[实用新型]一种柔性潜浮式仿生机器鱼

说明书

本实用新型具体为一种柔性潜浮式仿生机器鱼，解决了现有仿生机器鱼存在速度较低、仿生效果差、结构复杂且效率低下的问题。鱼体后壳的尾部设置有尾鳍，鱼体前壳的左右两侧设置有胸鳍，鱼体前壳内设置有升潜机构和拍动机构，鱼体后壳内设置有振动机构；拍动机构包括减速电机和传动轴，传动轴的两端均设置有曲柄，曲柄上设置有连杆；升潜机构包括舵机和配重块，配重块上端设置有L型连杆，舵机输出轴上设置有舵盘；振动机构包括振动盘，振动盘上设置有主动轴和从动轴，主动轴上设置有偏心轮I，从动轴上设置有偏心轮II，主动轴上设置有伺服电机。本实用新型实现了仿生机器鱼直游、转向、上浮、下潜等运动，同时提高了水下运动的能力。

技术领域

本实用新型涉及水下仿生领域，具体为一种柔性潜浮式仿生机器鱼。

背景技术

随着国家的经济不断发展，航海强国和海洋强国等意识越来越深入人心；陆上资源的不断减少、海洋资源的开发与利用也逐渐被重视起来。而作为国家海洋事业的重要组成部分，水下机器人能完成包括水下侦查、跟踪、勘测、救捞和检测在内的多项任务，传统的水下航行器一般采用螺旋桨式推进装置，其不可避免的带来了能耗多、效率低、噪声大和机动性差等问题，离尖端的水下机器人的要求相差甚远，然而鱼类作为水下生物进化亿万年的佼佼者，其游动过程中表现的高效性、快速性、机动性和低噪声正好解决了传统水下机器人存在的问题。因此，近几十年来，仿生机器鱼的研究工作引起了众多学者的关注和重视，人们希望通过研制出接近真实鱼类的仿生机器鱼，来适应复杂的水下环境，以进行各项水下工作。

鱼的游动方式多种多样，但按照尾鳍的长度和摆动的频率归结起来大致可分为三类：1、鳗鱼类：像鳗鲡一样通过身体肌肉从头到尾的摆动来产生推进力；2、鲹科鱼类：摆动尾鳍和尾部像鲑鱼、金枪鱼和旗鱼；3、甲胄鱼类：只是摆动尾鳍，但是没有运动尾，像硬鳞鱼。其中鲹科鱼类的游动方式是机动性最好的一种游动方式。

自20世纪90年代，美国麻省理工学院成功研制出世界上第一条机器鱼Robotuna以来，仿生机器鱼的研究一直是世界范围内众多学者关注的热点和难点问题。根据游动时推进所使用身体部位的不同，鱼类的推进模式主要分为两类：身体-尾鳍推进模式和中间鳍-对鳍推进模式。由于通过身体和尾鳍摆动推进的鱼类在游动速度和效率方面有显著的优势，因此，这方面的研究更早开始，研究也更加深入，成果也更加显著。

目前，大多数的机器鱼都采用单个关节驱动或多关节串联的驱动方式，单个关节摆动方式仅仅模仿了部分鱼类的游动方式，但是机器鱼与真实鱼体的生理组织相差甚远，很难在速度和效率上有较大突破，多个关节串联驱动则导致结构复杂，控制困难，效率低下等问题。

发明内容

本实用新型为了解决现有仿生机器鱼存在速度较低、仿生效果差、结构复杂且效率低下的问题，提供了一种柔性潜浮式仿生机器鱼。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：一种柔性潜浮式仿生机器鱼，包括鱼体前壳和鱼体后壳，鱼体后壳的尾部设置有尾鳍，鱼体前壳的左右两侧设置有外侧伸出鱼体前壳的胸鳍，鱼体前壳内设置有升潜机构和拍动机构，鱼体后壳内设置有振动机构；拍动机构包括固定在鱼体前壳内的减速电机和位于减速电机上方且水平设置的传动轴，减速电机的输出轴上设置有主动锥齿轮，传动轴上设置有与主动锥齿轮啮合的从动锥齿轮，且传动轴的两端均设置有曲柄，每个曲柄上设置有一端与其铰接、另一端和与其对应的胸鳍内侧连接的连杆；升潜机构包括固定在鱼体前壳内的舵机和位于舵机下方的配重块，配重块上端设置有底壁与其固定且侧壁穿入舵机输出轴的L型连杆，舵机输出轴上设置有与L型连杆固定的舵盘；振动机构包括涨紧在鱼体后壳内的振动盘，振动盘上设置有主动轴和从动轴，主动轴上设置有主动齿轮和位于主动齿轮轴向两侧的偏心轮I，从动轴上设置有与主动齿轮啮合的从动齿轮和位于从动齿轮轴向两侧的偏心轮II，主动轴上的一端设置有伺服电机。