驱动模块13相连，所述的电机驱动模块13还与直流电机14相连，无线通信模块5将接收到的控制指令传给主控板4，进而控制电机驱动模块13驱动直流电机14运转。所述的锂电池组6为整个系统供电。