[发明专利]微型磁驱动仿生机器鱼及其运动控制方法

说明书

本发明涉及仿生机器人技术领域，具体提供了一种微型磁驱动仿生机器鱼及其运动控制方法，旨在解决如何降低仿生机器鱼体积和能耗的技术问题。为此目的，本发明中的仿生机器鱼包括鱼身和尾鳍，其中，磁驱动模块包括螺线管、驱动组件、圆柱滑轨和两块永磁铁。两块永磁铁分别固定在所述圆柱滑轨的两端，螺线管设置在两块永磁铁之间，且能够沿圆柱滑轨在两块永磁铁之间移动，以带动驱动组件驱动尾鳍摆动。基于上述结构，不仅可以减小仿生机器鱼的体积和能耗，还可以提高仿生机器鱼的机动性能。

技术领域

本发明涉及仿生机器人技术领域，具体涉及一种微型磁驱动仿生机器鱼及其运动控制方法。

背景技术

仿生机器鱼是通过模仿鱼类的游动方式来实现推进的，其可以依据鱼类游动分类方式进行划分。例如，根据鱼类游动使用的身体部位不同可以将鱼类游动分为身体-尾鳍推进模式和中鳍-对鳍推进模式，其中，身体-尾鳍推进模式指的是借助鱼身体波动或尾鳍摆动运动产生推力，中鳍-对鳍推进模式指的是借助尾鳍以外的其它鱼鳍运动产生推力。当前，仿生机器鱼主要采用舵机驱动系统，而舵机驱动系统具有体积大和能耗高等缺点，因此不适于微型仿生机器鱼，进而限制了微型仿生机器鱼的研究和推广。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决如何降低仿生机器鱼体积和能耗的技术问题。本发明提供了一种微型磁驱动仿生机器鱼及其运动控制方法。

在第一方面，本发明中仿生机器鱼，包括鱼身和尾鳍，所述鱼身内设置有磁驱动模块，其中，所述磁驱动模块包括螺线管、驱动组件、圆柱滑轨和两块永磁铁；

所述螺线管通过所述驱动组件与所述尾鳍连接；

所述两块永磁铁分别固定在所述圆柱滑轨的两端，所述螺线管进一步设置在所述两块永磁铁之间，且能够沿所述圆柱滑轨在所述两块永磁铁之间移动，以带动所述驱动组件驱动所述尾鳍摆动。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：

所述鱼身内还设置有控制模块；所述控制模块与所述磁驱动模块电连接，并配置为控制所述磁驱动模块驱动所述尾鳍摆动。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：

所述控制模块包括无线通信单元；所述无线通信单元，配置为与终端设备进行信息交互；所述控制模块，进一步配置为执行下述操作：

接收所述终端设备发送的控制指令；所述控制指令包括偏转角占空比和尾鳍摆动频率，其中，所述偏转角占空比为在尾鳍周期性摆动的情况下，一个摆动周期内正偏转角对应的时间与所述的一个摆动周期的比值；

依据所接收的控制指令生成PWM信号；其中，所述PWM信号的频率与所述尾鳍摆动频率相同，占空比与所述偏转角占空比相同；

将所生成的PWM信号输入至所述螺线管，以驱动所述螺线管在两块永磁铁之间移动，从而带动所述尾鳍摆动。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：

所述驱动组件包括旋转连接件、尾部连杆和尾柄；

所述旋转连接件包括第一卡接件和第二卡接件，所述第一卡接件与所述螺线管固定连接，所述第二卡接件与所述尾部连杆的一端固定连接，并且所述第一卡接件与所述第二卡接件滑动连接，使得所述尾部连杆能够在所述螺线管驱动下摆动；

所述尾部连杆的另一端贯穿出鱼身底部后与所述尾柄连接；

所述尾柄与所述尾鳍插接连接。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：

所述磁驱动模块还包括密封件；所述密封件设置在所述尾部连杆与所述鱼身底部的内壁之间，用于防止水流流入所述鱼身。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：