[发明专利]机器鱼

说明书

本发明提出了一种机器鱼，机器鱼为轴对称结构，包括主框架，主框架的两侧各设置有一压电驱动器、一柔性传动机构和一尾鳍，压电驱动器的一端固定在主框架上，压电驱动器的另一端通过柔性传动机构与尾鳍相连接，通过柔性传动机构将压电驱动器的形变转化为摆动输出并传递至尾鳍。与现有的技术相比，本发明提供的机器鱼通过设置双尾鳍结构，与单尾鳍结构相比，增加了一个驱动自由度，使控制更灵活，避免了传统机器鱼控制复杂的问题；通过使用压电驱动器驱动，驱动能量密度更高，驱动功耗更低；机器鱼的刚性结构使用碳纤维‑树脂复合材料制成，构件密度低，强度高，降低了功耗；通过使用柔性传动机构，可以简化设备传动结构，制作简单，实用性强。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器鱼。

背景技术

机器鱼是外形像鱼的机器人，它能够在水中持续游动。机器鱼可用于环境监测或军事探测等领域，例如配备有化学传感器的自主机器鱼，它能够在水中游数小时，用以发现污染物质，并绘制监测区域的实时三维图，从而表明当前海水中存在什么化学物质以及位于什么地方。现有技术中，机器鱼通常使用常规电机和基于活塞往复运动的驱动器作为动力装置，由于常用的电机主要是基于电磁驱动原理，利用螺旋线圈中的电流产生电磁力，电流越大驱动力越大，然而电流越大产生的热损耗也越大；常用的活塞式驱动器存在活塞摩擦，也会产生较大的热能量损耗，因此上述两种机器鱼的驱动方式功耗均较高；另外，现有的机器鱼还存在控制复杂，质量大，结构复杂，不易制作等问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种机器鱼，其控制简单，功耗低，可有效解决现有机器鱼功耗高，控制复杂的问题。

本发明提供的机器鱼，所述机器鱼为轴对称结构，包括主框架，所述主框架的两侧各设置有一压电驱动器、一柔性传动机构和一尾鳍，所述压电驱动器的一端固定在所述主框架上，所述压电驱动器的另一端通过所述柔性传动机构与所述尾鳍相连接，通过所述柔性传动机构将所述压电驱动器的形变转化为摆动输出并传递至所述尾鳍。

优选地，所述柔性传动机构为柔性铰链四杆机构。

优选地，所述柔性铰链四杆机构包括依次连接的驱动靠板、第一主动端薄膜、主动端副板、第二主动端薄膜、主动端主板、输出架、被动端副板和被动端薄膜，所述驱动靠板与所述压电驱动器相连接，所述被动端薄膜与所述主框架相连接，所述输出架与所述尾鳍相连接。

优选地，所述输出架由两块固定板垂直连接而成，所述主动端主板和所述被动端副板分别固定在所述输出架的其中一块固定板的两侧，所述尾鳍则固定在所述输出架的另一块固定板上。

优选地，所述主框架、所述驱动靠板、所述主动端副板、所述主动端主板、所述输出架和/或所述被动端副板由碳纤维-树脂复合材料制成。

优选地，还包括与所述主框架相连接的浮漂机构，所述浮漂机构用于为所述主框架提供浮力。

优选地，所述浮漂机构设置在所述主框架的上方，所述浮漂机构包括浮漂和浮漂支架，所述浮漂设置在所述浮漂支架的上端，所述浮漂支架的下端连接所述主框架。

优选地，所述浮漂为泡沫材料制成的球体。

优选地，所述主框架包括主梁，所述主梁两端分别设置有前梁和尾梁，所述前梁与所述压电驱动器的一端相连接，所述尾梁与所述柔性传动机构相连接。

优选地，所述压电驱动器由压电材料制成，所述压电材料包括锆钛酸铅、钛酸钡、氧化锌、铌酸钾钠、铁酸铋、弛豫铁电、聚偏氟乙烯中的一种或多种。

与现有技术相比，本发明提供的机器鱼具有以下优点：

(1)使用压电驱动器驱动，驱动能量密度更高，驱动功耗更低；