[发明专利]一种仿生机器鱼

说明书

本发明公开了一种仿生机器鱼，包括控制模块、驱动元件、装载模块、外壳；驱动元件和控制模块通信连接；装载模块具有容置腔，驱动元件安装在装载模块的容置腔内，能够稳定驱动元件的位置，稳定仿生机器鱼游动的传递力矩；控制模块安装在装载模块的容置腔内，能够产生控制胸鳍和尾鳍的摆动信号；装载模块与外壳连接，外壳是鱼头部分和鱼身部分为一体的柔性外壳，能够包裹控制模块、驱动元件和装载模块；本发明能够实现在机器鱼游动时，使驱动元件更加牢固，受到水环境的影响更小，驱动元件传输力矩更加稳定；能够充分利用驱动元件驱动能力强和软体材料柔顺性好的优点，从而解决机器鱼游动时对环境适应性不够，仿生程度差的技术问题。

技术领域

本发明涉及水下机器人技术领域，特别是涉及一种仿生机器鱼。

背景技术

近30年来，随着智能制造、半导体芯片、计算机科学的发展，在机器人领域开始了以鱼类为仿生对象的水下机器人——仿生机器鱼的开发研制。仿生机器鱼由于其能量效率高、噪音小等优点，已被广泛应用于海洋资源勘探，水文数据监测等多个领域。因此，仿生机器鱼具备一个设计合理，性能优良的结构以及实现对仿生机器鱼良好的防水密封，以保证机器鱼正常游动起着至关重要的作用。

迄今为止，已有多款机器鱼研制成功，研究人员并分别基于原型机对鱼类的游动进行模拟实验和研究。1994年，世界上第一款机器鱼——以金枪鱼为仿生对象的仿生机器鱼Robotuna在美国麻省理工学院(MIT)亮相。现有的机器鱼大多为刚性机器鱼，内部为刚性元件驱动机器鱼，驱动元件于内部通常采取简单的上下固定的方式，非托举包裹式，驱动元件稳定传递力矩的稳定性不够；刚性机器鱼游动时对环境适应性不够，仿生程度差；且多采用刚性鱼头和薄层蒙皮鱼身两部分分离的设计，要进行额外的粘合、密封处理，增加了密封的难度，效果较难保证；且蒙皮非常单薄，受到水动力环境影响较大，仿生程度不够，对环境的适应性较差。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于解决仿生机器鱼游动时对环境适应性不够，仿生程度差的技术问题，提供一种仿生机器鱼。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种仿生机器鱼，包括控制模块、驱动元件、装载模块、外壳；所述驱动元件和所述控制模块通信连接，所述驱动元件提供机器鱼游动的动力；所述装载模块具有容置腔，所述驱动元件安装在所述装载模块的容置腔内，所述装载模块能够稳定驱动元件的位置，稳定仿生机器鱼游动的传递力矩；所述控制模块安装在所述装载模块的容置腔内，能够产生控制胸鳍和尾鳍的摆动信号；所述装载模块与所述外壳连接，所述外壳是鱼头部分和鱼身部分为一体的柔性外壳，能够包裹所述控制模块、驱动元件和装载模块。

在本发明的一些实施例中，所述装载模块包括位于所述外壳的鱼头部分内部的基板和位于所述外壳的鱼身部分的刚性骨架，用于驱动胸鳍的驱动元件安装在所述外壳的鱼头部分内部基板上的容置腔内，左右对称；用于驱动所述外壳的鱼身部分的驱动元件安装于鱼身部分的刚性骨架的容置腔内部，构成托举包裹式安装结构。

在本发明的一些实施例中，所述驱动元件为五个，其中两个驱动元件左右对称地安装在所述外壳的鱼头部分内部基板上的容置腔内，另外三个驱动元件安装在所述外壳的鱼身部分的刚性骨架的容置腔内部；所述驱动元件为舵机或电机。

在本发明的一些实施例中，所述刚性骨架前后通过卡销进行固定连接，所述卡销串联刚性骨架及驱动元件，所述卡销数量与安装在所述外壳的鱼身部分刚性骨架容置腔内部的驱动元件数量相同。

在本发明的一些实施例中，所述外壳的鱼头部分内侧底部有铅垂方向的凹槽，能够连接柔性外壳和装载模块，装载模块嵌入所述凹槽，所述凹槽为内凹矩形槽。

在本发明的一些实施例中，还包括胸鳍和尾鳍；所述外壳上具有连接孔，通过连接元件连接胸鳍；所述装载模块的末端具有尾柄，通过连接元件连接尾鳍。