[发明专利]一种自主式机器鱼

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下仿生机器鱼，特别是关于一种基于云台式视觉系统的自主式 机器鱼。

背景技术

人类正面临着人口、资源和环境三大难题，为了生存和发展，海洋开发势在必行。 海洋蕴藏着丰富的矿物资源和生物资源，是人类可持续发展的重要财富。随着陆地上 资源的不断减少，海洋对于人类的发展和社会的进步将起到至关重要的作用。探索、 考察和有效利用海洋空间以及海底资源是对各国经济发展和军事战略装备提出的更高 挑战。

水下生物种类繁多，具有卓越的信息感知能力和运动能力，因此仿生水下机器人 引起了各国研究人员的广泛关注。根据水下生物的运动机理，研制高速、低噪声、机 动灵活的新型仿生水下机器人成为水下航行器领域一个重要的研究方向。从生产成本 和研发时间的角度去考虑，小型水下仿生机器人成为很多科研机构和企业的首选，因 其不仅可以实现各种大型水下航行器的运动模式，而且研制周期较短，成本较低，其 机理更可以推广到大型水下航行器中去，有效地节省了科研成本。

经过亿万年的自然选择，鱼类因其对水环境良好的适应能力以及多样的推进方式， 成为水下机器人领域的重点仿生对象，随着相关领域技术的不断完善，仿生机器鱼技 术得到了迅速的发展。自主式机器鱼除了具有灵活机动的水下三维运动能力，还要具 有一定的智能性，以适应复杂多变的水下环境，其研究价值主要体现在：(1)将鱼类 推进机理应用于水下航行器，提高水下航行器的推进效率和机动性能；(2)通过研究 水下仿生机器人，揭示鱼类卓越运动本领的奥秘；(3)机器鱼具有水下三维运动的能 力，能够完成各种水下任务；(4)信息采集设备的加入，使得自主式机器鱼具有一定 的智能性，在无法跟人交互的情况下，可以独立完成指定任务；(5)自主式机器鱼形 体小，耗能少，所以能够在有限能源支持下，工作较长的时间。仿生对象是机器鱼研 制的首要问题，选择具有卓越运动能力、同时又易于在工程上实现的仿生对象，是机 器鱼研制成功的关键。此外，目前机器人获得外界信息的手段主要依靠摄像头，即单 目视觉，受硬件设备的影响较大，视野范围较窄，因而如何扩大机器鱼的视野范围是 自主式机器鱼设计中亟待解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能自主定位、自主决策且易于功能扩展 和二次开发的自主式机器鱼。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种自主式机器鱼，其特征在于： 它包括一密封的主舱体，所述主舱体两侧分别通过一动密封装置连接一由硬木材质制 成的胸鳍，所述主舱体后端部通过上、下两连接杆连接一由柔软橡胶材质制成的扇形 尾鳍，所述上连接杆与所述主舱体的尾鳍驱动输出端之间设置有一采用油密封的动密 封结构；所述主舱体包括一上壳体和一下壳体，所述上壳体密封固定连接所述下壳体， 所述上壳体内设置有一密封盒，所述密封盒内设置有一控制装置和一与天线连接的通 信模块；所述下壳体内前部设置有一摄像头转动机构，中部设置有一对对称分布的左、 右胸鳍推进机构，后部设置有一尾鳍推进机构；在所述尾鳍推进机构舵机的下方，设 置有一逻辑电源；在所述密封盒下方，两所述胸鳍推进机构舵机上方设置有一动力电 源；所述尾鳍推进机构舵机的一侧设置有一置于所述密封盒内的电源模块。

所述左、右胸鳍的胸鳍推进机构为对称结构，均包括舵机支架，所述舵机支架通 过螺丝固定在所述下壳体上，所述舵机支架上固定设置有所述胸鳍推进机构的舵机； 所述舵机的输出力矩通过一联轴器传递给一大齿轮，所述大齿轮与一小齿轮啮合，所 述小齿轮固定设置在一通过轴承与轴承座连接的输出轴上，所述轴承座通过螺丝固定 连接一顶盖，所述顶盖固定在所述下壳体上；所述输出轴的另一端依次穿过所述顶盖 和一与所述顶盖紧配合的法兰盖后，分别与所述左、右胸鳍连接。

所述大齿轮和小齿轮的齿数比为2∶1；所述舵机的旋转角度为180°。

所述扇形尾鳍的尾鳍推进机构包括一舵机，所述舵机设置在一舵机前支架和一舵 机支后架之间；所述舵机的输出端通过一联轴器将输出力矩传输给一输出轴，所述输 出轴依次通过所述动密封机构和上连接杆连接所述扇形尾鳍，与所述输出轴同轴设置 有一连接在所述下壳体上的被动输出轴，所述被动输出轴通过所述下连接杆连接所述 扇形尾鳍。