[发明专利]一种仿生鱼的驱动与控制方法及仿生鱼

说明书

技术领域

本发明涉及玩具或水下机器人领域，特别涉及一种可以模仿鱼类由尾部驱动前进、转弯及升降的仿生鱼的驱动与控制方法及仿生鱼。 

背景技术

现有技术中，仿生学是20世纪60年代出现的一门综合性边缘科学，它由生命科学与工程技术学科相互渗透、相互结合而成，通过学习、模仿、复制和再造生物系统的结构、功能、工作原理及控制机制，来改进现有的或创造性的机械、仪器、建筑和工艺过程。仿生机器人这门学科产生和存在的前提就在于，生物经过了长期的自然选择进化而来，在结构、功能执行、信息处理、环境适应、自主学习等多方面具有高度的合理性、科学性和进步性。而非结构化的、未知的工作环境、复杂的精巧的高难度的工作任务和对于高精确度、高灵活性、高可靠性、高智能性的目标需求则是仿生机器人提出和发展的客观动力。 

在玩具行业中，仿生学也得到了充分的应用，市面上充斥着琳琅满目的仿生电动鱼，但真正能在水中实现前进，转弯及升降的不多，而要在小尺寸上实现这些功能的还没有。 

发明内容

本发明的目的在于，提供一种仿生鱼的仿生驱动与控制方法，以及采用该仿生驱动与控制方法的设计合理的仿生鱼，通过巧妙的结构设计，逼真的模仿了鱼的前进转弯及升降时的动作，操作灵活、运行方便，支持各种自编程或遥 控控制。 

本发明为实现上述目的所采用的技术方案为： 

一种仿生鱼的驱动与控制方法，其特征在于，其包括以下步骤： 

1)设置一密封的鱼身体，及一可相对该身体摆动的鱼尾；所述的鱼身体内设有一驱动控制电路、电池及一条轴，所述的鱼尾固定在该轴的的一端，其另一端固定有一个线圈支架，线圈支架的中间固定有一个线圈，在轴的中间套有一个密封圈，密封圈的内孔与尾轴相对固定，密封圈的外圈与鱼身体相对固定，构成一浮动密封； 

2)在身体两侧对应线圈的位置各设置一粒磁石，朝向线圈的磁石面的极性相同，以保证当线圈充电时一边产生吸力一边产生推力； 

3)使所述驱动控制电路及电池供电给线圈，通过控制供电的电流方向和通断时间长度的变化，来控制鱼尾摆动，电流方向不同时鱼尾摆动的方向也不同，当正反向供电时间长度不同时，则鱼尾相应产生偏向推动力从而实现转弯。 

4)制备一对线圈和磁石，将其中的线圈固定在鱼身体上，当在线圈中正反向通电时，线圈和磁石之间分别产生推力和吸力； 

5)将磁石固定在所述电池上，这样通过线圈和磁石的相互作用力带动电池前后移动，从而改变其重心在鱼身体内的位置，实现调节整体鱼身体重心的目的。 

(6)制备一驱动控制电路振动开关，该开关通过外部振动使之产生触发信号，从而唤醒或关闭该驱动控制电路。 

(7)在所述密封圈上内侧设置一硬质胀紧圈，使所述密封圈与鱼身体贴紧。 

所述的步骤(1)、(2)中的线圈和磁石，是将磁石固定在支架上，而将两个 线圈分别固定在鱼身体两侧。 

所述的步骤(4)、(5)中的磁石和线圈，是将磁石固定在鱼身体上，而线圈固定在移动部件上；用以调节重心的零件是电池，或是单纯的线圈或磁石，或专用的重块。 

根据前述仿生鱼的驱动与控制方法制备的仿生鱼，其特征在于，其包括可相对摆动的一鱼身体组件和鱼尾部组件，在该身体组件1中设置有一驱动控制电路；在身体组件包括一左侧壳体和右侧壳体，其中各装有一粒磁石，两粒磁石相对面的极性相同；所述尾部组件包括一密封圈和一支持架；所述左侧壳体和右侧壳体通过尾部组件的密封圈和支持架而将尾部组件浮动支持；一尾部轴穿过密封圈中心的孔而固定，尾部轴的外侧端套设有鱼尾，内侧一端插入一个线圈支架的侧向小孔中，线圈支架的中间大孔中固定有一个线圈；当驱动控制电路输出电流到线圈时，产生的磁场与两个磁石的磁场相互作用，一侧产生的是吸力，另一侧产生的则是推力，当电流方向改变时，力的方向也随之改变，从而推动尾部产生摆动作用，进而推动整个身体前进。 

所述的的仿生鱼，其特征在于，所述的驱动控制电路包括PCB、振动开关、红外接收管、工作和充电LED指示灯；振动开关由中心柱和振动弹簧组成；当来自身体的振动传递到弹簧上时，弹簧会产生摆动，当摆动超过一定幅度时就会接触到中心柱，从而产生一个电信号唤醒驱动控制电路，此时就可以由红外接收管接收外面的遥控信号，控制电路再根据接收到的信号执行相应的操作。 

所述的仿生鱼，其特征在于，其还设有一导光件，所述的LED指示灯亮时光线入射面进入该导光件，经两处反射面分配到两侧，经两端射出到鱼眼睛位置，再经鱼眼睛射出到外面。